LE POTENTIEL DU LUPIN EN TANT QU’INGREDIENT DANS LES ALIMENTS D’AQUACULTURE
Le secteur de l’aquaculture est confronté au défi de développer des alternatives durables et rentables aux composants traditionnels de l’alimentation des poissons. Le lupin, une légumineuse utilitaire polyvalente, suscite un intérêt croissant en raison de sa valeur nutritionnelle, de ses effets souhaitables sur l’environnement et de sa faisabilité économique. Le lupin, pour sa teneur élevée en protéines, son profil équilibré en acides aminés, sa facilité de transformation, ses implications sur le développement et la santé du bétail et ses moyens potentiels de réduire l’empreinte écologique de l’industrie, en a fait un ingrédient d’alimentation aquacole potentiellement avantageux.
Introduction
Dans un monde où la demande de produits de la mer ne cesse d’augmenter, l’aquaculture s’est imposée comme un acteur essentiel pour répondre à ce besoin croissant, car les protéines de la mer sont des protéines de haute qualité. Cependant, la durabilité de cette industrie fait l’objet d’un examen constant, principalement en raison de sa forte dépendance à l’égard des farines et des huiles de poisson traditionnelles en tant qu’ingrédients pour l’aquaculture. En outre, au cours de la dernière décennie, des problèmes d’approvisionnement et de fixation des prix du marché liés aux farines de poisson se sont fait jour. Par conséquent, étant donné que les stocks mondiaux de poissons diminuent et que l’empreinte écologique de l’industrie de l’aquaculture s’accroît, il est urgent de trouver d’autres sources d’aliments pour le poisons qui soient respectueuses de l’environnement. Le lupin (Lupinus spp), une plante légumineuse connue pour sa teneur en protéines et son potentiel en tant qu’ingrédient alimentaire durable, est l’une de ces sources qui a suscité une attention croissante. Compte tenu de leur composition comparativement favorable et de leur grande disponibilité, les plantes du genre Lupinus semblent être un substitut intéressant au soja. En raison de son contenu nutritionnel exceptionnel (protéines brutes de 33 à 43 g, lipides bruts de 6 à 11 g et teneur en cendres de 2,9 à 4,6) et de son appétence, il peut remplacer la farine de poisson (FP), qui était auparavant la source de protéines la plus utilisée en aquaculture.
Le rapport 2022 de la FAO indique que les taux de capture de poissons et de fruits de mer ont stagné et que la majorité des zones cruciales de pêche ont déjà atteint leur plein potentiel de production. Par conséquent, d’autres solutions de remplacement des farines de poisson, telles que la technique biofoc, les farines de plumes et d’os de volaille et les produits de distillerie, tels que les DDGS (distiller grain soluble), offrent des alternatives. Toutefois, leur utilisation judicieuse en tant que substitut ou ingrédient dans les aliments pour animaux suscite de plus en plus d’inquiétudes. Différentes sources végétales, telles que le blé, le maïs, le colza, l’orge et les farines de micro-algues ou de macro-algues, offrent un large éventail d’ingrédients d’origine végétale pour l’aquaculture. En outre, les farines de coléoptères (Hermetia ilucens) offrent des alternatives prometteuses et nouvelles en tant qu’ingrédients de remplacement. Morken et al. (2011) ont mis l’accent sur Tenebrio molitor (farine de scarabée), une farine d’insecte, en tant que substitut potentiel de la farine de poisson (FP), mais des études de méta-analyse ont révélé que des niveaux d’inclusion compris entre 20 et 30 % permettaient d’obtenir une croissance maximale et une diminution de la croissance a été observée à des niveaux d’inclusion supérieurs à 50 %. Ces résultats ont été confirmés par une méta-analyse. Cela est principalement dû au fait que la chitine, de nature cristalline, réduit l’utilisation de l’ingrédient dans l’industrie de l’alimentation aquatique. En outre, des quantités déficientes d’acides gras essentiels (acides gras n-3) dans les farines d’insectes entières ont également entravé la croissance du bar européen (D. labrax), comme l’a indiqué un rapport de la Commission européenne.
L’utilisation d’ingrédients purifiés tels que la caséine et la gélatine (en combinaison) est également un ingrédient de remplacement prometteur, bien qu’il doive être complété par des acides aminés indispensables. La farine de soja (FS) est largement utilisée comme substitut de la farine de poisson. Elle est préférée à ses homologues en raison de sa teneur élevée en protéines et de son profil d’acides aminés équilibré sur le plan nutritionnel. Toutefois, de graves problèmes environnementaux ont été soulevés en raison de ses méthodes de culture non écologiques, telles que la déforestation, et la croissance d’une seule culture sans rotation des cultures entraîne une diminution de la fertilité et de la qualité du sol. En outre, la FS est largement utilisée pour la consommation humaine et non pour l’élevage. Un rapport de la Banque mondiale rédigé par Dunia (2020) a démontré que le coût du soja avait augmenté en raison de son utilité pour la production humaine et animale. Bien que les ingrédients d’origine végétale soient attrayants en termes de teneur en protéines et de constitution favorable en acides aminés, la présence de toxines naturelles, c’est-à-dire de facteurs antinutritionnels tels que les inhibiteurs de protéase (trypsine, chymotrypsine), les fibres, le phytate ou l’acide phytique, les phytostérols, les hémagglutinines, la saponine, les oligosaccharides, les phytoestrogènes, les tanins et le gossypol, entrave l’utilisation des nutriments et donc leur application en tant qu’ingrédients alimentaires dans l’aquaculture.
Une incursion dans le monde du lupin
Le lupin (Lupinus spp.), membre de la famille des Fabacées, est une famille de légumineuses riche en espèces (plus de 300 espèces) qui prospère dans une myriade de conditions climatiques, telles que celles des régions subarctiques, semi-désertiques et subtropicales, et qui présente une gamme variée de climats et d’adaptations. Les lupins étaient communément appelés lupini et étaient reconnus comme une plante de bonnet bleu qui ressemble beaucoup au soja en termes de composition protéique. Seuls quatre des genres de ce lupin blanc (L. albus, WHL), le lupin à feuilles étroites (L. angustifolius, NLL), le lupin jaune (L. luteus, YEL) et le lupin perlé (L. mutabilis) sont cultivées comme plantes ornementales. La large application du lupin dans l’industrie alimentaire est attribuée à ses propriétés. La formulation des aliments nécessite des ingrédients ayant une grande capacité à former des émulsions et des mousses, et les isolats de protéines de lupin possèdent ces qualités. Le lupin a été différencié en fibres pour une transformation et une utilisation plus poussées. L’enthousiasme pour la production de lupin est en hausse, en raison de ses diverses applications dans l’amélioration d’un large éventail de produits, allant des confiseries telles que les pâtisseries, les pains et les croustilles aux substituts de produits laitiers. Le lupin, reconnu pour sa teneur exceptionnelle en protéines, sert non seulement de substance thérapeutique, mais aussi de déchet agricole vert précieux (fumier). En outre, en raison de sa teneur élevée en alcaloïdes, il est un producteur naturel d’insecticides. Cet intérêt croissant pour la production de lupin a été étayé par diverses études qui ont contribué à la polyvalence du lupin, le lupin enrichi étant incorporé dans divers produits à haute valeur diététique. Les pâtes, le tofu, les mufles, le tempe, les biscuits et les nouilles enrichis en lupin en sont des exemples notables. Le terme « lupin » s’étend au-delà de ses applications pour désigner un composant culinaire méditerranéen classique utilisé dans la production de lupin et de ses imitations, souvent appelées « haricots lupini ». Partie intégrante d’un écosystème sain, le lupin est une ressource à multiples facettes qui contribue de manière significative à la fois à l’agriculture et à l’élevage et à la nutrition. Le lupin est donc une légumineuse largement utilisée pour des applications.
1 Aperçu du profil nutritionnel du lupin
Les lupins sont classés parmi les légumineuses à grains non amylacées et constituent une excellente source d’ingrédients alimentaires car ils contiennent des niveaux élevés d’acides aminés indispensables, de minéraux alimentaires vitaux, de protéines (environ 40 %) et de fibres alimentaires (environ 28 %). En outre, elles se caractérisent par une faible teneur en matières grasses (environ 6 %). Les graines de lupin peuvent constituer une source viable de polysaccharides alimentaires, en particulier de cellulose, contribuant ainsi à la formulation de repas diététiques répondant à des normes nutritionnelles élevées. Lorsque les protéines animales ne sont pas utilisées, la fraction riche en protéines (25-40 %) peut constituer un ingrédient alimentaire primaire. Par conséquent, le lupin, qui a une teneur élevée en protéines, peut servir d’ingrédient alimentaire primaire. Le lupin présente toutefois des avantages par rapport au soja en tant qu’ingrédient alimentaire, car sa teneur en fibres alimentaires est plus élevée (de l’ordre de 28 %) que le soja (environ 19 %).
2 Lupin en phase avec ses ingrédients contemporains pour l’aquaculture
L’industrie de l’alimentation aquatique s’est fortement appuyée sur la farine de poisson comme principal ingrédient, car elle est très nutritive et largement acceptée par les poissons, d’où sa réputation d’ingrédient très appétent pour l’alimentation aquatique. L’industrie pouvait facilement s’en procurer jusqu’à ce que la production marine diminue en raison de la surpêche, ce qui a conduit à une exploitation excessive de la ressource. C’est ainsi qu’est née la recherche d’ingrédients bon marché, alternatifs et disponibles localement. Cela a conduit à l’application d’un éventail d’ingrédients pour l’alimentation animale en tant que substituts de la farine de poisson. Dans le cadre de cette recherche, le lupin s’est révélé être un nouveau substitut végétal à la farine de fsh. Le tableau 1 présente la composition proximale de différentes graines de lupin, de lupin transformé, d’ingrédients alimentaires conventionnels tels que la farine de fsh, la farine de soja et de nouveaux ingrédients protéiques provenant d’insectes tels que la farine d’araignée noire et le Tenebrio molitor. Lorsque l’on compare la composition proximale des différents ingrédients d’aliments pour poissons et du lupin, la farine de poisson est placée en première position, suivie par la farine d’araignée noire et le ver de farine, puis par le lupin, qui arrive en troisième position, bien que les ingrédients d’aliments conventionnels puissent avoir une teneur élevée en protéines brutes, leur application dans l’alimentation est une question de faisabilité de la production. En termes de teneur en lipides bruts, le ver de farine est classé premier, suivi des larves de soldat noir et du lupin.
Étant donné que les ingrédients à forte teneur en lipides bruts peuvent poser un problème lors de la transformation et du stockage de l’ingrédient, le lupin, qui est le troisième meilleur ingrédient en termes de lipides bruts, peut être une source lipidique candidate appropriée pour l’ingrédient. En termes de teneur en cendres et en minéraux, le lupin transformé arrive en tête, suivi par d’autres aliments conventionnels. On peut donc proposer que l’utilisation du lupin soit très économique, qu’il se conserve plus longtemps et qu’il soit un ingrédient facilement disponible et cultivable par rapport à d’autres ingrédients d’aliments conventionnels. La composition proximale du lupin et d’autres ingrédients alimentaires conventionnels est présentée dans le tableau 1. conventionnels sont présentés dans le tableau 1.
Le tableau 2 présente le profil des acides gras et des acides aminés du lupin par rapport aux ingrédients conventionnels. Le lupin se classe en tête en termes d’acide myristique et d’acide linoléique. En ce qui concerne l’acide linolénique, le ver de farine, suivi du lupin, arrive en deuxième position. lupin occupe la deuxième place. Le lupin est donc riche en acides gras essentiels, à savoir l’acide linolénique et l’acide linoléique, une attention particulière étant accordée à la teneur en acide linoléique. linoléique. Le tableau 2 présente le profil des acides aminés des ingrédients conventionnels par rapport au lupin. D’après le tableau 2, les acides aminés de l’alanine et du lupin sont les mêmes. Tableau 2, la teneur en acide aminé alanine est élevée dans le lupin, suivi par les ingrédients conventionnels. Lorsque l’on compare la teneur en arginine dans le lupin et les ingrédients conventionnels, le lupin a la teneur en arginine la plus élevée. En outre, la teneur en phénylalanine et en tyrosine du lupin est élevée par rapport à d’autres ingrédients alimentaires conventionnels. La teneur en acide aspartique et en sérine a été observée comme étant élevée dans le lupin par rapport à d’autres ingrédients. On peut donc en déduire que le profil en acides aminés du lupin est élevé et qu’il peut facilement être remplacé par des ingrédients alimentaires conventionnels.
Impact du lupin sur la santé et la croissance des poissons
1 Performance de croissance et utilisation des aliments
L’introduction du lupin dans les aliments pour poissons a ouvert la voie à un ingrédient potentiellement faisable et disponible. L’impact du lupin sur la croissance et la santé des poissons a été étudié de manière intensive. Une étude très complète de Szczepanski et de ses collègues a détaillé le potentiel du lupin en tant qu’ingrédient alternatif pour l’alimentation des poissons. L’étude a dressé un tableau du lupin en tant qu’ingrédient d’alimentation aquatique pour différents poissons. Chez des poissons comme le saumon et la truite, il a été constaté que la digestibilité des protéines du lupin (85,2 %) était plus élevée que celle du tourteau de soja gras (79,5 %). Cependant, en tant que source végétale d’ingrédients, le lupin manque d’acides aminés essentiels comme la méthionine et la lysine, et une réduction de la croissance a donc été observée en cas d’inclusion plus élevée (40%). En outre, la présence de polysaccharides non amylacés, d’oligosaccharides et de facteurs antinutritionnels contribue à la diminution de la croissance des salmonidés. Par conséquent, l’inclusion de 25 % de lupin en remplacement de la farine de poisson a permis d’améliorer la croissance et l’acceptabilité alimentaire de la truite arc-en-ciel. De même, chez le saumon de l’Atlantique, un remplacement partiel du lupin par une inclusion de 20 à 40 % a été déduit. Chez les poissons comme les carpes (Cyprinidés), pour la carpe commune, un remplacement partiel de 12,5 % de la farine de soja par de la farine de graines de lupin a permis d’obtenir un meilleur gain de poids et un meilleur ratio d’efficacité alimentaire. De même, chez la carpe noire, un remplacement partiel de 30 % de la farine de soja par de la farine de graines de lupin a permis d’améliorer le gain de poids et l’efficacité alimentaire. Chez la daurade royale (Acanthopagrus schlegelii), le remplacement partiel de la farine de soja par de la farine de graines de lupin à hauteur de 30 % a favorisé la croissance. Chez le bar, l’inclusion de 40 à 50 % de farine de graines de lupin dans l’alimentation, avec des techniques de traitement des graines appropriées, améliore la croissance. Chez le tilapia, l’incorporation de graines de lupin dans l’alimentation à hauteur de 50 % permet d’obtenir une croissance élevée. Chez le turbot (Psetta maxima), l’incorporation de 50 % de lupin alimentaire s’est avérée améliorer la croissance. Chez le cobia (Rachycentron canadum), l’incorporation de 10,5 % de lupin dans l’alimentation a permis une croissance équivalente à celle d’une farine de poisson. Chez les crustacés comme Penaeus monodon (crevette tigrée noire), la farine de graines de lupin peut remplacer jusqu’à 40-50 % de la farine de soja. Pour la Litopenaeus vannamei (crevette à pattes blanches), l’inclusion de 100 g par kg (10 %) a permis une meilleure croissance que l’inclusion de 20 ou 30 %.
2 Réponse immunitaire
Le maintien de la santé des poissons dans un environnement d’élevage est considéré comme l’un des principaux objectifs de l’aquaculture, outre la croissance. La santé des poissons peut être compromise par la présence de facteurs de stress dans l’environnement d’élevage. Pour y remédier, on utilise des antioxydants, des anti-inflammatoires, des antibactériens, etc. Les antioxydants jouent un rôle important dans le maintien des niveaux d’espèces réactives telles que l’oxygène réactif et les espèces d’azote réactives. Les composés antibactériens aident les poissons à lutter contre les agents pathogènes envahissants. Une étude sur les propriétés antioxydantes des graines de lupin a été menée. Les tests d’estimation des propriétés antioxydantes, tels que l’Oxidographe et le Rancimat, ont révélé la présence de variétés alpha, bêta et gamma de composés de tocophérols dans les graines de lupin, et les traitements de stockage à long terme et d’irradiation élevée ont diminué la teneur en tocophérols des graines de lupin. Le traitement par irradiation a été effectué pour estimer la composition chimique des constituants, tels que les tanins, les acides gras (AG), les protéines et les graisses. Les antioxydants présents dans le lupin agissent comme de puissants inhibiteurs de l’ECA et empêchent l’oxydation des lipides et l’athérosclérose, selon des études réalisées par . Les effets antioxydants de trois espèces de lupin, Lupinus albus (blanc), Lupinus angustifolius (feuille étroite) et Lupinus luteus (jaune), ont été décrits en détail par Siger et al (2012). Les composés polyphénoliques se trouvent principalement dans les parties périphériques ou les régions externes de la graine. Le tableau 7 présente la composition des composés antioxydants et leurs activités biologiques. Les propriétés antibactériennes du lupin ont été étudiées par (Lampart et al., (2003). Le test des graines a révélé les effets antibactériens des graines de lupin en raison de la présence de polyphénols indépendants de la nature (polyphénols libres) et d’alcaloïdes. Ainsi, la teneur phénolique totale relativement élevée correspond à l’activité antibactérienne du lupin.
Défis et perspectives du lupin
Bien que le lupin promette d’être une alternative potentielle aux ingrédients alimentaires conventionnels, la présence d’acteurs antinutritionnels peut avoir un impact négatif sur la croissance des poissons et la digestibilité des nutriments. Par conséquent, des méthodes de traitement appropriées doivent être pour réduire les facteurs antinutritionnels. L’exposition professionnelle aux allergènes de lupin peut résulter de la fabrication, du transport, de la transformation ou de la manipulation de produits à base de lupin, y compris les produits finis. Par rapport aux consommateurs, les employés des industries utilisant le lupin peuvent être confrontés à un spectre plus large et à des niveaux d’exposition plus élevés. Dans le cadre de la recherche agricole et alimentaire, un contact potentiel par ingestion et une exposition cutanée peuvent se produire lors de tâches telles que le broyage, la transformation et la cuisson de produits à base de lupin. De telles interactions sont également possibles dans divers contextes professionnels, comme le soulignent Abeshu et Kefale (2017). Les personnes susceptibles d’être exposées peuvent développer une sensibilisation et des allergies professionnelles qui se manifestent par des affections telles que l’asthme, comme l’indiquent les résultats de la recherche. En outre, des réactions graves, y compris l’anaphylaxie, ont été documentées dans la littérature. Afin de surveiller et d’analyser systématiquement les questions relatives aux affections pulmonaires professionnelles liées à l’exposition au lupin, diverses bases de données, telles que Surveillance of Work-related and Occupational Respiratory Disease (SWORDS), Surveillance of Shiyang, Surveillance of Australian Workplace-Based Respiratory Events (SABRE), le Swedish Register of Reported Occupational Disease (SRROD) et Asmapro, collectent activement des données à partir de ces registres.
Le lupin a le potentiel de devenir une source de protéines de grande valeur dans divers secteurs, notamment l’alimentation humaine, les produits pharmaceutiques et la production d’aliments pour animaux. L’incorporation du lupin en tant qu’ingrédient pour l’alimentation animale offre une voie stratégique pour élargir le spectre des sources de protéines disponibles, en réduisant la dépendance à l’égard des ingrédients conventionnels pour l’alimentation aquatique, tout en limitant les problèmes environnementaux. Les limites de l’application du lupin peuvent être dues à ses facteurs antinutritionnels, à sa transformation et à sa biodisponibilité. Néanmoins, il est possible de surmonter les difficultés susmentionnées en transformant correctement le lupin et en appliquant des mesures de sécurité qui contribuent à atténuer le problème. Les implications futures de l’exploitation du potentiel du lupin en tant qu’ingrédient durable pour l’alimentation aquatique sont donc prometteuses.
Conclusion
Le lupin, un ingrédient alimentaire respectueux de l’environnement pour les poissons, joue un rôle important dans la résolution des problèmes critiques de l’aquaculture. Le lupin offre de nombreux avantages nutritionnels, notamment une teneur élevée en protéines et des profils d’acides aminés favorables, ce qui en fait un candidat intéressant pour améliorer la croissance et la santé des poissons d’élevage. En outre, ses avantages écologiques, tels que la fixation de l’azote et la réduction des émissions de gaz à effet de serre, démontrent qu’il peut contribuer à la durabilité des systèmes aquacoles. Cette étude souligne la nécessité de poursuivre la recherche et le développement afin de libérer tout le potentiel du lupin dans l’aquaculture et d’œuvrer pour un avenir plus durable et plus sain. Dans l’ensemble, le lupin s’est avéré être une solution prometteuse dans la poursuite d’un monde plus durable et mieux nourri.
Référence accès libre : Malarvizhi, K., Kalaiselvan, P. & Ranjan, A. Unlocking the potential of lupin as a sustainable aquafeed ingredient: a comprehensive review. Discov Agric 2, 43 (2024). https://doi.org/10.1007/s44279-024-00054-x
Source photo : https://en.wikipedia.org/wiki/Lupin_bean
