VALEUR NUTRITIONNELLE, APPLICATIONS, DEFIS ET PERSPECTIVES DES DECHETS DE TRANSFORMATION DES CREVETTES DANS LES ALIMENTS D’AQUACULTURE
L’industrie mondiale de la transformation de la crevette génère des quantités substantielles de déchets solides (tête, exosquelette abdominal et queue), dont une part considérable est actuellement mise en décharge. En raison de sa teneur relativement élevée en protéines brutes, de son profil équilibré en acides aminés et de la présence de composés bioactifs, la crevette présente un potentiel important en tant qu’ingrédient alternatif pour les aliments destinés à l’aquaculture. Cependant, l’un des principaux défis posés par les déchets de transformation de la crevette est leur détérioration rapide. Par conséquent, les déchets solides de transformation de la crevette doivent subir un raffinage supplémentaire pour produire des produits dérivés de la crevette qui conviennent comme ingrédients d’aliments pour l’aquaculture, tels que la farine, l’hydrolysat ou l’ensilage. Cette revue de la littérature décrit la valeur nutritionnelle, les applications, les défis et les perspectives de ces produits dérivés de la crevette dans les aliments d’aquaculture.
1 Introduction
La production mondiale totale d’animaux aquatiques issus de la pêche et de l’aquaculture a atteint 178 millions de tonnes métriques en 2020, les projections indiquant une croissance soutenue due à l’augmentation des revenus, à la croissance démographique, à l’urbanisation et à l’évolution des préférences alimentaires (FAO, 2020). Les débarquements des pêcheries de capture étant restés stables pendant plusieurs décennies, ces demandes croissantes ne peuvent être satisfaites que par la croissance du secteur de l’aquaculture. La majeure partie de cette croissance est réalisée par une augmentation globale de l’aquaculture basée sur l’alimentation, tirée par des espèces telles que le poisson-chat africain (Clarias gariepinus), le saumon de l’Atlantique (Salmo salar), la carpe commune (Cyprinus carpio), le bar européen (Dicentrarchus labrax), la crevette tigrée géante (Penaeus monodon), le tilapia du Nil (Oreochromis niloticus), la truite arc-en-ciel (Oncorhynchus mykiss), la dorade rose (Pagrus major) et la crevette grise (Litopenaeus vannamei) (FAO, 2020). Étant donné que l’aquaculture basée sur l’alimentation nécessite la fourniture d’aliments, on peut s’attendre à une nouvelle augmentation de la demande de matières premières pour l’alimentation au cours des prochaines décennies. La farine de poisson était traditionnellement utilisée comme principale source de protéines dans l’alimentation aquatique en raison de son profil équilibré en acides aminés, de sa grande appétence et de sa haute digestibilité (Zhou et al., 2004). Cependant, la farine de poisson est un produit compétitif dont le prix est élevé (~1730 USD par tonne métrique, février 2024) (Indexmundi, 2004). L’ingrédient alternatif à la farine de poisson le plus couramment utilisé dans le monde est la farine de soja en raison de son profil d’acides aminés relativement similaire, de sa disponibilité mondiale et de son prix inférieur (~460 USD par tonne métrique, février 2024) (Indexmundi, 2004), alors que dans certains cas, d’autres produits de soja sont utilisés, tels que l’isolat de soja ou le concentré de soja. Néanmoins, l’inclusion alimentaire de farine de soja non raffinée dans les aliments pour poissons peut poser des problèmes liés à la digestibilité des nutriments, à l’appétence et à la santé, en fonction de l’espèce aquacole (Storebakken et al., 1998 ; Uran et al., 2007). En outre, certaines sources de farine de poisson et de soja peuvent être associées à des problèmes de durabilité, notamment la surpêche et la déforestation, respectivement (FAO, 2022 ; Alexandratos et Bruinsma, 20228). Ces défis, associés à l’expansion du secteur de l’aquaculture et à l’importance croissante accordée à l’économie circulaire, ont poussé la recherche à identifier d’autres sources de protéines pour l’alimentation aquatique, notamment les protéines unicellulaires, les microalgues, les insectes et les déchets de transformation des crevettes.
Les déchets de transformation des crevettes, qui, dans cette étude, englobent à la fois les déchets de crevettes et de gambas en raison de l’absence de définition concise de l’un ou l’autre terme, présentent un intérêt pour les applications en aquaculture en raison de leur teneur relativement élevée en protéines brutes, de leur profil équilibré en acides aminés et de la présence de composés bioactifs (Eggink et al., 2022 ; Kandra et al., 2012). Au cours de la transformation des crevettes, les parties considérées comme « non comestibles » pour la consommation humaine peuvent être retirées (tête, exosquelette abdominal et queue), qui sont ensuite considérées comme des déchets solides. Ces déchets solides de transformation peuvent représenter 35 à 65 % du poids total de la production de crevettes, en fonction, entre autres, de l’espèce de crevette et de l’efficacité de la transformation (Saini et al., 2020 ; Liu et al., 2021).
En 2020, l’offre combinée de crevettes provenant de la pêche et de l’aquaculture a atteint environ 10 millions de tonnes métriques (poids humide), ce qui a donné lieu à environ 3,5-6,5 millions de tonnes métriques de déchets solides de transformation de crevettes (FAO, 2022). Seule une petite fraction des déchets de transformation de crevettes est transformée pour d’autres industries, tandis que la plupart est mise en décharge en raison de sa nature périssable (Kandra et al., 2012). L’élimination des déchets de la transformation de la crevette n’est pas seulement une perte de nutriments précieux, mais elle est également associée à des impacts environnementaux négatifs, notamment la pollution de l’eau, la dégradation de l’habitat et les émissions de gaz à effet de serre (Kandra et al., 2012). Une utilisation plus efficace des déchets de transformation de la crevette peut contribuer à améliorer la viabilité durable et économique des industries de transformation de la crevette tout en contribuant au concept d’économie circulaire.
Au cours des dernières décennies, les déchets de transformation de la crevette ont été étudiés en tant que source de composés bioactifs et en tant qu’ingrédient pour l’alimentation animale. De nombreuses analyses documentaires approfondies ont décrit les processus biotechnologiques permettant d’obtenir des composés bioactifs à partir des déchets de transformation de la crevette, notamment des acides gras polyinsaturés à longue chaîne, des polysaccharides et des caroténoïdes (Nirmal et al., 2020 ; Kandra et al., 2012 ; Mao et al., 2016 et Wani et al., 2023). Il a été démontré que ces composés bioactifs ont, entre autres, des propriétés antioxydantes, antimicrobiennes et/ou anti-inflammatoires, trouvant des applications dans diverses industries, notamment les cosmétiques, les produits pharmaceutiques et l’agriculture (Cahu et al., 2017 ; Nirmal et al., 2024). Compte tenu de leur large éventail d’applications, des efforts considérables sont déployés pour surmonter les obstacles précédents en améliorant l’efficacité de l’extraction, en renforçant la rentabilité et en utilisant des technologies d’extraction vertes pour réduire leur impact sur l’environnement (Nirmal et al., 2024). Malgré des recherches approfondies sur la purification et les applications de ces composés bioactifs issus des déchets de transformation de la crevette, l’utilisation de produits dérivés de la crevette pour remplacer les sources de protéines actuelles dans l’alimentation aquatique reste sous-explorée. Cette revue de la littérature évalue donc la composition nutritionnelle des produits dérivés de la crevette (farine, hydrolysat et ensilage) et évalue leurs applications en tant qu’ingrédients alternatifs dans les aliments formulés pour l’aquaculture. En outre, les défis actuels associés aux produits dérivés de la crevette dans l’alimentation aquacole sont discutés, ainsi que les stratégies potentielles pour les surmonter.
2 Produits dérivés de la crevette
Sur les 10 millions de tonnes métriques (poids humide) de crevettes produites dans le monde en 2020, environ 70 % provenaient de l’aquaculture (FAO, 2022). Au cours de la dernière décennie, l’aquaculture de la crevette a été presque entièrement dépendante d’une seule espèce de crevette, la crevette grise (L. vannamei), représentant environ 6,8 millions de tonnes métriques (poids humide) en 2022 (FAO, 2024). La majorité des activités de pêche et d’aquaculture de la crevette sont concentrées en Asie et, dans une moindre mesure, en Amérique du Sud (FAO, 2022). Sur ces deux continents, les crevettes sont souvent transformées immédiatement après leur collecte, ce qui s’explique par la rentabilité de la main-d’œuvre dans ces régions (Hannan et al., 2022). Le lieu de transformation dépend également de la source des crevettes ; lorsqu’elles proviennent de la pêche, la transformation initiale peut avoir lieu en mer (à condition que la flotte soit équipée d’une capacité de transformation à bord), alors que lorsqu’elles proviennent de l’aquaculture, la transformation a généralement lieu à terre.
La transformation initiale comprend le lavage, la cuisson, la pesée, le tri et le classement, comme l’illustre la figure 1. Immédiatement après leur collecte, les crevettes sont cuites ou lavées pour garantir la qualité du produit et, dans le cas des espèces de crevettes marines, pour éliminer les résidus de sel. D’autres étapes de lavage sont nécessaires après les étapes de transformation ultérieures, qui permettent d’éliminer les produits chimiques ou d’autres impuretés (Nirmal et al., 2020). Les étapes de cuisson et de lavage dans la transformation des crevettes entraînent la production d’eaux usées, estimées à environ 15 m3 par tonne métrique de crevettes crues (Anh et al., 2011). La teneur en nutriments très diluée des eaux usées de transformation les rend actuellement économiquement inapplicables en tant qu’ingrédient pour l’aquaculture, car elles nécessiteraient une transformation importante. Les eaux usées de traitement ne sont donc pas abordées plus avant dans cet article.
Fig. 1 : Organigramme illustrant les étapes critiques de la production de produits finis à base de crevettes destinés à la consommation humaine à partir de crevettes fraîchement collectées par l’aquaculture ou la pêche (version modifiée d’après (Nirmal et al., 2020)). Les sources de crevettes sont indiquées en bleu, les étapes de transformation en jaune, les produits destinés à la consommation humaine en gris foncé et les flux de déchets en gris clair.
Après la cuisson et le lavage, les crevettes sont triées et classées en fonction de leur taille et de leur qualité. Les crevettes qui ne répondent pas aux spécifications de taille pour la consommation humaine sont généralement réutilisées, par exemple comme ingrédient d’aliments pour animaux de compagnie, pour des raisons de qualité et de prix. Les crevettes calibrées, jugées propres à la consommation humaine, sont ensuite classées en fonction du produit final souhaité : (1) crevettes entières, (2) crevettes décapitées ou (3) crevettes décortiquées (Nirmal et al., 2020). Les trois produits finaux subissent des étapes de transformation ultérieures, notamment le lavage, le pesage, l’emballage, la congélation et le transport, avant d’être vendus aux consommateurs (figure 1).
D’importantes quantités de déchets de transformation solides sont générées sur le site de transformation lorsque les crevettes décapitées ou décortiquées sont les produits finaux. Pour les crevettes décapitées, la tête est enlevée, laissant le reste de l’exosquelette attaché. Pour les crevettes décortiquées, la tête, l’exosquelette abdominal et la queue sont enlevés (figure 2). La proportion de déchets solides totaux (tête, exosquelette abdominal et queue) par rapport au poids de la crevette est généralement comprise entre 35 et 65 % (tableau 1), la tête constituant la fraction prédominante du poids total des déchets solides, comprise entre 65 et 85 % (Heu et al., 2003 ; Liu et al., 2021).
Fig 2 : Représentation visuelle des trois fractions couramment séparées au cours de la transformation des crevettes : Tête (comprenant les antennes, la carapace, les yeux, les péréopodes, le rostre), exosquelette abdominal (comprenant les segments abdominaux, les pléopodes) et queue (comprenant le telson, les uropodes) (version modifiée d’après une étude antérieure (Tavares, 2002).
La proportion relative du total des déchets solides dépend, entre autres, de l’espèce de crevette et de l’efficacité de la transformation. Parmi les espèces de crevettes décrites dans la littérature, L. vannamei présente la fraction relative la plus faible de déchets solides de transformation (35,6 %-44,1 %) et Macrobrachium rosenbergii la plus élevée (62,5 %) (tableau 1). Les différences entre les espèces peuvent être liées aux différences de taille et de morphologie, tandis que les différences au sein d’une même espèce de crevette peuvent être attribuées aux différences de taille et d’efficacité de décorticage d’une étude à l’autre. Notamment, le décorticage manuel des crevettes est généralement connu pour être plus précis dans la séparation de la partie chair de la partie exosquelette, produisant ainsi une fraction plus faible de déchets solides de transformation (Tavares, 2002).
Pour pouvoir utiliser les déchets solides de transformation des crevettes dans l’alimentation aquatique, une transformation supplémentaire est nécessaire pour modifier leurs propriétés physicochimiques, améliorer leur qualité nutritionnelle et empêcher leur détérioration (Fricke et al., 2022). Selon les méthodes appliquées, divers produits dérivés de la crevette peuvent être obtenus, notamment la farine de crevette, l’hydrolysat et l’ensilage. Les méthodes de traitement de chacun de ces produits sont décrites plus en détail ci-dessous.
2.1 Farine de crevettes
Le terme « farine de crevettes » est souvent utilisé dans la littérature pour décrire soit la farine de tête de crevettes, soit la farine de déchets de crevettes (contenant la tête, l’exosquelette abdominal et la queue). Quel que soit le type de farine, les processus suivants peuvent être appliqués pour produire de la farine de crevettes : lavage, séchage, broyage et tamisage (figure 3). Une étape de lavage est souvent réalisée pour éliminer les impuretés présentes lors des étapes de transformation précédentes (Nirmal et al., 2020). Ensuite, le séchage est nécessaire pour produire une farine avec une teneur en humidité relativement faible afin de prolonger sa durée de conservation et d’améliorer la formulation à des fins d’alimentation aquatique. Le séchage solaire, la congélation et le séchage au four sont des exemples de méthodes de séchage utilisées dans l’industriev( Das et Mishra, 2023). Ensuite, le broyage, éventuellement suivi d’un tamisage, peut être effectué pour obtenir une taille de particule uniforme, ce qui favorise la formation d’un granulé de haute qualité pour l’alimentation animale.
Fig. 3 : Organigramme illustrant les étapes de transformation impliquées dans la production de farine de crevettes à partir de déchets solides de transformation de crevettes (basé sur la description dans le texte des études antérieures (Sangkaew et Koh, 2021 ; Fricke et al., 2023).
2.2 Hydrolysat de crevettes
L’hydrolysat de crevettes est obtenu par hydrolyse des déchets solides de transformation des crevettes, où les acides aminés liés aux protéines sont solubilisés dans l’eau. Les étapes de la production de l’hydrolysat de crevettes comprennent le lavage, le broyage, l’hydrolyse, la filtration et la centrifugation (figure 4). Avant l’hydrolyse, une étape de lavage ou de broyage peut être prévue pour éliminer les impuretés et augmenter la surface d’hydrolyse, respectivement. Ensuite, l’hydrolyse chimique ou enzymatique peut être appliquée pour décomposer les protéines en peptides plus courts et en acides aminés (Fricke et al., 2023). L’hydrolyse chimique fait référence à l’utilisation de solutions très acides ou alcalines, généralement en combinaison avec une pression et/ou une température élevées. En raison des volumes importants de déchets chimiques produits lors de l’hydrolyse chimique, l’attention s’est récemment portée sur l’hydrolyse enzymatique (Ambigaipalan et Shahidi, 2017). L’hydrolyse enzymatique repose sur des enzymes protéolytiques (par exemple, la chymotrypsine, la papaïne et la subtilisine) pour décomposer les protéines ( Wisuthiphaet et al., 2015 ; Mizani et al, 2005). Les enzymes protéolytiques étant hautement spécifiques, l’hydrolyse enzymatique permet un meilleur contrôle de la qualité des produits finaux (Niko et al., 2023), mais, contrairement à l’hydrolyse chimique, elle n’entraîne pas la dégradation de la chitine, à moins que des enzymes chitinolytiques ne soient ajoutées (Rustad et al., 2011). Après l’hydrolyse, une filtration est effectuée, ce qui permet d’obtenir une fraction solide et une fraction liquide. La fraction liquide est ensuite traitée par centrifugation pour obtenir l’hydrolysat, tandis que le précipité est éliminé (De Holanda et Netto, 2006). Pour pouvoir inclure l’hydrolysat dans l’alimentation aquatique, une étape de concentration supplémentaire peut être nécessaire pour réduire la teneur en eau.
Fig 4 : Organigramme illustrant les étapes de la production d’hydrolysat de crevettes à partir de déchets solides de transformation de crevettes (version modifiée sur la base d’études antérieures (Mizani et al., 2005 ; Gildberg et Stenberg, 2001 ; Synowiecki et Al-Khateeb, 2000).
2.3 Ensilage de crevettes
L’ensilage est une méthode traditionnelle qui permet de prolonger la durée de conservation des déchets solides de transformation des crevettes et, dans certains cas, d’améliorer leur valeur nutritionnelle. Pour produire de l’ensilage de crevettes, les étapes suivantes sont nécessaires : lavage, broyage, ajout d’acide/glucides fermentescibles/bactéries d’acide lactique, mélange, liquéfaction et centrifugation (Figure 5). Le lavage et le broyage sont des étapes facultatives et leurs fonctions sont similaires à celles décrites précédemment. Pour produire de l’ensilage, le pH doit être inférieur à 4,5, ce qui peut être obtenu soit par l’ajout d’acides (ensilage acide), soit par fermentation anaérobie à l’aide de bactéries lactiques (ensilage fermenté) (Synowiecki and Al-Khateeb, 2000 ; Evers and Carroll, 1996). Dans ce dernier cas, les bactéries lactiques peuvent convertir les hydrates de carbone fermentables en acide lactique. Comme les déchets solides de transformation de la crevette contiennent une faible quantité d’hydrates de carbone fermentables, des sources supplémentaires d’hydrates de carbone fermentables (par exemple, mélasse, tapioca, etc.) sont souvent ajoutées au mélange, parfois en combinaison avec une culture starter de bactéries lactiques (Guillou et al., 1995). Les acides provenant soit de l’ajout d’acides, soit des bactéries lactiques, réduisent le pH, ce qui entraîne une inhibition des micro-organismes indésirables et la préservation de la qualité nutritionnelle. Pour assurer un ensilage homogène, il est nécessaire de mélanger les matières premières avec des acides, des sucres fermentescibles et/ou des bactéries lactiques. Au cours de la liquéfaction, différents processus se produisent, notamment la production de composés lipophiles, la dénaturation des protéines et la solubilisation des minéraux (Hertrampf et Piedad-Pasc, 2000). Ensuite, les composants liquides et solides peuvent être séparés par centrifugation, ce qui donne une fraction solide principalement composée de chitine et de minéraux insolubles, et une fraction liquide contenant des protéines, des lipides et des caroténoïdes (Evers et Carroll, 1996). La fraction liquide peut ensuite être séchée pour produire un concentré, mieux adapté à l’alimentation aquatique.
3 Composition nutritionnelle
Les produits dérivés de la crevette se composent, sur la base de la matière sèche (MS), de 33 % à 74 % de protéines brutes, de 10 % à 28 % de cendres, de 1 % à 16 % de chitine et de 4 % à 8 % de lipides bruts. Les produits dérivés de la crevette contiennent plusieurs composés bioactifs, notamment des acides aminés, des acides gras polyinsaturés à longue chaîne, des polysaccharides, des minéraux et des caroténoïdes. La teneur de ces nutriments dans les différents produits dérivés de la crevette est décrite plus en détail ci-dessous. Pour plus d’informations concernant l’extraction et les bioactivités spécifiques de chaque composé, nous nous référons aux revues publiées précédemment (Nirmal et al., 2020 ; Cabanillas-Bojórquez et al., 2021).
3.1 Protéines brutes et acides aminés
Pour remplacer les sources de protéines conventionnelles dans les aliments pour poissons, il est essentiel de tenir compte de leur teneur en protéines et de leur profil en acides aminés. La farine de poisson et la farine de soja contiennent respectivement environ 65%-75% et 45%-55% de protéines brutes sur la base de la MS, tandis que les produits dérivés de la crevette contiennent 33%-74% de protéines brutes sur la base de la MS. Parmi les produits dérivés de la crevette présentés, l’hydrolysat de crevettes et l’ensilage de crevettes ont respectivement les teneurs en protéines brutes relatives les plus élevées et les plus faibles. Des recherches antérieures indiquent que l’ensilage des déchets solides de transformation des crevettes peut entraîner une réduction de leur teneur relative en protéines brutes (Guillou et al., 1995 ; Rossi et al., 2024). La diminution de la teneur en protéines brutes peut être causée, entre autres, par les pertes d’azote non protéique, la dégradation des acides aminés et la dilution relative des protéines brutes par l’ajout d’acides, d’hydrates de carbone fermentables et/ou de bactéries lactiques. L’ensilage n’affecte pas seulement la teneur en protéines brutes, mais aussi le type de sources d’azote présentes, car il peut entraîner la conversion des protéines en sources d’azote non protéique telles que l’ammoniac, ce qui peut réduire la valeur nutritionnelle de l’aliment pour poissons (Franco-Zavaleta et al., 2010). Cependant, les méthodes de détermination de l’azote couramment utilisées, telles que Kjeldahl et Dumas, pour estimer la teneur en protéines brutes, ne permettent pas de différencier les sources d’azote protéique et non protéique (Fagbenro, 1996). Pour identifier les composés en lesquels les protéines brutes sont converties pendant l’ensilage des déchets solides de transformation des crevettes, une quantification supplémentaire des composés azotés individuels est nécessaire.
Pour évaluer les produits dérivés de la crevette en tant que source de protéines alimentaires, il est particulièrement important d’évaluer leur profil en acides aminés et le rapport entre les acides aminés essentiels et non essentiels. Parmi les produits dérivés de la crevette, l’hydrolysat de crevette présente les teneurs relatives les plus élevées en acides aminés essentiels et non essentiels – pour la plupart des acides aminés, ces teneurs sont supérieures à celles de la farine de poisson. Les profils d’acides aminés relatifs des déchets solides de transformation de crevettes et de la farine de crevettes sont généralement inférieurs à ceux de la farine de poisson et de la farine de soja. Cela dit, la teneur en méthionine, l’un des principaux acides aminés limitants dans l’alimentation aquatique, pourrait être légèrement plus élevée dans ces produits dérivés de la crevette que dans la farine de soja. Malheureusement, le nombre d’études portant sur le profil des acides aminés dans l’ensilage de crevettes est limité. D’après les acides aminés quantifiés, il semble que les teneurs en acides aminés soient plus faibles dans l’ensilage que dans les autres produits dérivés de la crevette, ainsi que dans la farine de poisson et le tourteau de soja. Toutefois, d’autres études sont nécessaires pour confirmer ces résultats.
Le rapport entre les acides aminés essentiels et non essentiels a été calculé pour les autres produits dérivés de la crevette et semble être équilibré, allant de 1:1,0 à 1:1,2. Ces rapports se situent dans la fourchette que des études antérieures ont démontrée comme étant optimale pour diverses espèces de poissons, à savoir 1:1.0-1:1.3. Dans cette fourchette optimale, la rétention d’azote est maximisée tandis que l’excrétion d’azote est minimisée. Si l’on considère à la fois le profil des acides aminés et le rapport entre les acides aminés essentiels et non essentiels, l’hydrolysat de crevettes présente la qualité protéique la plus élevée parmi les produits dérivés de crevettes étudiés.
3.2 Lipides bruts et classes de lipides
La teneur en lipides bruts des produits dérivés de la crevette (4 à 8 % MS) est légèrement inférieure à celle de la farine de poisson (~9 % MS), mais supérieure à celle de la farine de soja (~2 % MS). Seul un nombre limité d’études a examiné le profil des acides gras des produits dérivés de la crevette, peut-être parce qu’ils sont principalement considérés comme des sources de protéines dans la formulation des aliments pour animaux. Les profils d’acides gras de la farine de crevettes, de l’ensilage de crevettes et des déchets de transformation de crevettes sont comparés à ceux de la farine de poisson et de la farine de soja, comme le montre le tableau 4. Le tableau 4 ne contient pas le profil des acides gras de l’hydrolysat de crevettes car, à notre connaissance, aucune étude ne s’est penchée sur ce sujet.
3.4 Pigments et minéraux
Les produits dérivés de la crevette contiennent divers pigments, dont l’astaxanthine et le β-carotène, qui appartiennent au groupe des caroténoïdes. Les caroténoïdes sont produits par le phytoplancton et les bactéries et s’accumulent tout au long de la chaîne alimentaire pour finir dans les crustacés, les poissons et les oiseaux. L’astaxanthine et le β-carotène sont respectivement des caroténoïdes rouges et orange, connus pour leurs propriétés colorantes et antioxydantes. Les teneurs totales en caroténoïdes précédemment rapportées dans les déchets solides de transformation de crevettes allaient de 47 à 332 mg/kg MS, l’astaxanthine étant le principal caroténoïde présent. Les teneurs en caroténoïdes peuvent varier considérablement en fonction de l’apport alimentaire des crevettes et des techniques de transformation appliquées.
Les minéraux les plus abondants dans les produits dérivés de la crevette sont le calcium et le phosphore. Ces minéraux jouent un rôle essentiel dans la formation de l’exosquelette des crustacés. Les sels minéraux, principalement le carbonate de calcium et le phosphate de calcium, sont intégrés dans la matrice de chitine avec les protéines, ce qui confère force et rigidité à l’exosquelette. Les déchets solides de transformation des crevettes et la farine de crevettes (8 à 9 % MS) ainsi que l’ensilage de crevettes (~6 % MS) contiennent des teneurs en calcium relativement élevées par rapport à la farine de poisson (~3 % MS) et à la farine de soja (~0,3 % MS). La teneur en phosphore total est plus faible dans tous les produits dérivés de crevettes (0,1 %-1,7 % MS) que dans la farine de poisson (~2,4 % MS) et que dans le tourteau de soja (~0,7 % MS). Il convient de noter que les teneurs en phosphore total indiquées ici comprennent le phosphore non disponible, c’est-à-dire le phosphore qui ne peut pas être utilisé par les espèces aquacoles.
4 Applications dans l’alimentation aquatique
Les crevettes font partie du régime alimentaire naturel de plusieurs espèces aquacoles omnivores et carnivores. Par conséquent, un nombre considérable d’études ont examiné la faisabilité du remplacement de la farine de poisson ou de soja par des produits dérivés de la crevette chez les espèces aquacoles en étudiant, entre autres, les performances de croissance, la digestibilité des nutriments, la composition corporelle et les performances en matière de santé. Dans les sections suivantes, une vue d’ensemble de la littérature est fournie, visant à synthétiser les effets de l’inclusion alimentaire de produits dérivés de la crevette dans les aliments pour animaux.
4.1 Performances de croissance
Le tableau 5 présente une vue d’ensemble des études portant sur l’incorporation de produits dérivés de la crevette dans les aliments pour poissons et leurs effets sur différents indicateurs de croissance. En raison du manque de littérature disponible sur l’ensilage de crevettes en tant qu’ingrédient alimentaire pour l’aquaculture, seules les études portant sur l’hydrolysat de crevettes et la farine de crevettes sont prises en compte. Bien que certaines études fassent état d’effets positifs ou négatifs de l’inclusion de produits dérivés de la crevette dans l’alimentation sur les performances de croissance des espèces aquacoles, la plupart d’entre elles n’ont pas mis en évidence d’effets significatifs. Les divergences de résultats entre les études peuvent s’expliquer, entre autres, par les différences entre les espèces aquacoles étudiées et les niveaux d’inclusion alimentaire des produits dérivés de la crevette. Par exemple, le remplacement de la farine de poisson ou de soja par des produits dérivés de la crevette semble avoir un effet plus positif sur les crustacés que sur les poissons, peut-être parce que les produits dérivés de la crevette correspondent mieux aux besoins nutritionnels des crustacés. En outre, les différents niveaux d’inclusion dans l’alimentation sont susceptibles d’exercer des effets ultérieurs différents sur les performances de croissance. Les faibles niveaux d’inclusion alimentaire de farine de crevettes n’ont généralement pas affecté les performances de croissance dans les études décrites, tandis que les niveaux d’inclusion alimentaire élevés ont eu un effet négatif sur un ou plusieurs indicateurs de performance de croissance dans certaines études. Hardy et al. ont suggéré que la réduction des performances pouvait être due à la teneur plus faible en acides aminés essentiels de la farine de crevettes par rapport à la farine de poisson, ce qui a également été décrit dans la section 3. En outre, les produits dérivés de la crevette contiennent des quantités relativement élevées de cendres (10 % à 28 % de MS). Les cendres n’ayant aucune valeur énergétique, une teneur élevée en cendres alimentaires dilue la densité énergétique, ce qui peut avoir une incidence négative sur la quantité d’énergie disponible pour l’entretien et la croissance. Enfin, les produits dérivés de la crevette contiennent de la chitine (1 % à 16 % de la MS), qui a déjà été associée à des effets négatifs sur les performances de croissance de différentes espèces de poissons. Ces effets peuvent ne pas être apparents à de faibles niveaux d’inclusion alimentaire, mais peuvent apparaître lorsqu’une fraction plus importante de la source de protéines est remplacée. D’autres facteurs pourraient également avoir contribué aux différences entre les résultats des études, notamment le type de déchets de transformation solides inclus (tête, exosquelette abdominal et/ou queue), le type de transformation, l’espèce de crevettes et la source de crevettes (sauvages ou d’aquaculture). Cependant, en raison du manque d’informations détaillées sur les produits dérivés de la crevette utilisés, une évaluation approfondie de l’impact de chacun de ces facteurs sur les performances de croissance n’a pas pu être réalisée.
4.2 Digestibilité des nutriments et activité des enzymes digestives
Bien que la digestibilité des régimes alimentaires contenant des produits dérivés de la crevette en remplacement des sources de protéines conventionnelles n’ait été examinée que dans une poignée d’études (tableau 6), il semble que lorsque les niveaux d’inclusion des produits dérivés de la crevette atteignent 25 à 30 % du régime alimentaire total, il en résulte une diminution de la digestibilité des protéines et des lipides. La diminution de la digestibilité des nutriments peut résulter de la présence de chitine alimentaire, comme le montre une étude antérieure menée sur le saumon de l’Atlantique (S. salar). Cette étude a démontré que la digestibilité des protéines brutes diminuait de manière significative avec l’augmentation des teneurs en chitine alimentaire et une tendance similaire a été observée pour la digestibilité des lipides. Des teneurs alimentaires élevées en chitine ou en d’autres matières non digestibles peuvent entraîner une réduction significative de la digestibilité des nutriments en raison de la diminution du temps de transit gastro-intestinal, ce qui limite le temps disponible pour la digestion et l’absorption des nutriments. En outre, la chitine peut physiquement bloquer l’accès des enzymes digestives aux substrats tels que les protéines et les lipides, réduisant ainsi leur digestibilité. En outre, la chitine se trouve souvent dans une matrice contenant des protéines, des lipides et des minéraux qui restent indisponibles lorsque la chitine n’est pas digérée ou ne l’est que partiellement. La digestibilité complète de la chitine nécessite plusieurs enzymes chitinolytiques, dont les endochitinases et les exochitinases. Les endochitinases scindent le polymère de chitine de l’intérieur, tandis que les exochitinases scindent les extrémités du polymère de chitine. La digestion de la chitine dépend de plusieurs facteurs, notamment de l’espèce de poisson ou de crustacé et de ses habitudes alimentaires naturelles.
4.3 Composition corporelle
Comme les produits aquatiques sont finalement utilisés pour la consommation humaine, leur composition corporelle totale et leur composition musculaire sont des déterminants importants de leur qualité nutritionnelle et de leur valeur marchande. Le tableau 7 donne une vue d’ensemble des études bibliographiques actuellement disponibles sur les effets du remplacement des sources de protéines conventionnelles par des produits dérivés de la crevette sur la composition corporelle totale ou la composition musculaire des poissons et des crustacés. La plupart des études indiquent que l’inclusion de produits dérivés de la crevette dans l’alimentation n’a pas d’effet significatif sur la composition corporelle totale finale et/ou sur la composition du tissu musculaire. Selon les résultats de ces recherches, l’inclusion de produits dérivés de crevettes dans les organismes étudiés n’a pas entraîné de changements substantiels dans leur qualité macro-nutritionnelle.
4.4 Performances sanitaires
Les performances sanitaires sont une préoccupation majeure dans les systèmes de production aquacole. L’intensification du secteur de l’aquaculture a entraîné une augmentation des densités de peuplement, ce qui peut induire un stress. Le stress induit peut nuire à la santé générale et rendre les animaux aquatiques plus vulnérables aux maladies. Certains composants présents dans les produits dérivés de la crevette (par exemple, la chitine, l’astaxanthine et les peptides) se sont révélés avoir des propriétés bioactives chez différentes espèces animales lorsqu’ils sont administrés sous leur forme purifiée. Par exemple, il a été démontré que l’astaxanthine possède des propriétés immunomodulatrices, améliorant la survie contre des défis pathogènes chez diverses espèces de poissons et de crustacés. Cet effet a été observé chez la carpe commune (C. carpio), la crevette kuruma (M. japonicus), la tête de serpent (Channa argus), l’oscar (Astronotus ocellatus) et la crevette à pattes blanches (L. vannamei). En outre, la chitine est connue pour ses propriétés immunomodulatrices directes et indirectes. La chitine peut avoir des effets directs sur le système immunitaire des animaux. Chez les animaux dont le régime alimentaire naturel ne contient pas de chitine, les cellules d’échantillonnage d’antigènes peuvent reconnaître la chitine comme un motif moléculaire associé à un pathogène, ce qui peut déclencher une réponse immunitaire. En outre, la chitine a des effets prébiotiques indirects en modifiant la composition et/ou l’activité du microbiote intestinal chez plusieurs espèces animales. En outre, il a été démontré que la chitine et son dérivé, le chitosane, éliminent les bactéries potentiellement pathogènes de l’intestin en fixant ces micro-organismes aux protéines liant la chitine chez différentes espèces animales. Tous ces mécanismes pourraient être à la base de l’observation selon laquelle la chitine et le chitosane ont amélioré la survie contre des défis pathogènes chez diverses espèces aquatiques, notamment la carpe commune (C. carpio), la crevette grise (L. vannamei) et la limande à queue jaune (Seriola quinqueradiata). Cependant, ces composés ont tous été administrés en tant que composés de haute pureté, qui n’ont pas nécessairement des effets similaires lorsqu’ils sont dans une matrice avec d’autres composés.
Il a donc été envisagé de déterminer si l’inclusion dans l’alimentation de produits dérivés de la crevette pouvait avoir une incidence sur les indicateurs de santé des espèces aquacoles. De nombreux indicateurs de performance ont été examinés dans différentes études. Sur la base du nombre limité d’études, il semble que l’inclusion de produits dérivés de la crevette dans l’alimentation n’ait pas eu d’incidence sur les indicateurs de performance sanitaire étudiés. Il est intéressant de noter qu’une étude a révélé que l’inclusion de farine de crevettes dans l’alimentation entraînait une activation du système immunitaire inné. Lorsque des poissons-chats africains (Clarias lazera) ont été nourris avec une alimentation contenant de la farine de crevettes, on a constaté une augmentation de l’activité phagocytaire et de l’indice phagocytaire des hétérophiles par rapport aux poissons nourris avec une alimentation contenant de la farine de soja. L’augmentation de l’activité de ces paramètres du système immunitaire pourrait être liée aux composants bioactifs décrits ci-dessus. Toutefois, pour approfondir cette question, des études plus approfondies sont nécessaires pour identifier les effets des produits dérivés de la crevette sur les performances de santé et la contribution des différents composants bioactifs.
5 Défis actuels et recommandations
L’incorporation de produits dérivés de la crevette dans les aliments pour animaux présente plusieurs défis qui doivent être relevés avec soin pour garantir la production d’aliments sûrs et de haute qualité. Ces défis englobent les aspects nutritionnels, économiques, de qualité et de sécurité. Dans cette section, les différents défis sont abordés et des stratégies potentielles pour les surmonter sont proposées.
5.1 Défis nutritionnels
Plusieurs contraintes nutritionnelles, telles que la présence de chitine et la teneur élevée en cendres, entravent l’utilisation de la farine et de l’ensilage de crevettes dans l’alimentation aquatique. La recherche en aquaculture a indiqué que la chitine alimentaire peut avoir un double effet sur les animaux aquatiques. Alors que de faibles niveaux d’inclusion alimentaire peuvent moduler le fonctionnement immunitaire et la composition du microbiote intestinal, il a été démontré que des niveaux élevés d’inclusion alimentaire nuisent à la digestibilité des nutriments et aux performances de croissance. Nourrir les produits dérivés de la crevette uniquement avec des espèces aquacoles capables de digérer la chitine améliorera l’utilisation de ces matières premières. En outre, la séparation des déchets solides de transformation des crevettes en fractions de qualité nutritionnelle supérieure (tête) et inférieure (exosquelette abdominal et queue), suivie de leur utilisation ciblée pour différentes espèces aquatiques, peut améliorer l’utilisation des matières premières sans nécessiter de traitement supplémentaire. Une transformation plus poussée des produits dérivés de la crevette afin de réduire la teneur en chitine peut s’avérer bénéfique lorsque des niveaux élevés d’inclusion dans le régime alimentaire sont souhaités. Les trois principaux moyens de réduire la chitine dans les matières premières de crevettes sont les traitements chimiques, mécaniques et biologiques. Les traitements chimiques impliquent généralement l’utilisation de solutions acides ou alcalines pour briser la structure de la chitine. Par exemple, une étude antérieure a traité la farine de crevettes avec une solution d’acide formique à 3 % et a constaté une réduction de 15 % de la chitine sur la base de la MS. Cependant, le traitement chimique peut également affecter les propriétés physicochimiques d’autres nutriments, tels que les acides aminés, ce qui pourrait potentiellement diminuer la qualité nutritionnelle de la matière première. En outre, le traitement chimique génère des volumes importants d’effluents chimiques qui peuvent, dans certains cas, être déversés dans les masses d’eau avoisinantes, ce qui a des effets néfastes sur les écosystèmes. Le traitement mécanique fait référence à l’élimination mécanique des fractions contenant de la chitine (tête, exosquelette abdominal et queue) et est réalisé par des méthodes telles que la séparation de la viande et des os. Jusqu’à présent, la séparation de la viande et des os ne s’est avérée que modérément efficace pour l’élimination de la chitine des déchets solides de transformation des crevettes. Par exemple, une étude antérieure a permis de réduire la teneur en chitine des têtes de crevettes de seulement 30 % grâce à la séparation de la viande et des os. Au contraire, les traitements biologiques ont donné de meilleurs résultats dans l’élimination de la chitine, car ils ciblent spécifiquement la chitine et ont des conditions de traitement relativement douces (température, pH et pression). Pour cibler spécifiquement la chitine, des enzymes chitinolytiques ou des microbes chitinoclastiques sont utilisés pour dégrader la chitine en composés plus digestes, tels que les oligomères de chitine ou les sous-unités de glucosamine. Des études utilisant le traitement biologique ont réussi à convertir jusqu’à 90% de la chitine dans les déchets solides de transformation de crevettes en ces composés. Pour la suite de la recherche, il est recommandé de se concentrer sur l’optimisation des méthodes biologiques afin d’obtenir la fraction protéique de la plus haute qualité avec la plus faible quantité de chitine et de cendres, tout en tenant compte du temps et des coûts.
5.2 Défis économiques
Pour que les produits dérivés de la crevette soient compétitifs par rapport aux sources de protéines traditionnelles, plusieurs défis économiques doivent être relevés, notamment la valeur marchande et la disponibilité tout au long de l’année.
5.3 Défis en matière de qualité et de sécurité
L’inclusion de produits dérivés de crevettes dans les aliments aquacoles pose certains problèmes de qualité et de sécurité. La détérioration est une préoccupation majeure, car les déchets solides de traitement des crevettes sont sujets à une détérioration rapide par divers processus de détérioration qui ont récemment été largement examinés. Ces processus comprennent principalement la dégradation des protéines, la dégradation microbienne et l’oxydation des protéines et des lipides. La dégradation des protéines se produit en raison de protéases endogènes provenant de la tête, des muscles et/ou des tissus digestifs, qui décomposent les structures protéiques en, entre autres, des acides aminés libres qui peuvent ensuite être utilisés comme substrat pour les microbes. La détérioration microbienne implique l’activité des microbes présents dans le système de culture ou le tube digestif, utilisant les nutriments disponibles et conduisant à la formation de composés azotés volatils et d’amines biogènes, qui posent des problèmes de sécurité. De plus, l’oxydation des protéines et des lipides peut se produire, entraînant la formation de peroxydes, qui peuvent se décomposer en divers composés au goût désagréable, diminuant la qualité nutritionnelle et affectant potentiellement négativement la palatabilité des aliments aquacoles. Pour minimiser la détérioration, des conditions de traitement et de stockage appropriées des déchets solides de transformation de crevettes sont essentielles. Le traitement thermique peut être efficace pour dénaturer certaines protéases et assurer un degré de stérilisation, ce qui peut réduire la dégradation enzymatique et bactérienne. De plus, le maintien de conditions de stockage appropriées, telles que des températures basses et une humidité limitée, peut aider à ralentir les processus de détérioration. La mise en œuvre systématique de ces mesures peut contribuer à préserver la qualité des déchets de transformation de crevettes et des produits dérivés de crevettes destinés à l’alimentation aquacole.
6 Conclusions et perspectives d’avenir
Cette revue de la littérature décrit la composition nutritionnelle, les applications, les défis et les perspectives de trois produits dérivés de crevettes (farine, hydrolysat et ensilage) comme ingrédients alternatifs dans les aliments pour l’aquaculture. Parmi ces produits, l’hydrolysat de crevettes présentait la valeur nutritionnelle la plus élevée en raison de sa teneur élevée en protéines brutes, de son profil équilibré en acides aminés, de sa faible teneur en chitine et de sa faible teneur en cendres. Malgré des teneurs en cendres et en chitine nettement plus élevées, la farine de crevettes et l’ensilage de crevettes contiennent toujours des niveaux modérés à élevés de protéines brutes et un profil équilibré en acides aminés.
Les différences de valeur nutritionnelle et les exigences de transformation variables affectent leurs applications. L’hydrolysat de crevettes, avec sa valeur nutritionnelle supérieure mais ses exigences de transformation intensives, est le plus adapté aux espèces aquacoles carnivores de grande valeur telles que le saumon de l’Atlantique (S. salar) et la truite arc-en-ciel (O. mykiss). En revanche, la farine de crevettes et l’ensilage de crevettes, qui nécessitent une transformation moins gourmande en énergie, sont plus adaptés aux espèces aquacoles omnivores de moindre valeur qui consomment naturellement des aliments riches en cendres et en chitine, comme la carpe commune (C. carpio) et le poisson-chat (C. gariepinus).
L’utilisation de chaque produit dérivé de la crevette pour les espèces aquacoles appropriées contribue déjà partiellement à surmonter certains des défis nutritionnels liés à leur incorporation dans les aliments aquacoles. De plus, la séparation des déchets solides de traitement des crevettes en qualité nutritionnelle supérieure (tête) et inférieure (exosquelette abdominal et queue) peut aider à utiliser efficacement les déchets solides de crevettes. D’autres techniques de traitement (chimiques, mécaniques et biologiques) peuvent être appliquées pour réduire les teneurs en chitine et/ou en cendres, améliorant ainsi leur valeur nutritionnelle. L’avancement de ces techniques de traitement peut également contribuer à réduire les coûts associés, rendant les produits dérivés de la crevette plus compétitifs par rapport aux matières premières actuellement utilisées. L’un des principaux défis en matière de qualité et de sécurité est la détérioration, qui peut être minimisée grâce à des conditions de traitement et de stockage appropriées.
Les perspectives d’utilisation de produits dérivés de crevettes dans l’alimentation aquacole sont prometteuses, offrant des ingrédients d’alimentation aquacole de relativement haute qualité tout en utilisant simultanément les flux actuels de déchets solides de crevettes.
