COMPARAISON ENTRE UNE FORMULATION SANS GELATINE DE LA CANTHAXANTHINE ET LE CAROPHYLL ROUGE SUR LA PIGMENTATION DE LA PEAU DU POULET DE CHAIR Philipps Petra 1, Aureli Raffaella 1, Schierle Joseph 2, Funda Elger 2, Gadient Martin 2 1 DSM Nutritional Products France, Centre de Recherche en Nutrition Animale, BP 170, 68305 Saint-Louis Cedex, France, 2 DSM Nutritional Products Ltd, P, O Box 3255, CH-4303 Kaiseraugst, Switzerland RÉSUMÉ Afin de pouvoir remplacer les ingrédients d origine animale dans l alimentation des volailles, une formulation de la canthaxanthine avec une matrice végétale (GfR) a été développée. Les effets de cette formulation sur la pigmentation de la peau du poulet comparé à ceux du produit formulé avec de la gélatine (CAROPHYLL Rouge), ont été évalués dans un essai poulet de chair (ROSS PM3) de cinq semaines. 5 groupes de 10 animaux par sexe ont été constitués. Les animaux ont été nourris (J1-J15) avec un aliment de base granulé, pauvre en caroténoïdes, composé de blé, de riz et de soja. Puis, ils ont été nourris (J15-J36) avec le même aliment ou en ajoutant de 2 ou 4 mg par kg d aliment de canthaxanthine sous forme de CAROPHYLL Rouge ou de la formulation sans gélatine. L aliment a été granulé à 70 ou 85 C. A la fin de l essai cinq animaux par traitement ont été choisis pour prélever du sang dans la veine jugulaire. Des mesures de colorimétrie de la peau et des pattes ont été effectuées. La concentration en canthaxanthine dans l aliment, dans le plasma, dans la peau du dos et dans la graisse abdominale a été déterminée par chromatographie liquide à haute performance. Les concentrations en canthaxanthine mesurées augmentent avec le niveau d inclusion du produit dans l aliment et, elles ne sont pas modifiées de manière significative par la température de granulation. A 2 mg par kg d aliment de canthaxanthine ajouté, les concentrations moyennes (mg/kg) de canthaxanthine obtenues dans la graisse et le plasma avec le CAROPHYLL Rouge et la formulation GfR ne sont pas significativement différentes (p>0.05). Dans la peau, la différence de concentration en canthaxanthine entre les deux traitements est significative. A 4 mg par kg, les concentrations moyennes obtenues dans la peau, la graisse et le plasma, ne sont pas significativement différentes entre les deux traitements. L essai montre que la formulation GfR est comparable au CAROPHYLL Rouge et peut donc remplacer la formulation avec gélatine sans modifier l efficacité de pigmentation. ABSTRACT Due to an increasing market interest to replace ingredients of animal origin in poultry feed, the effect on broiler skin pigmentation of a formulation of canthaxanthin (GfR) based on a plant-based matrix was compared to the gelatine formulation (CAROPHYLL Red) in a 5-week floor-pen trial. Broiler chickens (ROSS PM3) were allocated by weight to ten treatments with groups of ten birds per sex. The birds were fed (day 1-15) a pelleted low carotenoid basal diet based on wheat, rice and soybean meal. In the following period (day 15-36) the birds were fed the basal diet alone or supplemented with CAROPHYLL Red or GfR at levels of 2 or 4 mg canthaxanthin per kg. The diets were pelleted at 70 or 85 C. At the end of the trial, five birds per group were selected at random and blood samples were taken from the jugular vein. The color of the skin and of the shanks was measured by reflectance colorimetry. The concentration of canthaxanthin in samples of feed, plasma, dorsal skin and abdominal fat was determined by high performance liquid chromatography. The resultant concentration of canthaxanthin in skin, fat and plasma increased in relation to the dietary inclusion level and was not significantly affected by the pelleting temperature. At a supplementation level of 2 mg canthaxanthin per kg the mean concentrations of canthaxanthin (mg/kg) in fat and plasma were not significantly different between CAROPHYLL Red and GfR. The difference was only significant in skin. At a supplementation level of 4 mg canthaxanthin per kg, the mean concentration of canthaxanthin in skin, fat and plasma were not significantly different. The results of the present trial indicated that the GfR of canthaxanthin could replace the CAROPHYLL Red formulation based on gelatine with respect to pigmentation efficacy. Septièmes Journées de la Recherche Avicole, Tours, 28 et 29 mars 2007 273
INTRODUCTION La pigmentation est un critère de choix et une assurance de bonne qualité pour les consommateurs de volailles. La couleur de la peau des poulets résulte de l addition de pigments dans l aliment, qui se déposent dans la peau et la graisse abdominale (Perez-Vendrell et al., 2001). Les caroténoïdes utilisés pour la pigmentation peuvent être d origine naturelle ou synthétique. Parmi les pigments synthétiques développés, on trouve entre autre la canthaxanthine et l apo caroténoïde ester (Castaneda et al., 2005). La synthèse repose sur une matrice de transport qui facilite la manipulation du produit et améliore sa stabilité. La matrice la plus couramment utilisée est la gélatine d origine animale. Cependant, pour certaines considérations de santé humaine et certaines raisons culturelles, il est envisagé de remplacer les ingrédients d origine animale entrant dans la composition de l alimentation des volailles. Des solutions alternatives à l utilisation de la gélatine comme matrice de transport sont proposées. L objectif de cette étude est de comparer l efficacité de pigmentation d une formulation de canthaxanthine utilisant une matrice végétale (GfR) proposée par DSM avec la formulation contenant de la gélatine du produit standard CAROPHYLL Rouge. 1. MATERIEL ET METHODES 1.1. Animaux L étude a été réalisée au Centre de Recherche en Nutrition Animale de DSM Nutritional Products France sur des poulets de chair (ROSS PM3). Les animaux âgés d un jour ont été répartis en fonction de leur poids en dix groupes de dix animaux. Chaque traitement est répété deux fois, un groupe d animaux mâles et un groupe d animaux femelles. Chacun des groupes a été logé dans une cage dont le sol était recouvert de sciure. Les animaux sont identifiés par des bagues numérotées. L essai poulet de chair a duré cinq semaines et s est déroulé dans un environnement contrôlé. La température de la salle d expérimentation est adaptée en fonction de l âge des animaux (de 30 C à 20 C, avec perte de 2 C tous les deux jours,). Les animaux ont été pesés par groupe le 1 er, le 15 ième et le 36 ième jour, afin de pouvoir calculer le gain de poids.la quantité d aliment ingéré par cage a été mesurée afin de déterminer l indice de consommation. A la fin de l essai (J 36) des prises de sang intraveineuses (veine jugulaire) ont été réalisées sur cinq animaux par cage sélectionnée au hasard. Les animaux ont été ensuite abattus dans un abattoir agréé en vue d effectuer des mesures de colorimétrie de la peau et des pattes, et des prélèvements d échantillons de peau et de graisse abdominale. 1.2. Aliments Les animaux avaient accès à l aliment et à l eau ad libitum. Pendant la première semaine l aliment a été distribué sous forme de miettes puis sous forme de granulés. L aliment de base était composé de blé, de riz et de soja et formulé de manière à répondre aux besoins nutritionnels des poulets de chair (Tableau 1). Durant les deux premières semaines, les animaux ont été nourris avec l aliment de base sans inclusion de caroténoïdes. Puis, les trois dernières semaines de l essai (J15 à J36) le groupe contrôle a été nourri avec l aliment de base sans pigment et les autres groupes avec l aliment de base suppléé avec produit standard CAROPHYLL Rouge, ou avec la formulation sans gélatine (GfR). Les pigments ont été testés à la dose de 2.0 mg ou 4.0 mg de canthaxanthine par kg d aliment. 15 mg d apo-ester supplémentaire ont été rajoutés aux aliments contenant de la canthaxanthine pour augmenter le degré de pigmentation de la peau des poulets. Afin de tester la stabilité des produits, les différents traitements, obtenus après inclusion des caroténoïdes à 2.0 et 4.0 mg /kg respectivement, ont été granulés à deux températures différentes, 70 et 85 C, avec une filière 3 x 25 mm. 1.3. Analyses biochimiques Des mesures de colorimétrie de la peau et des pattes des poulets ont été réalisées à l aide d un colorimètre Minolta CR200/300 (CIE-Lab system). L efficacité de pigmentation est définie comme le rapport de la concentration en canthaxanthine dans le tissu sur la concentration en canthaxanthine dans l aliment. Cinq échantillons de peau et de graisse abdominale respectivement ont été prélevés par traitement et regroupés par répétition. La concentration en canthaxanthine dans l aliment, la peau, la graisse abdominale et le plasma a été déterminée par chromatographie liquide à haute performance (HPLC) (Klünter et al, 1988; Weber, 1988; Schierle et al., 1995). 1.4. Analyses statistiques Une analyse de variance à un facteur (ANOVA 1) a été utilisée afin d évaluer statistiquement la concentration en canthaxanthine dans la peau, la graisse et le plasma des différentes formulations de canthaxanthine, grâce au logiciel Stat box V.5 (Grimmersoft 1995). Les moyennes significativement différentes (p<0.05) ont été comparées grâce au test de Newman Keuls. Une analyse de variance à deux facteurs a été utilisée afin d évaluer statistiquement les mesures de colorimétrie dans la peau et les pattes. 274 Septièmes Journées de la Recherche Avicole, Tours, 28 et 29 mars 2007
2. RESULTATS ET DISCUSSION La température de granulation n a pas d incidence sur les concentrations en canthaxanthine et apoester analysées dans l aliment (Tableau 2). La concentration en canthaxanthine analysée dans l aliment est comparable à la dose cible souhaitée. Les résultats suivants sont donc présentés pour les deux températures de granulations ensemble. Les produits testés n ont pas d effets sur les performances biologiques des animaux. Un gain de poids moyen de 1898±166 et 1899±232 a été obtenu respectivement pour CAROPHYLL Rouge et GfR et 1952±199 pour l aliment de base. Un indice de consommation moyen de 1.60±0.09 a été déterminé pour CAROPHYLL Rouge et 1.62±0.10 pour GfR. et 1.61±0.12 pour l aliment de base. Les concentrations en canthaxanthine dans la peau, la graisse abdominale et le plasma augmentent proportionnellement avec la dose de produit ajouté dans l aliment (Tableau 3). A 2 mg par kg d aliment de canthaxanthine ajouté, les concentrations moyennes (mg/kg) de canthaxanthine obtenues dans la graisse et le plasma avec le CAROPHYLL Rouge et la formulation GfR ne sont pas significativement différentes (p>0.05). Dans la peau, la différence de concentration en canthaxanthine entre les deux produits est significative. A 4 mg par kg, les concentrations moyennes obtenues dans la peau, la graisse et le plasma, ne sont pas significativement différentes entre les deux produits. La détermination de la concentration en canthaxanthine est considérée comme un bon indicateur de dépôt du produit dans la peau et la graisse du poulet, et d absorption dans le plasma. L inclusion de 4 mg/kg de canthaxanthine formulé sans gélatine dans l aliment a permis d obtenir des concentrations de canthaxanthine numériquement plus forte, de l ordre de 15% dans la peau, la graisse et le plasma, que celles du CAROPHYLL Rouge à la même dose. Les différences de pigmentation de la peau, de la graisse et du plasma obtenues respectivement avec le produit formulé sans gélatine et le produit standard ne sont pas significatives (Tableau 4). Les valeurs de colorimétrie montrent une augmentation significative de la pigmentation (b*, h*ab, et C*ab) de la peau et des pattes des poulets avec le taux d inclusion de CAROPHYLL Rouge ou de canthaxanthine formulé sans gélatine dans l aliment (Tableau 5). La saturation (C*ab) augmente avec la dose de canthaxanthine indiquant clairement une intensification de la couleur pour les deux produits de canthaxanthine. A 2 mg de canthaxanthine par kg d aliment, la différence entre les deux produits pour les paramètres b* et C*ab dans la peau, est significative. Les paramètres de coloration montrent que les deux produits sont totalement comparables. CONCLUSION La formulation sans gélatine de la canthaxanthine présente au moins la même efficacité de pigmentation du poulet de chair que la formulation avec gélatine, CAROPHYLL Rouge. Elle peut par conséquent être utilisée à la place du produit standard, CAROPHYLL Rouge, REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES Castaneda M.P., Hirschler E.M. and Sams A.R., 2005. Poult.Sci. (84), 143 147 EEC, 1986. Journ.Off.d.Comm.Europ., L130, 53-54 Grimmersoft, 1995. Manual d utilisation Klünter A.-M., Devaud A., Schierle J., Steinberg W. and Schwager J., 1998. Roche Res.Rep., B- 169'117 Perez-Vendrell A.M., Hernandez J.-M., Laurado L., Schierle J. and Brufau J., 2001. Poult.Sci. (80), 320-326 Schierle J., Faccin N. and Riegert V., 1995. In: Analytical methods for Vitamins and Carotenoids in Premixes and Feed (Ed. Keller H.E.) Roche Publication, 50771, 1-5 Weber S., 1988. In: Analytical methods for Vitamins and Carotenoids in Feed (Ed. Keller H.E.) Roche Publication, 2101, 83-85 Septièmes Journées de la Recherche Avicole, Tours, 28 et 29 mars 2007 275
Tableau 1. Composition de l aliment de Tableau 2. Concentration en caroténoïdes dans l aliment (mg/kg) base (%) Ingrédients Traitement Dose CT* Canthaxanthine Apo-ester Blé 37.1-70 C 85 C 70 C 85 C Riz 20.0 Contrôle - - - Soja 35.5 CAROPHYLL Rouge 2.0 2.1 2.2 15.8 14.4 Huile de soja 3.7 CAROPHYLL Rouge 4.0 4.3 3.8 14.9 14.7 DL-Méthionine 0.1 GfR** 2.0 1.9 2.0 14.9 15.0 DCP 2.0 GfR** 4.0 5.2 4.1 15.1 14.3 CaCO 3 0.4 NaCl 0.2 Premix 1.0 Protéine brute mesurée (%) 22.4 Energie Métabolisable (MJ/kg) calculé avec EC-equation (EEC, 12.7 1986) Tableau 3. Concentration en canthaxanthine dans la peau, la graisse abdominale et le plasma (mg/kg) Dose Peau Graisse abdominale Plasma CT* Contrôle - ND ND ND CAROPHYLL Rouge 2.0 0.12 B ±0.01 0.14 A ±0.01 0.62 A ±0.02 GfR** 2.0 0.17 A ±0.02 0.17 A ±0.03 0.67 A ±0.04 CAROPHYLL Rouge 4.0 0.24 A ±0.04 0.28 A ±0.02 1.16 A ±0.07 GfR** 4.0 0.28 A ±0.03 0.32 A ±0.03 1.33 A ±0.09 CT=Canthaxanthine; ND=Non détectable A, B : les valeurs marquées avec différentes lettres sont significativement différentes p<0.05) Tableau 4. Efficacité de pigmentation des produits canthaxanthine (moyenne ± SE) Peau (%) Graisse abdominale (%) Plasma (%) CAROPHYLL Rouge 5.8 ± 3.1 6.7 ± 2.8 27.7 ± 10.8 GfR** 7.2 ± 2.6 7.5 ± 3.1 30.2 ± 13.9 *Teneur théorique en canthaxanthine CT ** formulation avec une matrice végétale 276 Septièmes Journées de la Recherche Avicole, Tours, 28 et 29 mars 2007
Tableau 5. Mesures de colorimétrie pour la peau et les pattes (moyenne ± SE) Dose* Peau Pattes mg/kg a* b* h*ab C*ab a* b* h*ab C*ab Contrôle - 9 A ±2.3 10 C ±1.4 48 B ±5.8 14 C ±2.3 1 A ±1.9 19 B ±1.8 86 A ±5.2 19 B ±1.9 CAROPHYLL Rouge 2 8 A ±2.5 38 B ±3.6 78 A ±3.4 39 B ±3.7 8 A ±1.7 71 A ±3.8 84 A ±1.6 71 A ±3.7 CAROPHYLL Rouge 4 10 A ±2.6 41 A ±3.6 77 A ±3.9 43 A ±3.5 9 A ±1.7 73 A ±6.1 83 A ±1.5 73 A ±6.0 Contrôle - 9 A ±2.3 10 B ±1.4 48 B ±5.8 14 B ±2.3 1 B ±1.9 19 B ±1.8 86 A ±5.2 19 B ±1.9 GfR** 2 8 A ±2.7 41 A ±3.3 79 A ±3.2 42 A ±3.5 8 A ±2.0 71 A ±4.0 83 AB ±1.5 71 A ±4.0 GfR** 4 10 A ±1.7 43 A ± 2.2 77 A ± 2.2 44 A ± 2.2 10 A ±2.6 71 A ±5.4 82 B ±1.9 72 A ±5.4 ANOVA 2 Produit p 0.94853 0.01 0.63325 0.02387 0.35619 0.62789 0.64059 0.67299 Dose p 0.16025 <0.01 <0.01 <0.01 <0.01 <0.01 0.001 <0.01 Produit x Dose ns ns Ns ns ns ns ns ns a* = couleur rouge; b* =couleur jaune; h*ab = ton de la couleur; C*ab =saturation ns: non significatif *Teneur théorique en canthaxanthine CT ** formulation avec une matrice végétale Septièmes Journées de la Recherche Avicole, Tours, 28 et 29 mars 2007 277