publier Temps: 2026-10-13 origine: Propulsé
La xylanase n'est pas une enzyme unique mais un terme collectif désignant un groupe d'enzymes qui dégradent le xylane. Les principales sources d’énergie utilisées dans l’alimentation animale sont généralement le blé, l’orge et le seigle. Ces matières premières céréalières sont riches en arabinoxylane, ce qui peut empêcher les animaux d'absorber pleinement et efficacement les nutriments contenus dans les aliments. La xylanase décompose le xylane en xylo-oligosaccharides, xylobiose, xylose et petites quantités d'arabinose, éliminant ainsi ses effets antinutritionnels, améliorant la conversion alimentaire, améliorant la santé intestinale et augmentant la rentabilité de l'élevage de bétail et de volaille.
Cet article fournit un guide complet et multidimensionnel sur l’application détaillée de la xylanase dans les additifs alimentaires.
La xylanase est une enzyme qui hydrolyse le xylane et les structures associées. Il coupe des liaisons glycosidiques spécifiques dans le squelette du xylane, brisant les grosses molécules de polysaccharides en oligosaccharides et sucres plus petits. Ce processus altère la structure des parois cellulaires végétales et les propriétés physico-chimiques de certaines matières premières.
La xylanase a un large éventail d'applications industrielles, notamment la fabrication du papier, la transformation des aliments, la brasserie, l'alimentation animale et la recherche biologique. Cet article se concentre sur sa valeur d’application dans l’alimentation animale.
La xylanase est largement distribuée dans les plantes, les animaux et les micro-organismes, notamment les tissus végétaux terrestres, les bactéries terrestres, les champignons, les levures, les bactéries du rumen et des ruminants, les escargots, les bactéries marines, les algues marines et divers invertébrés. À l'heure actuelle, les xylanases dérivées de bactéries et de champignons sont les plus étudiées ; leurs propriétés enzymatiques varient selon leur source.
L'efficacité de la xylanase est étroitement liée à la teneur en xylane, à la structure, à la solubilité, au degré de ramification et à l'état de transformation des matières premières. La xylanase est généralement plus adaptée aux aliments contenant du blé et des sous-produits du blé, du seigle et de l'orge, du maïs et des sous-produits du maïs, du son, du son de riz et d'autres sous-produits végétaux.
Le blé est riche en arabinoxylane et les sous-produits du blé tels que le son de blé contiennent des composants importants de la paroi cellulaire avec des structures complexes de xylane. Ces composants affectent la viscosité du digesta chez les animaux monogastriques et interfèrent avec la digestion des nutriments. L'ajout de xylanase aux aliments à base de blé réduit efficacement les effets antinutritionnels de l'arabinoxylane, permettant aux animaux d'absorber plus complètement les nutriments et améliorant l'efficacité alimentaire.
2.2 Seigle et orge
Le seigle contient également une teneur élevée en arabinoxylane, tandis que l'orge contient deux types de polysaccharides non amylacés anti-nutritionnels non digestibles : le xylane et le β-glucane. L’ajout de xylanase aux aliments contenant du seigle aide à décomposer le xylane présent. Si le régime contient également de l'orge, demandez-vous si la xylanase doit être utilisée en association avec la β-glucanase.
La composition de la paroi cellulaire, la structure du xylane et les problèmes de viscosité du maïs diffèrent de ceux du blé. Dans les aliments à base de maïs, la xylanase modifie principalement la structure de la paroi cellulaire, préserve la teneur en nutriments et améliore l'efficacité globale d'utilisation de la formulation alimentaire.
Le son, le son de riz et d'autres sous-produits végétaux contiennent généralement de grandes quantités de polysaccharides non amylacés avec des structures complexes, ramifiées et réticulées qui interagissent avec d'autres composants de la paroi cellulaire, limitant l'efficacité de l'action enzymatique. Cela nécessite que des formulateurs expérimentés évaluent des facteurs tels que l’origine des matières premières, la méthode de transformation, la teneur en fibres alimentaires et les préparations enzymatiques spécifiques – des jugements qui ne peuvent pas être basés uniquement sur la teneur en fibres brutes.
Tableau de comparaison des matières premières et des jugements d'application :
| Type de matière première | Objectif clé | Stratégies d'application de la xylanase |
| Blé | Xylane arabe, viscosité du chyme | La xylanase doit être prioritaire |
| Rye | Arabinoxylane soluble et viscosité | Effet de dégradation |
| Orge | Le xylane et le β-glucane coexistent | Exigences enzymatiques complexes |
| Maïs | Structure de la paroi cellulaire | Les avantages ont été déterminés en fonction de la formulation et des tests |
| Son de blé, son de riz | Polysaccharides complexes de la paroi cellulaire | Sélectionner des préparations enzymatiques en fonction des caractéristiques des matières premières |
| Régime mixte multicéréales | La composition du substrat est complexe | Basé sur la conception complète des principaux facteurs anti-nutritionnels |
Le mécanisme de la xylanase ne consiste pas à convertir les fibres en sucre, mais plutôt à modifier la structure moléculaire du xylane, l'accessibilité des parois cellulaires végétales et les propriétés physiques du contenu du tube digestif, influençant ainsi l'absorption des nutriments provenant des aliments pour animaux.
La xylanase améliore principalement la valeur nutritionnelle des aliments pour animaux en décomposant les parois cellulaires végétales, en réduisant la viscosité du digesta intestinal et en éliminant les effets antinutritionnels. Dans l'alimentation animale, il améliore principalement le taux de conversion alimentaire et les performances de production, améliore la santé intestinale des animaux, réduit les coûts d'alimentation et offre une résistance à la chaleur et une stabilité pour une fabrication et une transformation pratiques.
Cependant, ces avantages ne se produisent pas nécessairement simultanément pour tous les animaux, matières premières et conditions d’alimentation ; ils doivent être évalués sur la base des résultats de l’analyse des matières premières, de la sélection des préparations enzymatiques et des essais sur les animaux.
Une fois les liaisons xylosidiques hydrolysées par la xylanase, l'arabinoxylane contenu dans les parois cellulaires végétales est décomposé, détruisant la structure de la paroi cellulaire et libérant de l'amidon intracellulaire et des nutriments protéiques. Les enzymes digestives de l’animal peuvent alors accéder rapidement à ces nutriments et les décomposer, améliorant ainsi efficacement la digestibilité des protéines et de l’amidon.
Un diagramme schématique du processus d’action de la xylanase est présenté ci-dessous :
L'arabinoxylane soluble a une forte capacité de rétention d'eau et forme des gels à haute viscosité dans l'intestin de l'animal, empêchant l'absorption et l'utilisation des nutriments efficaces. La xylanase dégrade le xylane et réduit la viscosité du digesta intestinal. Dans le même temps, les xylo-oligosaccharides produits par hydrolyse agissent comme des prébiotiques naturels, favorisant la croissance de bactéries intestinales bénéfiques, inhibant les bactéries nocives telles que Klebsiella pneumoniae et favorisant un microécosystème intestinal plus stable.
Il convient de noter que tous les aliments supplémentés en xylanase n’obtiennent pas le même degré d’amélioration. La réduction de la viscosité du digesta dépend principalement du fait que les matières premières présentent ou non un risque de viscosité élevée.
Lors de l'hydrolyse, la xylanase libère des composés phénoliques tels que l'acide férulique, qui possèdent des propriétés antioxydantes. Ces composés éliminent efficacement les radicaux libres intestinaux, réduisent la concentration de produits oxydatifs dans la muqueuse jéjunale, régulent positivement l'expression des gènes des protéines immunitaires et réduisent les réponses inflammatoires chez le bétail et la volaille.
La xylanase est principalement utilisée dans l’alimentation des animaux monogastriques. Cependant, les différences en termes de physiologie, de fonction digestive, de structure alimentaire et d’objectifs de production entre les espèces animales signifient qu’aucune formulation fixe ne peut être appliquée universellement. La volaille est l'un des domaines d'application les plus étendus de la xylanase, en particulier dans les régimes alimentaires à base de blé, de seigle ou d'autres céréales riches en xylane.
L’ajout de xylanase de qualité alimentaire aux régimes à base de blé, d’orge et de seigle prévient efficacement le syndrome de la litière humide chez les poulets de chair et accélère le taux de croissance. Il améliore également les performances des poules pondeuses, notamment le taux de production d’œufs, le poids et la qualité des œufs. Remarque : si le régime alimentaire des volailles est principalement à base de farine de maïs et de soja avec une faible proportion de blé, des données supplémentaires et un soutien expérimental peuvent être nécessaires ; les résultats de performance des régimes à base de blé ne doivent pas être utilisés comme référence directe.
Après le sevrage, les porcelets sont confrontés à des défis tels que des changements alimentaires, le développement du système digestif et des altérations du microbiote intestinal, ce qui les rend très sensibles à la diarrhée et aux réactions au stress. La xylanase peut améliorer l'activité de l'amylase et de la trypsine dans l'intestin du porc, réduire les taux de diarrhée chez les porcelets en pouponnière, favoriser le développement des organes immunitaires et réduire les coûts d'élevage. Remarque : la xylanase n'est pas un médicament contre le stress du sevrage ; ses effets sont également influencés par d’autres ingrédients alimentaires, des pratiques de gestion sanitaire et des nutriments supplémentaires.
Pour les porcs en croissance et en finition, les considérations clés comprennent le gain quotidien moyen, la consommation alimentaire, le rapport nourriture/gain et les coûts alimentaires. L’ajout de niveaux appropriés de xylanase à l’alimentation peut atteindre les résultats visés, tels qu’une augmentation du gain quotidien de 8 à 15 % et une réduction du rapport aliment/gain de 0,1 à 0,15.
Les régimes alimentaires des truies nécessitent une attention particulière aux sources de fibres, à la fonction intestinale, à l’état corporel pendant la gestation et à la nutrition pendant la lactation. La xylanase modifie efficacement l'utilisation des composants fibreux dans l'alimentation, favorisant ainsi l'absorption des nutriments chez les truies.
Les ruminants ont un système de fermentation microbienne ruminale plus complexe que les animaux monogastriques, et leurs voies de dégradation des fibres diffèrent de celles de la volaille. La xylanase de qualité alimentaire est principalement ajoutée à l'ensilage. La xylanase décompose efficacement le xylane présent dans les aliments en xylo-oligosaccharides, favorise la croissance de bactéries bénéfiques et augmente la production laitière des vaches laitières et la prise de poids quotidienne des bovins de boucherie.
L’ajout de xylanase à l’aquafeed améliore la digestibilité des ingrédients alimentaires. Les expériences existantes montrent que la xylanase améliore l’état nutritionnel et la santé globale du tilapia. Il améliore également l'efficacité d'utilisation des ingrédients alimentaires , réduit les coûts agricoles et réduit les résidus non digérés chez les animaux aquatiques, atténuant ainsi efficacement la pollution de l'eau.
Actuellement, les xylanases sont classées en quatre grandes catégories, chacune ayant des fonctions distinctes, comme le montre le tableau ci-dessous :
| Classification | Type spécifique | effet |
| Site d'action | Endo-β-1,4-xylanase | Le clivage aléatoire des liaisons β-1,4-glycosidiques dans le squelette du xylane génère des xylooligosaccharides à chaîne courte |
| β-xylosidase | Il agit sur les extrémités non réductrices des xylooligosaccharides, les hydrolysant un à un et libérant du xylose. | |
| Enzymes dégradant la chaîne latérale auxiliaire | Ceux-ci incluent l'α-L-arabinosidase, l'α-D-glucuronidase, l'acétylxylanase et l'estérase phénolique, qui sont responsables du clivage de divers groupes substituants sur le squelette du xylane. | |
| Spécificité du substrat | Xylanase spécifique | Il agit spécifiquement sur les substrats de xylane |
| Xylanase non spécifique (enzyme bifonctionnelle) | En plus du xylane, il peut également agir sur des substrats cellulosiques ou synthétiques. | |
| Poids moléculaire | Xylanase de haut poids moléculaire | La plupart sont des xylanases acides, présentant un large spectre d’affinité et d’action pour le squelette xylane. Certaines enzymes de haut poids moléculaire ou bifonctionnelles peuvent même agir sur la cellulose et les substrats artificiels. |
| Xylanase de faible poids moléculaire | La plupart sont des xylanases alcalines, qui ont une spécificité élevée pour des structures de xylane spécifiques et peuvent hydrolyser efficacement et de manière aléatoire les liaisons β-1,4-glycosidiques. | |
| Famille de protéines | Xylanases de la famille GH10 | Il présente un large profil d'adaptabilité au substrat et peut être utilisé pour traiter les xylanes avec différents degrés de substitution. |
| Xylanases de la famille GH11 | Il présente une forte sélectivité structurelle pour le squelette du xylane et est couramment utilisé dans la recherche et l'application de xylanases pour l'alimentation animale. |
Les formulations d’aliments sont complexes et reposent rarement sur une seule enzyme. La xylanase est généralement utilisée en association avec la β-glucanase, la cellulase, la protéase, l'amylase et la phytase. Cependant, la clé du choix des préparations enzymatiques dépend toujours des proportions des principaux ingrédients dans le régime alimentaire spécifique.
| Type d'enzyme | substrat principal | Fonction principale |
| Xylanase | Xylane, arabinoxylane | L'accent est mis sur la lutte contre les effets antinutritionnels de certains xylanes de céréales, l'amélioration de la structure de la paroi cellulaire et l'amélioration de l'accessibilité des nutriments. |
| β-glucanase | β-glucane spécifique | Dans les régimes contenant des ingrédients tels que l'orge, si le β-glucane est le principal facteur antinutritionnel, l'augmentation de la xylanase peut être plus ciblée que la simple augmentation de la xylanase. |
| Protéase | Protéine | Il est utilisé pour favoriser l'hydrolyse des protéines et son substrat est différent de celui de la xylanase. |
| Amylase | Amidon | Il favorise l'hydrolyse de l'amidon et peut favoriser la digestion des nutriments sous différents angles de substrat, avec la xylanase. |
| Phytase | Acide phytique et ses sels | Il est principalement utilisé pour libérer le phosphore lié à l’acide phytique et affecte l’utilisation d’autres minéraux ; il résout un problème différent de celui de la xylanase |
Comment choisir un complexe multi-enzymes ?
Les principaux problèmes liés au régime alimentaire et les solutions recommandées sont présentés dans le tableau ci-dessous. En pratique, cependant, les décisions devraient être fondées sur une évaluation globale des conditions réelles.
| Principaux problèmes liés à l'alimentation quotidienne | Critères de sélection | Combinaisons d'enzymes pouvant être priorisées pour l'évaluation |
| Les régimes à base de blé ont une viscosité plus élevée liée au xylane | Pour l'arabinoxylane | Xylanase |
| Les régimes à base d'orge ont un impact significatif sur les niveaux de β-glucane | Déterminé en fonction des niveaux réels des deux substrats | Xylanase + β-glucanase, ou enzyme unique ciblée |
| Il existe de nombreux types de céréales et de sous-produits végétaux | Considérant divers polysaccharides de la paroi cellulaire | Xylanase + autres enzymes glucidiques ciblées |
| La digestion des protéines a des limites | Différents substrats nécessitent une vérification de la valeur combinatoire. | Xylanase + protéase, évaluer si nécessaire. |
| Les régimes à base de farine de maïs et de soja nécessitent une optimisation globale de la digestion | Il n'est pas conseillé de combiner mécaniquement toutes les préparations enzymatiques. | Choisissez un régime multi-enzymatique basé sur des limitations nutritionnelles spécifiques. |
L'efficacité pratique de la xylanase est généralement influencée par : le type de régime alimentaire, les conditions de fabrication et de stockage des aliments, la présence d'inhibiteurs enzymatiques dans le régime alimentaire, l'espèce animale et le stade de croissance.
La teneur en xylane et la structure des matières premières déterminent si l'enzyme dispose d'un substrat suffisant et accessible. La xylanase est plus efficace dans les régimes à base de céréales, où elle combat le facteur antinutritionnel arabinoxylane. Dans les régimes à base de farine de maïs et de soja, la xylanase a des effets limités et fonctionne mieux lorsqu'elle est associée à la mannanase et à la protéase acide. Dans les régimes à base de sorgho, la combinaison de la xylanase avec de la protéase et de la phytase améliore efficacement la digestibilité et l'utilisation.
Lors de la fabrication des aliments pour animaux, des températures élevées et une exposition prolongée peuvent entraîner une perte d’activité de la xylanase. Des études montrent qu'une plage de température de 80 à 85 °C offre le meilleur équilibre entre l'activité de la xylanase et les performances de l'animal. De plus, l'homogénéité du mélange pendant la transformation doit être assurée et les produits doivent être stockés en stricte conformité avec les exigences de l'usine ; un stockage inapproprié peut également affecter l’absorption réelle de l’activité enzymatique par les animaux.
Les matières premières alimentaires contiennent généralement des inhibiteurs de xylanase, tels que les protéines de type XIP et de type TAXI présentes dans le blé. Ces inhibiteurs affectent l'utilisation du substrat et la valeur globale de la formulation, et constituent l'un des facteurs clés provoquant la variabilité de l'efficacité de la xylanase.
Différents animaux ont des systèmes digestifs et des besoins nutritionnels différents. Les jeunes animaux, dont le système digestif est sous-développé, ont tendance à présenter des réponses plus prononcées à la supplémentation en xylanase.
Q1 : Tous les régimes à base de céréales nécessitent-ils de la xylanase ?
R1 : Pas nécessairement. La valeur de la xylanase dépend de la structure du substrat et des limites nutritionnelles réelles du régime. Différents régimes à base de céréales peuvent nécessiter différentes combinaisons d'enzymes.
Q2 : La xylanase peut-elle décomposer toutes les fibres brutes ?
A2 : La xylanase cible principalement la structure du xylane et ne peut être assimilée à la cellulase ou à d’autres enzymes glucidiques. Différents composants des fibres nécessitent une action enzymatique correspondante.
Q3 : Les unités d’activité enzymatique de différentes marques peuvent-elles être directement comparées ?
A3 : Si les méthodes de mesure de l’activité enzymatique, les définitions d’unités ou les substrats de test diffèrent, les valeurs peuvent ne pas être directement comparables. Lors de l’achat, il est nécessaire de vérifier la méthode d’analyse, les spécifications du produit et les conditions réelles d’application.
Les laboratoires de recherche continuent de développer de nouveaux produits à base de xylanase, en se concentrant principalement sur l'amélioration de la résistance à la chaleur, l'obtention d'une compatibilité plus précise avec les matières premières et le développement de complexes multi-enzymes optimisés. Ces progrès contribueront à réduire davantage les coûts dans l’industrie de l’alimentation animale et à atteindre les objectifs de haute efficacité et de durabilité environnementale.
En résumé, la xylanase revêt une valeur importante dans l’alimentation animale. Il modifie non seulement la structure de la paroi cellulaire végétale, mais libère également des nutriments, réduit les effets anti-nutritionnels des polysaccharides non amylacés et favorise la santé intestinale des animaux, une absorption et une utilisation efficaces des nutriments et une optimisation de la formulation des aliments.
Pour Polifar, en tant que fournisseur de xylanase , fournir une xylanase de haute qualité et nutritionnellement précieuse est notre responsabilité et notre mission. Polifar aidera constamment les entreprises d'alimentation animale à établir des solutions alimentaires stables et rentables, adaptées à leurs propres structures de matières premières !
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