Le phosphate inorganique est la source de phosphore (P) privilégiée en nutrition animale, car il offre une qualité de P élevée. En revanche, l’apport en P provenant des céréales est faible, variable, et une grande partie n’est pas digestible par les animaux. Comme mentionné dans l’étude de Rostagno en 2017, tous les matériaux végétaux ne sont pas égaux en termes de teneur en P et de pourcentage d’acide phytique. De plus, la teneur en P peut varier d’une source à l’autre ainsi qu’en fonction de la qualité du sol dans lequel la plante a été cultivée. Le P minéral issu des phosphates alimentaires est moins dépendant de ces facteurs externes.
L'importance de la qualité des phosphates alimentaires pour la nutrition animale
1. Assurer un Approvisionnement Optimal en Phosphore grâce à des Phosphates Alimentaires de Haute Qualité
La majorité des phosphates alimentaires sont extraits de roches phosphatées et synthétisés artificiellement afin de rendre le P disponible pour les animaux. Ces phosphates ont une composition constante, une faible teneur en impuretés et sont considérés par les scientifiques comme la meilleure source de P disponible pour les animaux. Un calcul précis des niveaux de P nécessaires pour répondre aux besoins nutritionnels des animaux est crucial, à la fois d’un point de vue nutritionnel et environnemental. De nombreux phosphates alimentaires de qualité variable sont disponibles sur le marché. Une combinaison de tests in vitro simples permet d’évaluer rapidement la qualité des produits en laboratoire. La qualité peut varier considérablement en termes de composition chimique (fortement corrélée avec la digestibilité du P) et de pureté (teneur en éléments indésirables). Il est essentiel pour les nutritionnistes d’être informés de la qualité des produits afin de faire le meilleur choix pour optimiser l’apport en P aux animaux.
2. Nomenclature des phosphates alimentaires : ratio Ca/P
Avant d’évaluer la qualité, il est important de comprendre la nomenclature d’un phosphate alimentaire. Typiquement, un MCP contient environ 22,7% de P, un MDCP 21% de P et un DCP 18% de P. La teneur en calcium des produits MCP et MDCP varie entre 15 et 18 %, tandis qu’un produit DCP contient environ 24% de calcium. Ces pourcentages peuvent légèrement varier en fonction de la qualité de l’acide utilisé et du processus de production.
Ainsi, on peut observer une multitude de phosphates sur le marché. Le P n’est pas le seul paramètre déterminant le nom du produit. Le ratio Ca:P (Figure 1) est un outil efficace pour catégoriser et identifier rapidement la nature d’un phosphate de calcium.
Figure 1: Ratio Ca/P selon le Règlement (UE) n° 68/2013 de la Commission sur le Catalogue des matières premières pour l’alimentation animale
3. Pureté des phosphates alimentaires : substances indésirables :
Des éléments tels que les métaux lourds proviennent de la roche à partir de laquelle l’acide phosphorique est produit. Lors de la fabrication des phosphates alimentaires, il est essentiel d’utiliser de l’acide phosphorique défluoré afin de garantir une faible teneur en ces éléments indésirables. Dans l’Union Européenne, des teneurs maximales ont été fixées pour le plomb, le cadmium, le mercure, l’arsenic et le fluor (Tableau 1) dans l’alimentation animale, conformément à la directive 2002/32/CE relative aux substances indésirables dans les aliments pour animaux, en référence à un aliment dont la teneur en humidité est de 12%. Il est crucial de prendre en compte ces niveaux maximaux afin de préserver une physiologie animale saine.
| Mercure (Hg) | Fluore (F) | Cadmium (Cd) | Arsenic (As) | Plomb (Pb) |
|---|---|---|---|---|
| 0.1 | 2 000 | 10 | 10 | 15 |
Tableau 1 : Limites maximales de substances indésirables en terme de contaminants inorganiques dans les phosphates destinés à l’alimentation animales, exprimés en mg/kg (ppm)
4. Solubilités in vitro du phosphore : un outil pratique pour vérifier la qualité des phosphates
Il est important de comprendre que les phosphates alimentaires commerciaux ne sont pas des produits purs. Un phosphate de calcium est composé de trois types de molécules : MCP, DCP et TCP. Il peut ainsi exister sous différentes formes chimiques en fonction de la concentration de chacune de ces molécules dans le phosphate.
Comme expliqué dans le « Guide d’identification et de nomenclature des substances selon REACH et CLP » de l’ECHA, « une substance mono-constituant est une substance dans laquelle un constituant est présent à une concentration d’au moins 80 % (p/p) et qui contient jusqu’à 20 % (p/p) d’impuretés ». Il précise également qu’« une substance mono-constituant est nommée selon son constituant principal ».
Par exemple, dans l’enregistrement REACH du MCP, ce dernier est considéré comme une substance mono-constituant, car la molécule de MCP (Ca(H₂PO₄)₂·H₂O) est présente à plus de 80 %. De plus, la molécule de DCP (CaHPO₄) est considérée comme une impureté, avec une concentration maximale de 20% (p/p). Bien que les tests in vivo soient essentiels pour déterminer avec précision la digestibilité ou la disponibilité d’un phosphate, ils ne peuvent pas être réalisés de manière systématique.
Il est donc recommandé d’effectuer des analyses in vitro rapides pour valider la qualité du phosphate utilisé dans vos usines. Cauduro (2009) a étudié plusieurs tests in vitro afin d’identifier le plus adapté. Huit méthodes in vitro ont été testées pour analyser six sources de phosphore dont la digestibilité chez le porc avait été déterminée par des tests in vivo. Les corrélations entre les méthodes in vitro et in vivo sont présentées dans le Tableau 2.
Le test de solubilité dans l’acide citrique à 2%, utilisé de manière systématique par Phosphea, s’est révélé être la méthode la plus appropriée pour un contrôle rapide des phosphates. Ces résultats confirment la valeur de cette méthode, développée dans les années 1960 par M. Gueguen de l’INRAE, chez les ruminants (Figure 2).
| Coefficient de corrélation | Test In vivo |
|---|---|
| Solubilité eau | 0.188 |
| NaHCO3 30 minutes | 0.190 |
| CaCl2 | 0.192 |
| Acétate d'ammonium | 0.217 |
| NaHCO3 16 heures | 0.226 |
| HCl / NaHCO3 1 g | 0.350 |
| 2% Solubilité Acide Citrique | 0.525 |
Tableau 2 : Corrélation entre la digestibilité in vivo du phosphore et les méthodes d’analyse in vitro. Cauduro, J. 2009, In vitro testing of inorganic P sources for P availability in swine, Mémoire de Master, Sciences appliquées, Université RMIT.
Figure 2 : Corrélation entre la solubilité dans l’acide citrique, le citrate d’ammonium alcalin et le coefficient d’absorption réelle (Guéguen, 1975)
Ce test permet d’évaluer le niveau de disponibilité du phosphore. D’autre part, la solubilité du P dans le citrate d’ammonium alcalin renseigne sur la nature chimique du produit et met en évidence la présence de molécules de TCP. Un phosphore dont la solubilité dépasse 90 % dans les deux tests est considéré comme de haute qualité nutritionnelle (Guéguen, 1970). La relation entre le coefficient d’absorption réelle (TAC) de différents phosphates et leur solubilité dans l’acide citrique et le citrate d’ammonium a été établie par l’INRAE (Figure 2). D’après ces résultats, on observe que le TAC d’un phosphate augmente de manière linéaire avec sa solubilité dans ces deux milieux.
La solubilité du phosphore dans l’eau apporte une indication sur la composition moléculaire des phosphates. En effet, elle est positivement corrélée à la teneur en MCP dans les phosphates de calcium et donc à leur digestibilité en alimentation animale (NRC, 2011). Plus la solubilité est élevée, plus la digestibilité l’est également (Figure 4). La Figure 3 illustre le fait que l’absorption du P varie en fonction de sa forme chimique. Les tests in vivo montrent que les molécules de MCP et de DCP sont mieux absorbées par les animaux monogastriques que la forme TCP, qui est moins soluble (Guéguen, 1988 ; Cromwell, 1989).
La Figure 3 représente les résultats des essais réalisés par Phosphea. On peut facilement observer la corrélation entre la solubilité du phosphore dans l’eau et la digestibilité du phosphore :
Figure 3 : Corrélation entre la solubilité du phosphore dans l’eau et la digestibilité du phosphore avec le DCP comme base 100 (basé sur Bikker et al., 2016 ; Nilva Kazue Sakomura et al., 2016 ; Alini M VEIRA et al., 2016 ; Nguyen Van Nguyen et al., 2016 ; données non publiées, Phosphea, 2023).
Figure 4 : Disponibilité des molécules MCP, DCP et TCP
5. Le Conseil européen de l'industrie chimique (CEFIC)
Phosphea est membre du Conseil Européen de l’Industrie Chimique (CEFIC) et est actif dans le groupe IFP (Phosphates Alimentaires Inorganiques). En ce qui concerne la qualité des phosphates, le CEFIC recommande que les solubilités du P dans l’acide citrique et le citrate d’ammonium alcalin soient supérieures à 95 % et que les phosphates respectent les réglementations européennes concernant les métaux lourds.
Les membres du groupe IFP participent à un test circulaire annuel sur des phosphates directement prélevés sur les sites de production par une société indépendante. Les échantillons anonymes sont analysés par le laboratoire de chaque membre. Ce test de ronde constitue également une occasion de vérifier la précision de notre laboratoire concernant les paramètres suivants : P, Ca, solubilité du P dans l’acide citrique, solubilité dans le citrate d’ammonium alcalin et métaux lourds.
Les producteurs européens de phosphates alimentaires inorganiques, regroupés sous le groupe sectoriel IFP, peuvent afficher le logo suivant, qui reflète leur appartenance au groupe IFP :
En conclusion, le phosphore (P) est un minéral essentiel et doit être correctement intégré dans les régimes alimentaires des animaux. Il est donc crucial de contrôler la qualité des sources commerciales de phosphates alimentaires inorganiques afin de garantir la quantité adéquate de P dans l’alimentation animale. Les phosphates alimentaires de Phosphea sont régulièrement analysés à l’aide de méthodes de laboratoire standardisées pour déterminer la teneur en P et en Ca, les solubilités dans l’acide citrique et dans le citrate d’ammonium, ainsi que la teneur en métaux lourds.