Chaque année, l'industrie acéricole produit d'importantes quantités de sous-produits, composés essentiellement de sirops déclassés ne répondant pas aux normes de qualité et de résidus de filtration (appelés « râches ») provenant du processus pour obtenir un sirop d'érable limpide. Par souci de durabilité et d'efficacité économique, il est crucial d'explorer de nouvelles voies pour valoriser ces sous-produits. Parallèlement, l'industrie porcine recherche des solutions pour améliorer la santé de ses porcelets, notamment pendant la période critique du sevrage, marquée par des épisodes diarrhéiques qui entrainent des pertes de poids et des dysbioses, résultant en un retard de croissance. Ainsi, l'objectif de cette thèse est d'explorer le potentiel de valorisation de certains des sous-produits de l'industrie acéricole par le développement de nouveaux produits à haute valeur ajoutée destinés à la nutrition animale. De façon plus spécifique, ce projet de doctorat avait comme objectif de développer et caractériser un produit synbiotique à base de sous-produits de l'érable et d'évaluer son potentiel comme supplément nutritionnel en production porcine. Dans une première partie, nous avons caractérisé les sous-produits acéricoles en analysant leurs propriétés physicochimiques (degré Brix, viscosité, couleur, pH), leur composition chimique (carbohydrates, acides organiques, polyphénols et minéraux) ainsi que leur digestibilité in vitro. D'une part, pour la râche, les analyses physicochimiques ont montré une très grande variabilité entre les échantillons en fonction de l'origine du produit et de la saison. D'autre part, l'analyse des sirops déclassés (filant et bourgeon) a démontré une composition similaire au sirop d'érable standard, avec notamment une teneur élevée en polyphénols et la présence de polysaccharides, suggérant un fort potentiel d'utilisation comme source de molécules prébiotiques. La deuxième partie a portée sur l'évaluation du potentiel probiotique de Bacillus velezensis FZB42 (=DSM 23117) pour l'alimentation animale. La croissance de la souche, sa susceptibilité aux antibiotiques et ses caractéristiques génomiques telles que les gènes de virulence ainsi que sa survie aux conditions physiologiques du tube digestif de porcelet, ont été évalués à l'aide de différentes approches in vitro. Ces résultats ont mis en lumière le potentiel de B. velezensis FZB42 comme souche probiotique pour le développement du produit synbiotique à base de sous-produits de l'érable. Dans la troisième partie de la thèse, nous avons développé, en partenariat avec des chercheurs de l'Université de Sherbrooke, un procédé de fermentation utilisant la souche bactérienne Bacillus velezensis FZB42, en vue de la création du produit synbiotique à base de sous-produits de l'érable. Les conditions optimales de fermentation ont été établies, d'abord en petits volumes, puis validées dans un bioréacteur de 25 litres. Un procédé de séchage par atomisation a ensuite été développé et optimisé pour le conditionnement du produit synbiotique et sa conservation à long terme. Ce synbiotique a par la suite été évalué à l'aide du modèle digestion in vitro TIM-1. Les résultats obtenus ont montré sa capacité de survie en atteignant le côlon. La quatrième et dernière partie de cette étude a consisté en un test in vivo, où des porcelets en post-sevrage ont été nourris avec une moulée additionnée du supplément synbiotique. Les résultats ont démontré une amélioration des performances zootechniques, à savoir, une meilleure croissance, un gain de poids quotidien plus élevé et un ratio nourriture / poids au moins égal à celui obtenu avec les antibiotiques. La supplémentation avec ce synbiotique a entraîné une augmentation des concentrations d'acides gras à chaîne courte dans le côlon. De plus, une modulation positive du microbiote colique a été observée, avec une diminution de la proportion du genre Terrisporobacter et une augmentation de la proportion du genre Streptococcus. En conclusion, les recherches entreprises dans le cadre de cette thèse ont permis de réaliser une caractérisation poussée des sous-produits de l'industrie acéricole et de développer une formule synbiotique à base de ces produits et contenant B. velezensis comme souche probiotique. Ce synbiotique ayant ensuite été consommé par des porcelets en post-sevrage. Ces résultats répondent, non seulement à un enjeu économique et écologique pour l'industrie acéricole par la valorisation des sirops d'érable déclassés et des râches, mais également à un enjeu sanitaire global, en contribuant à la lutte contre la résistance aux antibiotiques. / Every year, the maple syrup industry produces significant quantities of by-products, primarily composed of downgraded syrups that do not meet quality standards and filtration residues (referred to as "râches") from the process to achieve clear maple syrup. For sustainability and economic efficiency, it is crucial to explore new ways to valorize these by-products. Meanwhile, the pork industry is looking for solutions to improve the health of its piglets, especially during the critical weaning period marked by diarrheal episodes that lead to weight loss and dysbiosis, resulting in growth retardation. Thus, the goal of this thesis is to explore the potential for valorizing certain by-products of the maple syrup industry by developing new high-value products for animal nutrition. More specifically, this doctoral project aimed to develop and characterize a synbiotic product based on maple by-products and evaluate its potential as a nutritional supplement in pig production. In the first part, we characterized the maple by-products by analyzing their physicochemical properties (?Brix, viscosity, color, pH), chemical composition (carbohydrates, organic acids, polyphenols, and minerals), and in vitro digestibility. On the one hand, for the « râche », physicochemical analyses showed a great variability among samples depending on the product's origin and season. On the other hand, the analysis of downgraded syrups (ropy and buddy), showed a composition similar to standard maple syrup, notably high in polyphenols and the presence of polysaccharides, suggesting a strong potential for use as a source of prebiotic molecules. The second part focused on evaluating the probiotic potential of Bacillus velezensis FZB42 (=DSM 23117) for animal feed. The strain's growth, antibiotic susceptibility, and genomic characteristics, such as virulence genes, as well as its survival under physiological conditions of the piglet digestive tract, were evaluated using different in vitro approaches. These results highlighted the potential of B. velezensis FZB42 as a probiotic strain for the development of the synbiotic product based on maple by-product. In the third part of the thesis, we developed, in partnership with researchers from the University of Sherbrooke, a fermentation process using the bacterial strain Bacillus velezensis FZB42, aimed at creating the synbiotic product based on maple by-products. Optimal fermentation conditions were established, first in small volumes and validated in a 25-liter bioreactor. Then a spray drying process was developed and optimized for the packaging and long-term preservation of the synbiotic product. Subsequently, this symbiotic was evaluated using the in vitro digestion model TIM-1. The results showed its ability to survive, reaching the colon. The fourth and final part of this study consisted of an in vivo test, in which post-weaning piglets were fed a feed supplemented with the synbiotic. The results demonstrated improved zootechnical performance, namely better growth, higher daily weight gain, and at least an equal feed-to-weight ratio compared to that obtained with antibiotics. Supplementation with this synbiotic led to an increase in short-chain fatty acid concentrations in the colon. Additionally, positive modulation of the colonic microbiota was observed, with a decrease in the proportion of the genus Terrisporobacter and an increase in the proportion of the genus Streptococcus. In conclusion, the research undertaken in this thesis enabled a thorough characterization of the maple syrup industry by-products and the development of a symbiotic formula based on these products and containing B. velezensis as a probiotic strain. This synbiotic was subsequently consumed by post-weaning piglets. These results address not only an economic and ecological challenge for the maple syrup industry by valorizing downgraded syrups and râches but also a global health issue by contributing to the fight against antibiotic resistance.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:LAVAL/oai:corpus.ulaval.ca:20.500.11794/145044 |
| Date | 22 July 2024 |
| Creators | Decabooter, Gautier |
| Contributors | Fliss, Ismaïl, Filteau, Marie |
| Source Sets | Université Laval |
| Language | French |
| Detected Language | French |
| Type | COAR1_1::Texte::Thèse::Thèse de doctorat |
| Format | 1 ressource en ligne (xxii, 159 pages), application/pdf |
| Rights | http://purl.org/coar/access_right/c_abf2 |
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