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4/ Biotechnologies en agronomie à des fins alimentaires .1. Biotransformation e

4/ Biotechnologies en agronomie à des fins alimentaires .1. Biotransformation et conservation .2. Production de matrices alimentaire en bioréacteurs .3. Sécurité, traçabilité et qualité des aliments L’agriculture L’agroalimentaire Activité ayant pour objet : principalement la culture des terres en vue de la production des végétaux utiles à l'homme et à l'élevage des animaux; Activité relative à la transformation par l'industrie des produits agricoles destinés à l'alimentation. Biotechnologies en agronomie à des fins alimentaires La fabrication des produits alimentaires utilise des matières premières végétales, animales ou minérales qui subissent des transformations grâce à des moyens physiques (mécaniques comme le broyage, la chaleur, le froid...), physico-chimiques (modification du pH), biochimiques (enzymes, stabilisants divers, antioxydants...) ou encore microbiens. I/ Fabrication des produits alimentaires 1/ Les opérations de réduction de tailles : -Broyage : Le broyage est une opération unitaire visant à fragmenter un matériau pour en réduire la taille afin de lui donner une forme utilisable -Découpage : Le découpage est un procédé de fabrication de pièces qui consiste à diviser un sous-produit en plusieurs parties. -Extrusion : L’extrusion est une technique de transformation des matières plastiques selon un procédé de fabrication en continu. -Séparation des constituants liquide : Cette technique peut être utilisée pour séparer les constituants d'un mélange homogène ou d'un mélange hétérogène (liquide-liquide ou liquide-solide) Fabrication des produits alimentaires 2/ Les opérations d’extraction de décantation et filtration - Extraction par pression : L'extraction par pression est un procédé permettant l'extraction de l'huile des graines et des noix qui ne fait pas appel à des composés chimiques. Il s'agit d'une méthode naturelle d'extraction de l'huile d'une matière première qui implique une extraction sous haute pression en une seule étape - Extraction par solvant : L'extraction par un solvant est une technique sélective qui repose sur la solubilité des espèces à extraire dans un solvant donné. Le solvant doit alors être non miscible à l'eau, liquide à la température de l'extraction. - Décantation : Opération physique de séparation de plusieurs phases non miscibles entre elles dont l’une au moins est liquide. Le principe s’appuie sur les différences de densité entre les phases dispersées et dispersantes, sous l’action de la gravitation. - La filtration : La filtration consiste à retenir à l’aide d’un réseau poreux, d’une substance filtrante ou d’un filtre, des particules solides en suspension dans un liquide ou un gaz. Fabrication des produits alimentaires 3/ Les opérations de mélange, texturation, - Texturation : Opération ayant pour objet de modifier les propriétés physiques des fils de filaments continus synthétiques, et notamment de leur conférer une frisure permanente permettant d'accroître leur volume. - Granulation : La granulation est le processus de compression ou de moulage d'un matériau en granulés. - Enrobage : Ce procédé industriel consiste à appliquer une couche de liquide ou de poudre sur la surface d’un produit de base afin de lui conférer des propriétés particulières. Fabrication des produits alimentaires 4/ Les opération de Distillation; Condensation, Cristallisation - Distillation : La distillation est action de purifier un liquide par un processus de chauffage pour créer une vapeur et de refroidissement pour condenser à nouveau en liquide. - Condensation : La condensation est le phénomène physique de changement d'état de la matière d'un état gazeux à un état condensé (solide ou liquide). - Cristallisation: La cristallisation est le procédé consistant à disposer des atomes ou des molécules de façon à former un réseau cristallin rigide II/ Biotransformation - Il existe plusieurs définitions pour le terme biotransformation, parmi lesquelles : "La biotransformation est une réaction chimique qui transforme un composé sous l'action d'un organisme vivant. II/ Bioconversion C’est a transformation d’un substrat organique par réaction biochimique (catalyse enzymatique) au moyen d’enzymes/cellules libres ou fixées. Substrat organique Produits Bioconversion -Les propriétés de biotransformations et bioconversion sont très similaires et, dans de nombreux cas, les termes sont cités comme interchangeables. Cependant : il y a une différence subtile entre biotransformation et bioconversion: III/ Conservation des aliments Les traitements de conservation appliqués aux aliments visent à préserver leur comestibilité et leurs propriétés gustatives et nutritives en empêchant le développement des bactéries, champignons et microorganismes qu'ils contiennent et qui peuvent dans certains cas entraîner une intoxication alimentaire. Conservation des aliments Les trois méthodes utilisées pour la conservation des aliments reposent sur : 1/La chaleur : pasteurisation, stérilisation, appertisation; 2/Le froid : surgélation, congélation, réfrigération ; 3/Autres techniques : conditionnement sous-vide, lyophilisation, déshydratation et séchage, salage, fumaison, Conditionnement sous-vide Salage Appertisation Lyophilisation Conservation des aliments Les techniques de conservation par la chaleur: 1/ La pasteurisation: ou débactérisation thermocontrôlée, est un procédé de conservation des aliments par chauffage à une température comprise entre 66 et 88 °C, pendant une durée définie, suivi d’un refroidissement rapide. 2/ La stérilisation: la stérilisation par la chaleur consiste à exposer les aliments à une température, généralement supérieure à 100°C, pendant une durée suffisante pour inhiber les enzymes et détruire la totalité des microorganismes, y compris les bactéries sporulantes. 3/ L’appertisation: est un procédé qui combine la préparation d'aliments dans des boîtes de conserve étanches et leur stérilisation par la chaleur, afin de détruire et d'inactiver tous les micro-organismes ou leurs toxines 4/ Traitement UHT (Ultra Haute température) : Chauffage entre 135 et 150°C, puis refroidissement rapide et conditionnement aseptique (Lait, jus de fruit) Conservation des aliments Les techniques de conservation par le froid: 1/La réfrigération: La réfrigération fait appel à l'abaissement de la température pour prolonger la durée de conservation des aliments. A l'état réfrigéré les cellules des tissus animaux et végétaux restent en vie pendant un temps plus ou moins long, 2/La congélation: La congélation est une technique consistant à abaisser la température d’une denrée alimentaire de façon à faire passer à l’état solide l’eau, qu’il contient. Cette cristallisation de l’eau permet de ralentir ou arrêter l’activité microbienne et enzymatique. 3/La surgélation: La surgélation consiste à congeler rapidement une denrée saine et en parfait état de fraîcheur en abaissant sa température très rapidement jusqu'à –18°C en tous points. Les produits ainsi traités conservent toute leur texture, leur saveur et peuvent être conservés plus longtemps. Bioréacteurs - C’est un récipient dans lequel se déroule une réaction biochimique, il regroupe les fermenteurs et les cytoculteurs. - Les bioréacteurs permettant de réguler les conditions du milieu, dont la température; le pH et l'aération, visant à fournir un environnement favorable pour les enzymes ou cellules complètes afin de transformer des matières biochimiques en produits. - On distingue des Bioréacteurs à Enzymes et des Bioréacteurs à Cellules. Bioréacteurs Les bioréacteurs permettent : 1/ produire en quantité tels micro-organismes « biomasse » 2/ produire et récupérer en quantité un métabolite que ces micro-organismes contiennent 3/ utiliser les micro-organismes/enzymes pour modifier un milieu (bio-transformation) etc. Fermenteur de paillasse Fermenteur industriel Bioréacteurs La biomasse représente l’ensemble de la matière organique, qu’elle soit d’origine végétale, animale ou microbienne. La biomasse microbienne produite dans des fermenteurs peut être utilisée comme source de : Biomasse 1/ Ferments vivants des agro-industries: Productions de multiples variétés de levures de panification et de vinification, de bactéries lactiques des industries laitières et de vinification. 2/ Souches pharmaceutiques de restauration de la flore intestinale: Toutes sortes de mélanges de souches Bifidobacterium et lactobacillus et lactococcus commercialisés comme probiotiques . Bioréacteurs Production de Métabolites Production d’acides aminés - L’acide glutamique, la lysine, la thréonine et l'isoleucine: utilisé dans l’alimentation humaine ou animale Acides organiques - Acide citrique, acétique, fumarique: utilisé comme conservateurs alimentaires Vitamines - l’acide ascorbique (vitamine C), la riboflavine (vitamine B2), la vitamine B12, la vitamine D Bioréacteurs Processus biochimique de transformation qui abouti à la production d’énergie (ATP) a partir de substrat organique, ce processus est réalisé par des enzymes, sans O2, (anaérobiose) il est accompagné par la production de gaz, d’acides organiques De très nombreux aliments fermentés existent actuellement (plusieurs milliers) parmi lesquels: yaourts, fromages, saucisson, pain, vin, bière etc.. Fermentation Types de fermentation en agroalimentaire Fermentation alcoolique Fermentation acétique Fermentation lactique Bioréacteurs La fermentation alcoolique est un processus biochimique par lequel des sucres sont transformés en alcool dans un milieu liquide et en l’absence d’oxygène. Fermentation alcoolique Glucose Alcool+CO2 Le pain La bière Le vin Bioréacteurs C’est l'oxydation de l‘éthanol en acide acétique. Cette oxydation peut être réalisée par des bactéries comme Acetobacter et Gluconobacter. L‘équation bilan de la fermentation acétique est la suivante : C2H5OH + O2 ---> CH3COOH + H2O + Energie Fermentation acétique Le cidre Alcool acide acétique Bioréacteurs La fermentation lactique ou lacto fermentation est une fermentation qui fait intervenir des bactéries lactiques. Fermentation lactique Lactose a Acide lactique fromages yaourt végétaux fermentés .3. Sécurité, traçabilité et qualité des aliments La sécurité alimentaire : La définition officielle de la sécurité alimentaire, adoptée lors du Sommet mondial de l’alimentation de 1996 (FAO 1996), est la suivante: « La sécurité alimentaire existe lorsque tous les êtres humains ont, à tout moment, un accès physique et économique à une nourriture suffisante, saine et nutritive leur permettant de satisfaire leurs besoins énergétiques et leurs préférences alimentaires pour mener une vie saine et active. » .3. Sécurité, traçabilité et qualité des aliments Les 4 uploads/Industriel/ chp-4.pdf