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UNIVERSITE D’ANTANANARIVO FACULTE DES SCIENCES DOMAINE : SCIENCES ET TECHNOLOGI

UNIVERSITE D’ANTANANARIVO FACULTE DES SCIENCES DOMAINE : SCIENCES ET TECHNOLOGIES MENTION BIOCHIMIE FONDAMENTALE ET APPLIQUEE Parcours : Sciences des Aliments et Nutrition Mémoire de fin d’études en vue de l’obtention du diplôme de master II FABRICATION DE BIOETHANOL A PARTIR D’AMIDON DE MANIOC ET ETUDE DES FACTEURS INFLUANT SUR L’HYDROLYSE ENZYMATIQUE DE L’AMIDON Présenté par : ANDRIAMANANTSOA Ainavalonjaka Maître ès-Sciences Soutenu le 12Avril 2017 devant les membres du jury : Président : Professeur RANDRIANARIVO Hanitra Ranjàna Encadreur : Docteur RAZAFINDRATOVO ANDRIAMANAMISATA Valérie Examinateurs : Docteur RAZAFIARIMANGA Zara : Docteur RAZAFINDRAZAKA Vonimanitra « La sagesse te donnera de la joie, l’intelligence te gardera de l’erreur et la raison veillera sur toi, elles t’empêcheront de mal agir » : Proverbes 2 : 10 REMERCIEMENTS Ce travail a été réalisé : Au laboratoire du DRT/FOFIFA, et au Laboratoire de Biochimie Appliquée aux Sciences de l’Alimentation et à la Nutrition (LABASAN) de la Faculté des Sciences de l’Université d’Antananarivo. Au sein de l’entreprise OBIO HAMY sise à Amboanjobe. Nous tenons à exprimer notre gratitude à :  Aux responsables de l’entreprise OBIO HAMY d’avoir bien voulu nous accueillir et de nous confier ce travail, ses conseils ont été d’un appui important dans la réalisation de notre stage.  Monsieur Lalao Roger RANAIVOSON chef de département du DRT/FOFIFA qui a bien voulu nous accepter au sein de son équipe, l’intérêt qu’il a manifesté vis-à-vis de ce travail et les recommandations judicieuses tout au long de notre stage. Nos vifs remerciements s’adressent particulièrement :  Au Professeur RANDRIANARIVO Hanitra Ranjàna qui malgré ses nombreuses occupations nous fait l’honneur de présider le jury de cette soutenance.  A madame le Docteur Valérie RAZAFINDRATOVO ANDRIAMANAMISATA qui malgré ses grandes responsabilités a bien voulu accepter de nous encadrer, l’intérêt qu’elle a accordé à notre travail tout au long de notre stage. Nous la remercions particulièrement pour sa disponibilité, sa patience et son soutien. Aux Docteurs RAZAFIARIMANGA Zara et RAZAFINDRAZAKA Vonimanitra qui ont aimablement accepté d’apporter leurs compétences et ont bien voulu examiner ce mémoire.  Au responsable et technicien du laboratoire du DRT/FOFIFA.  A mes chers parents pour leur soutien, leur patience et leur compréhension pendant ces longues années d’études. TABLE DES MATIERES GLOSSAIRE .............................................................................................................................. i LISTE DES ABREVIATIONS ............................................................................................... ii LISTES DES FIGURES ......................................................................................................... iii LISTE DES TABLEAUX ........................................................................................................ v LISTE DES ANNEXES ........................................................................................................ viii INTRODUCTION GENERALE ............................................................................................ 1 REVUE BIBLIOGRAPHIQUE A. LE MANIOC ................................................................................................................. 2 A.1. ORIGINE .................................................................................................................. 2 A.2. DESCRIPTION ......................................................................................................... 2 A.3. SYSTEMATIQUE .................................................................................................... 2 A.4. REPARTITION DE LA PRODUCTIVITE DU MANIOC ...................................... 2 A.5. COMPOSITION BIOCHIMIQUE DU MANIOC .................................................... 3 A.6. UTILISATION DU MANIOC ET CONSERVATION ............................................ 4 B. L’AMIDON .................................................................................................................... 4 B.1. DEFINITION ............................................................................................................ 4 B.2. L’AMYLOSE ............................................................................................................ 6 B.3. L'AMYLOPECTINE ................................................................................................. 6 B.4. INTERACTIONS ENTRE L’AMYLOSE DE L’AMIDON ET LES LIPIDES ....... 7 C. HYDROLYSE ................................................................................................................ 7 C.1. DEFINITION ............................................................................................................. 7 a) L’hydrolyse chimique ................................................................................................ 8 b) L’hydrolyse enzymatique .......................................................................................... 8 C.2. LES AMYLASES ..................................................................................................... 8 a) Les enzymes amylases d’origine végétale ................................................................. 8 C.3. LAIT DE MALT ..................................................................................................... 10 a) Définitions ............................................................................................................... 10 C.4. LES SUCRES REDUCTEURS ............................................................................... 11 a) Définitions ............................................................................................................... 11 b) Dextrines ................................................................................................................. 11 c) Le maltose ............................................................................................................... 11 d) Le D-glucose ........................................................................................................... 11 D. FERMENTATION ...................................................................................................... 12 D.1. DEFINITION .......................................................................................................... 12 C.2. FERMENTATION ALCOOLIQUE ........................................................................ 12 E. DISTILLATION .......................................................................................................... 13 E.1. DEFINITION ........................................................................................................... 13 F. LE BIOETHANOL ..................................................................................................... 13 E.2. DEFINITION .......................................................................................................... 13 E.3. CARACTERISTIQUE ........................................................................................... 13 MATERIELS ET METHODES A. PREPARATION DE LA FARINE DE MANIOC ................................................... 15 B. HYDROLYSE .............................................................................................................. 16 B.1. GERMINATION DES GRAINS DE CEREALES ................................................ 16 a) Germination in vitro ................................................................................................ 16 b) Germination in vivo ................................................................................................. 17 B.2. PREPARATION DU LAIT DE MALT .................................................................. 17 a) Préparation du lait de malt in vitro .......................................................................... 17 b) Préparation du lait de malt in vivo ........................................................................... 17 B.3. HYDROLYSES ENZYMATIQUES ...................................................................... 17 a) Hydrolyse in vitro .................................................................................................... 18 Hydrolyse A- Variation de la suspension ........................................................... 19 Hydrolyse B- Variation du pH ............................................................................ 19 Hydrolyse C- Variation de la température .......................................................... 19 Hydrolyse D- Variation de la durée .................................................................... 20 Hydrolyse enzymatique : contre essai ................................................................ 20 b) Hydrolyse in vivo .................................................................................................... 21  Application des paramètres testés en laboratoire en milieu artisanal ................. 21 B.4. DOSAGE DES SUCRES FERMENTESCIBLES .................................................. 21 a) Dosage des sucres fermentescibles des échantillons issus des hydrolyses in vitro et in vivo par D.N.S .......................................................................................................... 22 C. FERMENTATION ...................................................................................................... 23 a) Fermentation des moûts issus de l’hydrolyse in vitro .............................................. 24 b) Fermentation des moûts issus de l’hydrolyse in vivo ............................................... 24 D. DISTILLATION .......................................................................................................... 24 a) DISTILLATION DES MOUTS ISSU DE LA FERMENTATION IN VITRO ET IN VIVO ............................................................................................................................. 25 F. BIOETHANOL ............................................................................................................ 26 RESULTATS ET INTERPRETATIONS A. MANIOC ...................................................................................................................... 27 A.1. RENDEMENT DE TRANSFORMATION DE TUBERCULE DE MANIOC SEC EN FARINE ...................................................................................................................... 27 B. HYDROLYSE .............................................................................................................. 27 B.1. RESULTATS DES HYDROLYSES IN VITRO ..................................................... 27 a) Evolution de la concentration en sucres réducteurs formés en fonction de la suspension poids/volume .............................................................................................. 27 b) Evolution de la concentration en sucres réducteurs formés en fonction du pH ....... 28 c) Evolution de la concentration en sucres réducteurs formés en fonction de la température ................................................................................................................... 29 d) Evolution de la concentration en sucres réducteurs formés en fonction de la durée 30 e) Résultat final de l’hydrolyse effectuée in vitro ........................................................ 31 B.2. RESULTATS DES HYDROLYSES IN VIVO ....................................................... 31 C. FERMENTATION ...................................................................................................... 32 C.1. RESULTATS DE LA FERMENTATION IN VITRO ............................................ 33 C.2. RESULTATS DE LA FERMENTATION IN VIVO ................................................ 34 D. DISTILLATION .......................................................................................................... 35 D.1. DOSAGE DU BIOETHANOL IN VITRO ET IN VIVO .......................................... 36 E. BIOETHANOL ............................................................................................................ 36 F.1. CALCUL DU RENDEMENT PRATIQUE EN BIOETHANOL ............................ 37 F.2. RENDEMENT PRATIQUE DU BIOETHANOL IN VITRO ET IN VIVO ............. 37 CONCLUSION ET PERSPECTIVES ................................................................................. 39 REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES & WEBOGRAPHIES ...................................... 40 ANNEXES RESUME i GLOSSAIRE Alcool isobutylique : Alcool primaire de formule brute C4H10O, isomère du butanol. Alcool propylique : Alcool secondaire de formule brute C3H8O, isomère du propanol Déperdition : Perte de chaleur d’un local ou d’un bâtiment vers l’extérieur ou d’un local vers des locaux non chauffés. Distillat : Liquide obtenu par condensation de la vapeur recueillie en fin de distillation. Enzyme : Protéines permettant d’accélérer les réactions biochimiques sans se modifier elles-mêmes et sans modifier les composants qui participent à cette réaction. Hydrolyse : Décomposition chimique d’une substance par l’action directe ou indirecte de l’eau, de façon qu’il apparaisse de nouvelles molécules. Pouvoir diastasique : Activité des enzymes hydrolases notamment les amylases à hydrolyser les molécules d’amidon à une température commune. Suspension : Mélange d’un solvant et d’un soluté exprimé en pourcentage (%) donnant une solution homogène. ii LISTE DES ABREVIATIONS °Brix : Degré Brix. CO2 : Dioxyde de carbone. D.N.S : Acide Dinitro 3,5- Salicylique. D.O : Densité Optique. DRT : Département de Recherche Technologique. FAO : Food and Agriculture Organisation (organisation des nations unies pour l’alimentation et l’agriculture). FOFIFA : FOibe FIkarohana ho Fampandrosoana ny eny Ambanivohitra. °GL : Degré GAY-LUSSAC L.S.A : Levure Sèche Active. MEB : Microscope Electronique à Balayage. Nm : Nanomètre. P/v : Poids / Volume. pH : Potentiel d’Hydrogène. iii LISTES DES FIGURES FIGURE 1 : Formes et tailles des granules d’amidon de riz (a)et de manioc (b). .................... 5 FIGURE 2 : Structure et ultra structure d'un grain d'amidon classique .................................... 5 FIGURE 3 : Photographie et représentation schématique d’un grain d’amidon ...................... 6 FIGURE 4 : Schéma de la structure chimique de l’amylose .................................................... 6 FIGURE 5 : Schéma simplifié de la structure chimique de l’amylopectine ............................. 7 FIGURE 6 : Structure chimique des modes d’action des enzymes. ......................................... 9 FIGURE 7 : Structure chimique des modes de coupure des enzymes ...................................... 9 FIGURE 8 : Représentation schématique de l'action des amylases ........................................ 10 FIGURE 9 (a) : Représentation chimique du maltose ............................................................ 11 FIGURE 9 (b): Structure en chaise du maltose ...................................................................... 11 FIGURE 10 : Projections du D-glucose .................................................................................. 10 FIGURE 11 : Etapes d’élaboration du bioéthanol. ................................................................. 14 FIGURE 12 : Diagramme de fabrication de la farine de manioc............................................ 15 FIGURE 13 : Diagramme représentant les détails de fabrication de bioéthanol. ................... 26 FIGURE 14 : Evolution de la concentration en sucres réducteurs dans le moût obtenu à partir de l’hydrolyse utilisant le paddy germé. .................................................................................. 33 iv FIGURE 15 : Evolution de la concentration en sucres réducteurs dans le moût obtenu à partir de l’hydrolyse utilisant l’orge germée. ..................................................................................... 33 FIGURE 16 : Evolution de la concentration en sucre réducteur dans le moût obtenu en milieu artisanal .................................................................................................................................... 35 v LISTE DES TABLEAUX Tableau I. Superficies et production de riz, de manioc et de maïs au niveau national .............. 3 Tableau II : Composition des tubercules de manioc .................................................................. 4 Tableau III : Les conditions optimales d’action des enzymes dégradent l’amidon ................. 10 Tableau IV : Variation de la suspension (p/v) en fixant le pH, T° et temps ............................ 19 Tableau V : Variation du pH en fixant la suspension (p/v), T° et temps ................................. 19 Tableau VI : Variation de la température en fixant le pH, la suspension (p/v), et temps uploads/Science et Technologie/ andriamanantsoaainavalonjaka-sn-mast2-17.pdf