Cours de valorisation des substances naturelles végétales

Cours de valorisation des

substances naturelles

végétalesMaster 2 Biotechnologie et valorisation des plantes

Programme du cours

Industries agroalimentaires, labels de qualité.

Méthodes de conservation des aliments, additifs alimentaires et risques

sanitaires.

Fermentations dans l'industrie alimentaire;

Valorisation des substances naturelles:

1. Valorisations en Pharmacie

2. Valorisations en Nutraceutique

3. Valorisations en Cosmétique

I/ Industrie agroalimentaire

La dénomination «industries alimentaires» recouvre toute une série d’activités

industrielles visant au traitement, à la préparation, à la transformation, à la

conservation et au conditionnement des denrées destinées à l’alimentation

humaine ou animale. D’origine végétale ou animale, les matières premières

utilisées proviennent de l’agriculture, de l’élevage et de la pêche. Cette définition

ne comprend pas dans son sens strict ni les producteurs de matières premières, ni

les activités périphériques engrais, machines agricoles, services spécifiques.


Par denrée alimentaire, il faut retenir la définition suivante : « toute substance ou

produit, transformé, partiellement transformé ou non transformé, destiné à être

ingéré ou raisonnablement susceptible d’être ingéré par l’être humain ».


l’industrie des viandes

l’industrie du poisson

l’industrie des fruits et légumes

l’industrie des corps gras

l’industrie laitière

le travail des grains et fabrication

de produits amylacés

la fabrication d’aliments pour

animaux

l’industrie des boissons

les autres industries alimentaires

(pain, pâtisserie, confiserie, sucre,

chocolaterie, pâtes alimentaires,

thé, café, condiments, aliments

adaptés à l’enfant et diététiques)

Le champ de l’étude couvre les neuf familles de l’industrie agro-alimentaire :

Composition d’un produit agro-alimentaire

A l’état brut, une production se compose avant tout d’éléments nutritifs

provenant directement du milieu environnant ou issus du remaniement de

synthèse effectués par l’organisme vivant, à partir des apports du sol et de

l’eau dans le cas des végétaux ou de la ration consommée s’il s’agit de

production animale. L’ensemble des composants ainsi élaborés (glucides,

lipides, protéines, vitamines et minéraux) forme le potentiel nutritif théorique.



A côté de ces substances potentiellement nutritives, une production agricole

surtout végétale contient divers éléments qui n’ont pas de vocation nutritionnelle ;

cellulose, tanins et les flavonoïdes des fruits et des légumes, l’acide phytique des

grains ainsi que l’acide oxalique des épinards qui sont des éléments parfaitement

naturels n’entrant pas dans la catégorie des éléments nutritionnels. Certains même

possèdent une activité anti-nutritionnelle comme les acides phytique et oxalique

qui sont des agents de décalcification étant donné qu’ils rendent différents

minéraux divalents indispensable sur le plan nutritionnel.



La production agricole contient également très souvent une autre catégorie de

substances : ce sont des matières étrangères-polluants et xénobiotiques provenant de

l’environnement et des manipulations subies. La contamination par le plomb par les

fumées est un événement caractéristique du développement industriel. Un autre type

de contamination, résultant d’une absence de technologie ou d’un emploi insuffisant

de produit phytosanitaires notamment les antifongiques. Des toxines variées vont être

décelés à l’issu des moisissures développés, dont certains manifestant une toxicité

élevée, aussi dangereuse que celle des fumées industrielles.



Le produit alimentaire transformé contient fréquemment une nouvelle classe

des substances, ce sont les additifs alimentaires.


Principe de nous devenons ce que nous mangeons

Le principe universel, et le plus important peut-être, est le principe d’incorporation

qui pourrait se résumer par la pensée populaire « on devient ce que l’on mange ».

C’est une représentation apparemment éternelle et universelle selon laquelle le

mangeur est transformé de l’intérieur par ce qu’il a mangé. Ainsi toutes sortes de

croyances illustrent ce principe, depuis la croyance dans nos sociétés qu’il faut de

la viande rouge (la chair, le beef) au travailleur de force, à celle de tribus

cannibales qui mangent le cœur (ou le foie) de l’ennemi tué au combat pour

s’approprier sa force guerrière. En conséquence de ce principe l’homme accorde

une importance extrême à sa nourriture quand il cherche à maîtriser son corps :

pour avoir la maîtrise de ce que l’on est, il faut maîtriser ce que l’on mange.


Perdre de confiance des consommateurs

La fin du 20ième siècle a été marquée par un contexte de crises alimentaires

récurrentes. Les alertes se sont multipliées : excès de benzène dans des boissons

gazeuses, incertitudes sur les effets à long terme des additifs alimentaires,

salmonelles dans les œufs en Grande Bretagne, Listeria dans les fromages au

lait cru, nitrates dans l’eau de boisson, OGM…



Et, au printemps 1996, l’annonce d’une possible transmission du prion de la vache

à l’homme est à la une de tous les média, le scandale de « la vache folle1 »

éclate. Les Français découvrent avec effroi les images terribles de jeunes patients

frappés par le nouveau variant de la maladie de Creutzfeldt-Jacob, qui selon

toute vraisemblance serait identique au prion responsable de l’encéphalopathie

spongiforme bovine (ESB).



On atteint fin 2000 le paroxysme des crises alimentaires lorsque l’on se rend

compte que des vaches dont une vache était atteinte d’ESB se sont retrouvées

dans la chaîne alimentaire malgré toutes les mesures de précaution.



En effet les principales causes de mortalité se sont déplacées

D’une part, la quasi-suppression des famines les pays développés a permis de

réduire les maladies résultant des carences et des progrès considérables ont

été faits dans le domaine médical.

La plus grande maîtrise des maladies infectieuses, grâce au progrès de

l’épidémiologie, a permis d’accroître de façon spectaculaire l’espérance de

vie.



D’autre part, aujourd’hui, un nombre considérable de décès est lié aux

maladies dégénératives (les cancers (un décès sur quatre) et les maladies

cardiovasculaires (un décès sur trois)), une partie importante de ces décès

pouvant être favorisée par notre mode d’alimentation moderne.

La nourriture est donc encore synonyme de danger pour la santé, non plus à

cause d’un manque de ressource, mais bien à cause des risques

toxicologiques, infectieux et des maladies dégénératives qui sont liés à notre

alimentation.



Plusieurs facteurs expliquent la sensibilité des consommateurs aux risques

alimentaires. On peut distinguer deux types de causes :

celles liées à l’évolution des modes de production et de consommation et

celles, de nature psychologique et sociologique, concernant la relation de

l’homme à son alimentation.


Conséquences de la crise alimentaire

La succession de crises alimentaires a permis de dévoiler la « boîte noire » de la

filière agroalimentaire.

Auparavant les consommateurs ignoraient tout des processus de transformation

des aliments. Désormais la vulgarisation des modes de production des denrées ont

développé la prise en compte d’éléments éthiques dans le choix des aliments.


Conséquences de la crise alimentaire

Les consommateurs désirent se comporter de manière responsable. Des

paramètres nouveaux sont pris en considération: le mode d’alimentation, de

logement ou d’abattage des animaux d’élevage, la mise en œuvre de pratiques

industrielles respectueuses de l’environnement, le recours à l’agriculture

biologique ou à la fertilisation raisonnée.


II/ LABEL DE QUALITE

Définition de la qualité

Le consommateur réclame avant tout de la qualité qui se définit d’après le Larousse

comme : « l’aspect suscitant un jugement favorable ou défavorable sur quelqu’un

ou quelque chose et qui se fonde sur l’ensemble des caractères et des propriétés

qui font qu’il correspond bien ou mal à sa nature; ce qui rend quelque chose

supérieur à la moyenne […]».

II/ Labels de qualité


La qualité est également définie comme « l’ensemble des propriétés et des

caractéristiques d’un produit ou service qui lui confèrent l’aptitude à satisfaire des

besoins exprimés ou implicites » d’après la norme internationale ISO (International

Standardisation Organisation) 8402-2-1 ou comme « l’aptitude d’un produit à

satisfaire les besoins de l’utilisateur » (AFNOR Association Française de Normalisation

X 50109).



le concept de la qualité s’articule autour de ce que nous pouvons définir comme les

4 S, Sécurité, Santé, Satisfaction et Service, et les 2 R, Reproductibilité et Rêve

Sécurité : Qualité hygiénique : moins de danger

Santé : plus de nutriment : la qualité nutritionnelle des aliments est essentielle,

Satisfaction : qualité organoleptique : le goût et le plaisir gardent une place dans

la définition d’un aliment de qualité.

Service : qualité d’usage : une ouverture facile, un mode de conservation

pratique, un moyen de réchauffer rapidement.



Reproductibilité : qualité au cours du temps : le consommateur désire retrouver les

mêmes sensations à chaque fois qu’il consomme un même produit.

Rêve : qualité de naturel ou bio : un aliment doit également être source

d’évasion et de rêve.


Définition du label

Le dictionnaire de l’Académie française dans sa neuvième édition est plus restrictif :

« "LABEL n. m. 19e siècle. Emprunté de l'anglais label, "étiquette", lui-même emprunté

de l'ancien français label, "ruban".

1. DROIT DU TRAVAIL. Marque apposée sur certains produits pour garantir que

l'entreprise productrice respecte les conditions de travail et de salaire prévues par

la loi et par les conventions établies entre les organisations d'employeurs et les

syndicats ouvriers. Label syndical. Le label des ouvriers du Livre.



Le dictionnaire de l’Académie française dans sa neuvième édition est plus restrictif :

2. COMMERCE. Marque distinctive créée par des syndicats de producteurs ou des

organismes officiels, et apposée sur des marchandises pour en garantir l'origine,

les conditions de fabrication. Label d'origine. Label de conformité. Label de

qualité. Labels agricoles. On évitera d'employer ce mot avec le sens plus large de

"marque" ou d' "étiquette"».



Comme terme technique, le label est défini comme une certification de conformité

à des règles définies dans un cahier des charges et permettant de garantir un

niveau de qualité supérieur.


Codes du label

La loi française a été harmonisée en fonction des règlements européens. Le code

de la consommation définit l’utilisation des termes « Label Rouge », « Appellation

d’Origine Contrôlée (AOC) », « Appellation d’Origine Protégée (AOP) », «

Indication Géographique Protégée (IGP) », « spécialité traditionnelle garantie

(STG) », « Agriculture Biologique (AB) », signes gérés par un organisme officiel,

l’Institut national de l’origine et de la qualité (INAO).


Codes du label

la loi algérienne considère d’autres termes pour la labellisation, et selon le décret n°

13-260 du 28 Chaabane 1434 correspondant au 7 juillet 2013, Il est entendu par

système de qualité des produits agricoles ou d'origine agricole, leur reconnaissance

par les signes distinctifs suivants :

l'appellation d'origine (AO) ; l'indication géographique (IG) ; l'agriculture biologique

(AB) ; les labels agricoles de qualité (LAQ).

Ces signes sont gérés par le comité national de labellisation (CNL).


Les labels français

1. Label rouge

Le label rouge est ainsi défini « Le label Rouge atteste que ces denrées et

produits possèdent des caractéristiques spécifiques établissant un niveau de

qualité supérieure, résultant notamment de leurs conditions particulières de

production ou de fabrication et conformes à un cahier des charges, qui les

distinguent des denrées et produits similaires habituellement commercialisés »


II/ Labels de qualité2. AOC: Appellation d'Origine Contrôlée

L'AOC est un nom de lieu, servant à désigner un produit qui vient de ce lieu, et

dont les qualités sont dues essentiellement au milieu géographique (facteurs

naturels et humains). Les AOC sont délivrées par l'INAO: Institut National des

Appellations d'Origine.

Le produit AOC est donc lié à un terroir (climat, sol, traditions), et doit avoir une

originalité liée au lieu (produit infaisable ailleurs).

II/ Labels de qualité2. AOC: Appellation d'Origine Contrôlée


3. AB: Agriculture Biologique

L'AB est définie pour les moyens de production (pas le produit)

- pas de produits de synthèse utilisés (sauf liste positive)

- méthodes respectueuses de l'environnement et de l'animal:

Matière organique recyclée, rotation des cultures, pas d’OGM, lutte biologique, peu

d'intrants: aliments produits sur l'exploitation, animaux non confinés, 1 traitement

allopathique/an (France avant 2009).

- les aliments composés : plus de 95% des composants issus de l’AB


3. AB: Agriculture Biologique

L'AB passe par quatre conditions (les mêmes que les 4 premières des labels)

1. indépendance entre organisme gestionnaire et producteur

2. cahier des charges très précis sur les moyens de production

3. plan de contrôle du cahier des charges, avec sanctions.

4. étiquetage et logo officiel


Signes de qualité européens :

1.AOP Appellation d'Origine Protégée

Correspond à l’AOC et "colle" au terroir (production, transformation et élaboration

se font dans une aire géographique déterminée avec un savoir-faire reconnu. Ex. :

fromages (Queso Manchego, Feta), charcuterie (Prosciutto di S. Daniele...), huiles

d’olives (Umbria, Kalamata,), des fruits et légumes.



2. IGP Indication Géographique Protégée

Correspond plutôt aux labels. Un peu comme Label Rouge, mais lien plus net

entre IGP et terroir : au moins une étape de la production a lieu dans la région.

Ex. des viandes (Beef, nombreuses volailles françaises...), mais aussi des

gâteaux ou des poissons (Scottish Farmed Salmon).



2. IGP Indication Géographique Protégée

En France, seuls les produits bénéficiant d’un label ou d'une certification de

conformité peuvent avoir une IGP (ex. Tomme des Pyrénées: CC+IGP). Le logo

accompagne alors le logo Label Rouge ou certification de conformité.



3. STG Spécialité Traditionnelle Garantie

Un logo sur la recette : s'appuie sur composition ou fabrication traditionnelle (proche

du label, mais sans origine géographique précise

En simplifiant: AOC => AOP, Label & CC => IGP & STG


CC: Certification de Conformité

Certifie qu'un produit est conforme à un cahier de charges Caractéristiques ou

règles de fabrication, transformation, conditionnement ou d'origine. Ces

caractéristiques doivent être mesurables et écrites dans un cahier des charges

(public) ou dans une norme.

La CC n'assure PAS une qualité supérieure, mais juste la conformité à un

référentiel.


Les labels algériens

1. Appellation d’Origine (AO) :

Dénomination géographique d’une région ou d’une localité, servant à désigner

un produit qui en est originaire et dont la qualité, la réputation ou les autres

caractéristiques sont dus exclusivement ou essentiellement au milieu

géographique comprenant des facteurs humains et des facteurs naturels et

dont la production, la transformation et la préparation ont lieu dans l’aire

géographique délimitée en conformité avec un cahier des charges

d’appellation d’origine.

II/ Labels de qualité Les labels algériens

2. Indication Géographique (IG) :

Dénomination servant à identifier un produit comme étant originaire d’un

territoire, d’une région ou d’une localité, lorsqu’une qualité, une réputation ou

toute autre caractéristique déterminée au produit peut être attribuée

essentiellement à cette origine géographique et que la production et/ou la

transformation et/ou la préparation ont lieu dans l’aire géographique ainsi

délimitée en conformité avec un cahier des charges d’indication

géographique.


3. Agriculture Biologique (AB)

Signe accordé aux produits répondant à des conditions de production

biologique, prohibant les produits chimiques de synthèse et assurant la

protection de l’environnement en conformité avec un cahier des charges

d’agriculture biologique.


4. Label Agricole de Qualité (LAQ):

Signe d’identification matérialisé par un logo qui atteste que le produit possède

des qualités et des caractéristiques spécifiques préalablement fixées par un

cahier des charges de label agricole.

III/ Méthodes de conservation et

additifs alimentaires

III. Méthodes de conservation des aliments

La conservation des aliments consiste à préserver les propriétés nutritives et

organoleptiques des aliments, en empêchant la croissance de

microorganismes et limitant l’oxydation des graisses qui provoque le

rancissement. Parmi les méthodes de conservation : la pasteurisation, la

stérilisation, réfrigération et congélation.


Le traitement des aliments par la chaleur est aujourd’hui la plus importante

technique de conservation de longue durée. Il a pour objectif de détruire

ou d’inhiber totalement les enzymes et les microorganismes et leurs

toxines, dont la présence ou la prolifération pourrait altérer la denrée

considérée ou la rendre impropre à l’alimentation humaine. On distingue la

pasteurisation lorsque le chauffage est inférieur à 100°C et la stérilisation

lorsqu’il est supérieur à100°C.

Pasteurisation: La pasteurisation est un traitement thermique (66°C pendant 30 min ou

75°C pendant 15 s) dont le but est de ramener le nombre de microorganismes

dangereux (Mycobacterium tuberculosis) dans le lait et la crème à un niveau tel qu’il

ne présente plus de danger pour la santé. Ce procédé permet :

Eliminer les micro-organismes pathogènes mais non des spores à 72 °C pendant 40 s.

Conserver le produit quelques jours a + 4°C


Stérilisation: est définie en fonction de l’effet bactéricide du processus et englobe tant

la stérilisation dans le conteneur que le traitement UHT, Deux techniques sont possibles :

Classique : 115° C pendant 15 à 20 minutes. (perte de 30% des vitamines)

Ultra Haute Température : 140° C pendant quelques secondes (perte de 10% des

vitamines, meilleur goût)


Le froid est une technique de conservation des aliments qui arrête ou ralentit l'activité

cellulaire, les réactions enzymatiques et le développement des microorganismes.

Réfrigération : la température de réfrigération se situe aux alentours de 0°C à +4°C.

A ces températures, la vitesse de développement des microorganismes contenus

dans les aliments est ralentie.


Congélation: La congélation maintient la température au cœur de la denrée

jusqu’à –18°C. Ce procédé provoque la cristallisation en glace de l’eau contenue

dans les aliments et ainsi permet la conservation des aliments à plus long terme que

la réfrigération.

Surgélation: Technique qui consiste à baisser la température d’un aliment à – 40°C

permettant ainsi de garder par la formation de petits cristaux de glace, la structure

cellulaire des produits. Les surgelés se conservent à -18°C pendant plusieurs mois.

• La température de surgélation permet de bloquer l’activité microbienne.


La déshydratation est une technique physique de conservation des aliments. Elle

consiste à éliminer, partiellement ou totalement, l'eau contenue dans l'aliment.

Ce procédé présente deux intérêts principaux :

o l'activité de l'eau du produit ainsi traité atteint des valeurs basses pour inhiber

le développement des microorganismes et stopper les réactions

enzymatiques ;

o la diminution du poids et du volume est une économie importante pour le

conditionnement, le transport et le stockage.


la lyophilisation, appelée également cryodessiccation, qui consiste à congeler

un aliment puis à le soumettre au vide, l'eau passe ainsi directement de l'état

solide à celui de vapeur, c'est la sublimation de la glace. Sur le plan de la

qualité des aliment, elle provoque:

Blocage des réactions enzymatiques pendant la déshydratation et donc

d’empêcher une fermentation.

Empêche les bactéries aérobies de se développer


Les additifs alimentaires

Codex alimentarius

Le Codex Alimentarius, ou «Code alimentaire», est un ensemble de normes, de lignes

directrices et de codes d'usages adoptés par la Commission du Codex Alimentarius.

La Commission a été créée par l'Organisation des Nations Unies pour l'alimentation et

l'agriculture (FAO) et l'Organisation mondiale de la Santé (OMS) afin de protéger la

santé des consommateurs et de promouvoir des pratiques loyales en matière de

commerce de denrées alimentaires. Elle est l'élément central du Programme mixte

FAO/OMS sur les normes alimentaires.

III. Méthodes de conservation des

aliments

Définition des additifs alimentaires Selon le codex : « on entend toute substance qui n’est

pas normalement consommée en tant que denrée alimentaire, ni utilisée normalement

comme ingrédient caractéristique d’une denrée alimentaire, qu’elle ait ou non une valeur

nutritive, et dont l’addition intentionnelle à une denrée alimentaire dans un but

technologique (y compris organoleptique) à une étape quelconque de la fabrication, de

la transformation, de la préparation, du traitement, du conditionnement, de l’emballage,

du transport ou de l’entreposage de ladite denrée entraîne, ou peut, selon toute

vraisemblance, entraîner (directement ou indirectement) son incorporation ou celle de ses

dérivés dans cette denrée ou en affecter d’une autre façon les caractéristiques. Cette

expression ne s’applique ni aux contaminants, ni aux substances ajoutées aux denrées

alimentaires pour en préserver ou en améliorer les propriétés nutritionnelles ».


Définition des additifs alimentaires

Selon la Communauté économique européenne : Au sens de la directive européenne

89/107/CEE, « un additif alimentaire est toute substance habituellement non consommée

comme aliment en soi et habituellement non utilisée comme ingrédient caractéristique dans

l’alimentation possédant ou non une valeur nutritive ; et dont l’adjonction intentionnelle aux

denrées alimentaires, dans un but technologiques au stade de leur fabrication, transformation,

préparation traitement, conditionnement, transport ou entreposage, a pour effet, ou peut

raisonnablement être estimé avoir pour effet, qu’elle devient elle-même ou ses dérivés

deviennent directement ou indirectement, un composant de ces denrées alimentaires ».


Système de numérotation des additifs alimentaires

Ce système consiste à l’attribution pour chaque additif alimentaire

d’une lettre «E» suivie d’un numéro exp: Les colorants de E 100-E199.

Au niveau international, le comité exécutif de la commission du Codex

Alimentarius a mis au point un système de numérotation en remplaçant

la lettre «E» par «SIN: système international du numérotation». Exp: Les

colorants de SIN 100-182


Toxicité des additifs alimentaires

Notion de la dose journalière addmissible:

La dose journalière admissible (DJA) est une estimation effectuée par le Comité mixte

FAO/OMS d’experts des additifs alimentaires (Joint Expert Committee for Food Additives

JECFA) de la quantité d’un additif alimentaire, exprimée sur la base du poids corporel, qui

peut être ingérée chaque jour pendant toute une vie sans risque appréciable pour la santé




Type d’additifs Additifs Toxicité

Conservateur L’acide benzoïque,

sorbique et les

parabènes ou leurs

sels sont parmi les

conservateurs les

plus utilisés

*l'urticaire,*l’oengiodème *l'asthme *l'hyperactivité chez

l'enfant

*dermatite exfoliative, *la rhinite, *les nausées, *la

bronchospasme migraineux, *la brûlure de l’oesophage, *les

vomissements, *les diarrhées, *la faiblesse musculaire,

*l’acidose métabolique, *neurotoxique et *carcinogène

Antioxydants le BHA et le BHT, *l'urticaire, *l'asthme, *cancérogène



Type d’additifs Additifs Toxicité

Edulcorants 1-l’acésulfame,

2-la saccharine, leurs

sels et

3-l’aspartame

1-L’acésulfame de potassium :*hypoglycémiant,

*hypocholestérolémiant, *provoque la leucémie, *l'obésité, *des

dépressions, *des effets toxiques sur *le foie et *les reins et *des

troubles visuels

2-La saccharine de sodium :*mutagène, *inhibiteur de la

croissance, *cancérigène (cancer de l'utérus, de l’ovaire, de la

peau et de la vessie), * l’augmentation de nombre de leucocytes,

et de plaquettes et *la diminution de l’hématocrite et

d’hémoglobine

3-L'aspartame est catabolisé dans l’organisme en acides aminés

(phénylalanine et acide aspartique) ainsi qu’en méthanol,

*L’acide aspartique endommage le cerveau et son développ-

ement,

*le méthanol peut être converti en formaldéhyde considéré

comme toxique

*Il provoque des carcinomes hépatocellulaires et

alvéolaires/bronchiolites,* la sclérose en plaques, *l’alzheimer,

*les troubles de la vision, *les maux de tête, *les problèmes gastro-

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