Biosynthèse et biodégradation des glucosides cyanogénétiques 

Les variétés sélectionnées par la recherche

Cinq variétés sont expérimentées en serre. Il s’agit de :
– la « 30 337 » qui est une variété à port érigé. Sa taille peut atteindre 1,5 à 2 m avec 2 à 3 tiges principales. Elle présente des caractéristiques très intéressantes : résistance à la mosaïque africaine, à la bactériose et aux acariens verts. Mais sa résistance à la cochenille farineuse n’est pas très effective. Elle est très plastique et peut se cultiver sous diverses conditions agroclimatiques.
– la « 30 555 » qui est une variété avec un développement très ramifié jusqu’au niveau tertiaire à partir de 2 à 3 tiges principales. Cette haute capacité de multiplication végétative est très intéressante pour la production de boutures. Elle présente un bon niveau de résistance aux principales maladies et déprédateurs du manioc (virose, bactériose, cochenille farineuse, acariens verts, etc.). Elle présente aussi une bonne plasticité vis-à-vis des conditions de culture.
– la « TMS 30 572 » ou « Nigéria » qui est une variété très appréciée dans la production de boutures aoûtées grâce à son bon développement végétatif. Elle donne en moyenne 15 à 20 boutures par pied. A l’instar des deux premières variétés, son comportement vis-à-vis du parasitisme est très satisfaisant. Cette variété est cultivée dans les régions de Thiès (Tivaouane), Kolda (Diaobé) et Kaolack (Bayla Ndour).
– la « 30 786 » qui est globalement moins performante que les trois premières avec un faible développement végétatif. Elle est très sensible à la virose et aux dégâts de la cochenille farineuse.
– la « Kombo 2 » qui est très sensible aux attaques de la cochenille farineuse avec une défoliation presque totale et très précoce. Cela entraine un ralentissement du développement végétatif et une faible production de boutures.
Les variétés à pétioles rouges comme la « 30 555 » et la « Kombo 2 » présentent une très bonne aptitude à la multiplication à 2 nœuds avec respectivement 57 et 54% de taux de reprise obtenus en expérimentation. Par contre, les variétés à pétioles verts comme la « 30 337 » ; la « 30 572 » et la « 30 786 » présentent des taux de reprise relativement plus faibles de l’ordre de 35 à 42%.

Production régionale et système de culture du manioc

Le manioc est cultivé presque dans toutes les régions du Sénégal mais les statistiques du Ministère de l’Agriculture pour la campagne 2010/2011 font état de sa production dans onze régions sur les quatorze (tableau 2).
Le tableau 2 montre que pour la campagne 2010-2011, plus de 73% de la production nationale de manioc provient de la région de Thiès ; 8% de Saint-Louis et 5% de Kaolack. Les rendements sont plus élevés respectivement dans les régions de Saint-Louis, Kaolack, Ziguinchor et Sédhiou avec des valeurs supérieures à 10 t.ha-1.

UTILISATIONS POST-RECOLTE DU MANIOC

Alimentation humaine

La détérioration de la racine commence dans les deux à trois jours après la récolte du fait de sa teneur élevée en eau, favorable à la prolifération de microorganismes. Ainsi, la transformation reste la seule voie de préservation post-récolte. Elle permet, après la détoxification, la conversion du manioc sous une forme conservable (Aryee et al., 2006). Selon Lancaster et al., (1982), plusieurs méthodes sont appliquées dans l’utilisation alimentaire du manioc en Afrique et en Amérique du Sud. Cette denrée est consommée sous diverses formes : crue, cuite ou transformée.
En Asie du Sud-est et en Amérique Latine, le manioc y joue un rôle économique très important. En effet, l’amidon de manioc constitue la plus importante matière première utilisée dans la fabrication du monosodium de glutamate (MSG) pour l’assaisonnement des mets (Kehinde, 2006).
En Afrique, les produits transformés du manioc sont variés et diffèrent selon les zones : cossettes, farine brute, gari, tapioca, attiéké, amidon, fufu, lafun etc. Le manioc est de plus en plus utilisé en incorporation partielle à de la farine de blé dans la formulation de pains, de biscuits, de gâteaux, avec des retombées économiques très intéressantes.
Les feuilles de manioc sont consommées dans plusieurs pays tropicaux. Selon Hahn (1989), elles sont généralement préparées sous forme de sauce appelée :
-« sakassaka » au Congo, en République Centrafricaine, au Soudan ;
-« kizaka » en Angola ;
-« isombe » au Rwanda ;
-« kisambu » en Tanzanie ;
-« mathapa » au Mozambique ;
-« gwen » au Cameroun.
Les jeunes feuilles sont généralement sélectionnées, moulues, bouillies (15-30 mn) et divers ingrédients sont rajoutés à la sauce. En Afrique, la forte consommation est observée à l’Est et au Centre. Néanmoins, les feuilles sont également consommées dans plusieurs pays d’Afrique occidentale comme la Sierra Léone, la Guinée et le Libéria.

Autres utilisations

Le manioc est utilisé pour l’alimentation animale comme fourrage (cossettes). Il sert également de matière première dans les industries textiles (adhésifs) et alimentaires (dextrines, sirop). Il est aussi utilisé comme édulcorant mais également sert à la production d’éthanol (Fiagan, 2007).
Le manioc possède de nombreux avantages qui justifient son usage en alimentation humaine.

IMPORTANCE ALIMENTAIRE DU MANIOC

Deux types de manioc sont généralement cultivés à travers le monde :
– le manioc doux : il est caractérisé essentiellement par des rendements pouvant atteindre 25 à 30 t.ha -1 . Il est plus utilisé dans les transformations artisanales pour l’alimentation humaine car libérant de faibles teneurs en acide cyanhydrique ; – le manioc amer : il est caractérisé par une amertume et est plus productif avec des rendements pouvant atteindre 40 t.ha -1 et contient des réserves plus importantes en amidon.
Ces caractéristiques le prédestinent plus aux transformations industrielles (MAEH, 2004).
Le manioc est principalement cultivé pour ses racines amylacées et ses feuilles comestibles riches en protéines (25 g.100g -1MS), en vitamines A (30 mg.100g -1 MS) et C (500 mg.100g -1
MS). La tige sert à la multiplication de la plante par bouturage. Si en Afrique et en Amérique latine,les racines sont essentiellement utilisées dans l’alimentation humaine, en Asie, elles sont généralement commercialisées pour la fabrication d’aliments de bétail et de produits à base d’amidon qui ont de nombreuses applications industrielles (MAEH, 2004).
Le manioc est l’une des sources de calories de l’alimentation humaine dans les régions tropicales du monde (Macrae et al., 1993). Il fournit environ 8,2 millions de calories par hectare comparé au maïs qui en offre 3,3 millions. D’après Hahn (1979), le manioc contribue à plus de 50% à la satisfaction des besoins en calories pour plus de 420 millions d’habitants dans 26 pays tropicaux. C’est un aliment consommé par près d’un demi-milliard de personnes dans les pays en voie de développement dont 80 millions en Afrique de l’ouest (FAO, 2005).
Les racines de manioc étant la partie la plus comestible ont fait l’objet de beaucoup d’études et présentent différents constituants.

COMPOSITION DES RACINES DE MANIOC

Constitution morphologique

La racine de manioc, illustrée à la figure 7, se compose en coupe transversale de quatre couches d’après Muchnick et Vinck (1984). On distingue de la périphérie au centre:
-l’écorce externe ligneuse ou suber (4 à 5% du poids) : elle se sépare du reste de la racine par grattage ;
-l’écorce interne ou phelloderme (15 à 20%) : elle est composée du parenchyme cortical, du liber et du cambium ;
-le cylindre central (75 à 80%) : il constitue la partie essentielle et comestible de la racine ;
-les fibres centrales (1 à 2%) : elles forment la partie rigide de la racine.

Biosynthèse et biodégradation des glucosides cyanogénétiques

Selon Fokunang et al. (2001), la linamarine est synthétisée dans les pétioles des jeunes feuilles, accumulée dans les vacuoles des cellules foliaires et véhiculée des feuilles aux racines par le phloème. La synthèse des glucosides et leur stockage dans les organes sont des processus naturels dans la plante (Nzigamasabo et Zhou, 2006). Les glucosides cyanogénétiques et les enzymes nécessaires à leur dégradation sont tous présents séparément dans la plante (McMahon et al., 1995).

TOXICITE DES COMPOSES CYANOGENES

La teneur en composés cyanogènes varie avec l’organe de la plante, l’âge, la variété, les conditions environnementales comme le sol, l’humidité et la température (Nzigamasabo et Zhou, 2006). Il a été prouvé que le transfert des génotypes de manioc d’une localité à une autre peut modifier la teneur en composés cyanogènes des racines à cause du changement climatique et des caractéristiques du sol (IITA, 1993). Par exemple au Nigéria, Bokanga et al., (1994) ont pu observer cette différence sur une même variété. Selon le taux de libération de l’acide cyanhydrique sur des racines de manioc épluchées, les variétés de manioc sont classées comme suit : – variétés « inoffensives » ont moins de 50 mg.kg -1 HCN; – variétés « modérément toxiques » ont entre 50 à 100 mg.kg -1 HCN; – variétés « fortement toxiques » ont plus de 100 mg.kg -1HCN (Balagopalan et al., 1988 ; Bokanga, 2000 ; Janos, 2000 ; Kobawila et al., 2005 ; Yéo, 2007 ).
Les glucosides cyanogénétiques, en tant que tels ne sont pas toxiques, mais une fois ingérés par l’homme, ils subissent une décomposition en acide cyanhydrique par les enzymes de la flore intestinale (Ouegnin, 1988). La dose de 1 mg.kg -1 HCN de poids vif est considérée comme susceptible d’entraîner des intoxications aigües chez l’homme (Sylvestre et Arraudeau, 1983). D’autres auteurs comme Shibamoto et Bjeldanes (1993) ont situé la dose létale minimale entre 0,5 et 3,5 mg.kg -1 HCN de poids corporel. Chez les animaux, la dose létale est de 1 mg.kg -1HCN de poids vif. Néanmoins, d’après Sylvestre et Arraudeau (1983), les animaux polygastriques sont capables d’ingérer des doses 3 à 4 fois plus élevées sansdanger.
La teneur acceptable en acide cyanhydrique des denrées alimentaires fixée par la FAO est inférieure ou au plus égale à 10 mg.kg -1 HCN de produit (Yéo, 2007). Wilson (1973) conclut que la toxicité due au manioc est surtout dangereuse lorsqu’il y a un contexte naturel de carence en protéines, ce qui a été confirmé par Jones (1998).
Par ailleurs, l’amertume constatée dans certaines variétés de manioc ne serait pas seulement liée à la présence de composés cyanogénétiques. Selon King et Bradbury (1995), il existeplusieurs composés dont l’IAG (Isopropyl–β-D-Apiofuranosyl–(1-6)– β-D-Glucopyranoside) qui contribuent davantage à l’amertume du manioc que la linamarine.

TRANSFORMATION ALIMENTAIRE DU MANIOC

Principales étapes de la transformation

Les préalables à la transformation sont l’épluchage et le lavage.
L’épluchage permet d’éliminer la fine pellicule externe (écorce). Il se fait en général de façon manuelle juste après la récolte à l’aide d’instruments tranchants comme la machette ou le couteau.
Les racines épluchées sont lavées avec de l’eau pour enlever les particules de terre et autres impuretés.

Découpage

Les racines de manioc sont coupées en petits morceaux de façon manuelle ou mécanique.
Dans ce dernier cas, la trancheuse utilisée à cet effet découpe les racines sous une forme régulière (rondelle) de fine épaisseur, ce qui facilite les opérations ultérieures de séchage ou de broyage (Cock, 1985).

Râpage

Le râpage est pratiqué pour réduire les racines sous forme de pulpe ou purée à l’aide d’une râpeuse motorisée. Lors de cette opération, la racine perd sa structure et devient un amas plus ou moins homogène.

Fermentation de la râpure

À cette étape, il est observé des pratiques différentes. Ainsi, dans le cas du gari, la fermentation est spontanée, c’est-à-dire qu’elle se déroule à partir des micro-organismes présents dans le milieu de fermentation. Elle dure trois à six jours à température ambiante. Par contre, pour l’attiéké la fermentation est accélérée par l’utilisation d’un levain ou ferment.

Egouttage

Il consiste à éliminer une partie de la phase liquide de la pulpe. L’égouttage est en général réalisé en même temps que la fermentation et dans ce cas, il est très lent. Par contre, il est plus rapide lorsqu’il est séparé de la fermentation. Des presses manuelles ou mécaniques permettent de réaliser cette opération. Le « gâteau » issu du pressage est ensuite émietté.

Cuisson

Elle peut se faire de plusieurs manières à savoir dans un four, sur une poêle chauffée (cas du gari) ou à la vapeur chaude (cas de l’attiéké).

Séchage

Le séchage se fait habituellement au soleil, à l’air libre (sur le sol, sur les terrasses, au bord des routes, sur des claies, etc.), donc très souvent à la portée de la poussière ou des souillures animales. Le séchage permet d’assurer aux cossettes, au gari et à la farine une bonne conservation, en faisant baisser la teneur en eau en dessous de 12-13%, limites recommandées respectivement par les normes Codex Stan 151-1985 et 176-1991 du codex alimentarus. En deçà de ces limites, la croissance des bactéries, des levures et des champignons est quasinulle ; l’activité enzymatique et le brunissement non enzymatique sont très faibles ; l’oxydation des lipides est à son minimum.
La réduction de l’eau dans le produit doit être très rapide pour éviter le développement d’une microflore susceptible de faire perdre le goût de l’aliment. De ce fait, le séchage dans une enceinte thermique (séchoir, étuve) serait plus indiqué car permet de contrôler la température et fait gagner du temps à l’opérateur. Toutefois, ce type de séchage est plus onéreux que celui induit par l’exposition au soleil.

Rouissage – fermentation des racines

Cette opération consiste à immerger les racines pelées ou non dans de l’eau pendant un temps donné. Elle comprend deux étapes : le rouissage proprement dit et la mise en fermentation.
Le rouissage traditionnel se fait habituellement au bord d’étendues d’eau (marigot, rivière, étang, mare, etc.). Le rouissage amélioré se fait en vase clos (fût) en présence d’un ferment issu du jus de manioc (Rasoanantoandro, 2003).
La multiplication des micro-organismes responsables du ramollissement des racines est favorable à 28°C (Rasoanantoandro, 2003).
Après ramollissement des racines, celles-ci sont mises en fermentation par entassement dans des sacs surmontés de poids afin d’égoutter partiellement l’excès d’eau lors du rouissage. Au cours de la fermentation, les racines et le milieu s’acidifient très fortement (pH ≤ 4), la teneur en oxygène dissous devient nulle et celle en cyanures totaux chute à des valeurs non toxiques (<50 ppm) (Ampe et Brauman, 1992).
Les bactéries lactiques constituent la flore dominante du rouissage (fermentation) et sont responsables de la forte acidification du milieu ainsi que de la production de métabolites caractéristiques des fermentations lactiques (acide lactique, acide acétique, éthanol), auxquels s’ajoute le butyrate, principal responsable de l’arôme des aliments à base de manioc fermenté (Ampe et Brauman, 1992).
Le rouissage (fermentation) est donc un processus synergique au cours duquel des activités microbiennes se combinent à l’action d’enzymes pour ramollir les racines, dégrader les composés cyanogènes et conférer aux produits finis leurs goûts caractéristiques (Ampe et Brauman, 1992).

Tests sensoriels des produits d’essais

Nous avons effectué, à l’ITA, les tests sensoriels dans une salle bien aménagée et isolée pour éviter au maximum les effets extérieurs, la communication entre panélistes et l’interférence de la lumière sur la couleur des échantillons.
Les tests sensoriels ont été réalisés avec un panel de 16 dégustateurs issus du personnel de l’ITA, préalablement identifié et répondant à nos critères d’aptitude (non fumeur, bien connaitre les produits témoins, être en bonne santé, être instruit). Une séance d’explication a précédé les tests.
Les échantillons ont été codés aléatoirement et les résultats sont recueillis sur des fiches d’appréciation conçues à cet effet (Annexe 2) puis traités du point de vue statistique. Chaque séance de dégustation a été répétée 4 fois (4 jours différents).
Concernant le couscous, l’arraw et le mbouraké, les paramètres tels que la couleur, la texture et le goût ont été recherchés. Par contre pour le pain, deux types de tests ont été effectués selon Barthelot (1990) :
– une épreuve de notation sur 100 points dont les critères sont : densité (40 points), mie (30 points), aspect extérieur (15 points) et goût (15 points);
– une épreuve cognitive dont les critères sont : la croûte (couleur, texture) ; la mie (couleur, alvéoles) et l’acceptabilité générale.

Table des matières
INTRODUCTION 
I. SYNTHESE BIBLIOGRAPHIQUE 
I.1. CARACTERISTIQUES BOTANIQUES DU MANIOC
I.1.1. Systématique
I.1.2. Caractéristiques morphologiques de la plante
I.1.3. Aire géographique et exigences écologiques
I.2. CULTURE ET PRODUCTION DU MANIOC
I.2.1. En Afrique et dans le monde
I.2.2. Cas particulier du Sénégal
I.2.2.1. Matériel végétal
I.2.2.2. Production régionale et système de culture du manioc
I.3. UTILISATIONS POST-RECOLTE DU MANIOC
I.3.1. Alimentation humaine
I.3.2. Autres utilisations
I.4. IMPORTANCE ALIMENTAIRE DU MANIOC
I.5. COMPOSITION DES RACINES DE MANIOC
I.5.1. Constitution morphologique
I.5.2. Principaux constituants chimiques
I.5.3. Composés cyanogènes
I.5.3.1. Structure des glucosides cyanogénétiques
I.5.3.2. Biosynthèse et biodégradation des glucosides cyanogénétiques
I.6. TOXICITE DES COMPOSES CYANOGENES
I.6.1. Pathologies liées aux composés cyanogènes
I.6.1.1. Intoxications aigües
I.6.1.2. Intoxications chroniques
I.6.2. Traitements
I.7. TRANSFORMATION ALIMENTAIRE DU MANIOC
I.7.1. Principales étapes de la transformation
I.7.2. Produits de la transformation alimentaire
I.7.2.1. Détoxification des produits transformés
I.7.2.2. Qualité microbiologique des produits transformés
I.8. TECHNIQUES DE DOSAGE DES COMPOSES CYANOGENES
I.8.1. Etapes communes
I.8.2. Principales méthodes de quantification du cyanure total
I.8.2.1. Méthode de titration alcaline (Argentométrie)
I.8.2.2. Méthode spectrophotométrique
I.8.2.3. Méthodes électrochimiques
I.8.2.4. Comparaison de différentes méthodes de détermination du cyanure
II. MATERIEL ET METHODES
II.1. MATERIEL
II.2. METHODES
II.2.1. Diagnostic de la filière manioc au Sénégal
II.2.2. Elaboration de produits primaires (farine et cossettes)
II.2.3. Essais de préparation produits secondaires à base de manioc : couscous, arraw, mbouraké, pain
II.2.4. Tests sensoriels des produits d’essais
II.2.5. Analyses chimiques et microbiologiques
II.2.6. Dosage des ions cyanures
II.2.6.1. Méthode par distillation
II.2.6.2. Méthode par microdiffusion
II.2.6.3. Etapes de validation de la méthode par microdiffusion
II.2.6.4. Quantification de la teneur en cyanures totaux
II.2.7. Traitement statistique des données
III. RESULTATS ET DISCUSSIONS 
III.1. RESULTATS DU DIAGNOSTIC
III.1.1. Situation de la transformation du manioc
III.1.1.1. Approvisionnement et disponibilité de la matière première
III.1.1.2. Transformation artisanale
III.1.1.3. Transformation semi-industrielle
III.1.2. Situation de la commercialisation
III.1.3. Situation de la consommation
III.1.4. Atouts et contraintes de la filière manioc
III.1.4.1. Les atouts
III.1.4.2. Les contraintes
III.1.5. Axes de valorisation du manioc au Sénégal
III.2. LES PRODUITS PRIMAIRES
III.2.1. Analyse chimique de la farine de manioc
III.2.2. Modifications biochimiques au cours de la conservation de la farine
III.2.2.1. Activité de l’eau
III.2.2.2. Résultats chimiques et microbiologiques
III.3. LES PRODUITS SECONDAIRES
III.3.1. Caractéristiques sensorielles des produits locaux
III.3.1.1. Couscous
III.3.1.2. Arraw
III.3.1.3. Mbouraké
III.3.2. Caractéristiques technologiques et sensorielles au cours de la panification
III.3.2.1. Caractéristiques chimiques et technologiques des farines de blé et de manioc
III.3.2.2. Propriétés technologiques et rhéologiques des formulations de pâte blé-manioc
III.3.2.3. Propriétés boulangères des formulations de pâte
III.3.2.4. Analyse sensorielle des pains obtenus
III.4. DOSAGE DES IONS CYANURES
III.4.1. Paramètres de validation de la méthode par la microdiffusion
III.4.1.1. Sélectivité de la méthode (effet de matrice)
III.4.1.2. Test de recouvrement
III.4.1.3. Cinétique de la microdiffusion
III.4.1.4. Linéarité
III.4.1.5. Fidélité
III.4.1.6. Limites de quantification (LQ) et de détection (LD)
III.4.2. Comparaison de la méthode par distillation et celle par microdiffusion
III.4.3. Teneur en cyanures des échantillons de manioc
III.4.3.1. Organes de la plante de manioc
III.4.3.2. Produits transformés du manioc
III.4.4. Influence des procédés de transformation sur la qualité des produits transformés
CONCLUSION GENERALE 
REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES 
ANNEXES 

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