Soutenance mémoire
Description botanique
Solanum tuberosum variété « diamondra » est une plante herbacée vivace par ses tubercules féculents. Chaque tubercule, de forme variée, possède une chair et une peau jaunâtres, aux yeux rouges, enfoncés, disposés selon une spirale sur un pôle non basal appelé couronne. Le rhizome s’insère sur le pôle basal large légèrement déprimé. La germination de la pomme de terre est caractérisée par le développement des bourgeons se trouvant sur les tubercules quand les conditions sont favorables. Par ailleurs, planté dans le sol, le tubercule germé donne des pousses formées de deux parties :
– une partie aérienne composée par des tiges, des rameaux et des feuilles ;
– une partie souterraine constituée par des racines adventives et des tiges souterraines appelées stolons. Au bout d’un certain temps de végétation, ces stolons se renflent à l’extrémité et se différencient en ébauche de tubercules.
Les feuilles sont alternes, de type composé, imparipenné, constitué de 3 à 7 folioles insérées le long d’un pétiole qui se termine par une foliole. Les tiges aériennes sont à section triangulaire et au nombre de 3 à 20 par pied (figure n° 1). Les fleurs sont dispersées sur une inflorescence en cyme bipare porté par un pédoncule de longueur moyenne fixé au sommet de la tige. La fleur est pentamère, formée par 5 sépales et 5 pétales soudés à leur base avec 5 étamines libres et un pistil à un seul style. Le fruit est une baie de forme sphérique ou ovoïde de 1 à 32 cm de diamètre, de couleur verte jaunissant à maturité. Il contient généralement plusieurs graines qui baignent dans une pulpe mielagineuse (ROSSIGNOL et al, 1996).
Les industries agroalimentaires
Les produits d’hydrolyse ( sirop de glucose, malto-dextrine) et d’isomérisation ( iso glucose, fructose) sont employés pour leur pouvoir sucrant et anticristallisant et leur hydroscopicité dans la confiserie chocolaterie, biscuiterie, pâtisserie et dans les industries des confitures, des desserts et entremets. Les amidons natifs ou modifiés sont utilisés comme ingrédients ou additifs agents de texture grâce à leur pouvoir liant épaississant ou gélifiant. En biotechnologie industrielle, l’amidon constitue une source de nouvelles productions alimentaires. A partir du sirop de glucose obtenu après hydrolyse enzymatique, on peut produire de l’éthanol, des cyclo-dextrines et des polyols. Les polyols possèdent un pouvoir sucrant faible, une faible réponse glycémique et insulinique ; le sorbitol sert à la fabrication de vitamine C et de plastifiant. Les cyclo-dextrines sont des agents chélatants pour stabiliser les arômes et pour désamériser les jus d’agrume. Elles sont également utilisées comme « pièges » à cholestérol pour fabriquer les beurres allégés ou encore pour la décaféïnisation ( ANSART, 1988 ; VINCENT, 1989 ; FABIENNE et RAMES, 1996).
Pouvoir fermentaire de la levure
Comme toutes les cellules vivantes, les levures fabriquent de multiples enzymes qui rendent possibles les réactions chimiques qui expliquent la fermentation. Büchner en 1987 a découvert qu’en absence de levures avec un produit secrété par elle ( diastase), la fermentation alcoolique se faisait. C’est donc par la diastase ( enzyme) produite par les levures que se fait la fermentation. Parmi ces enzymes, on distingue la sucrase, la maltase et la zymase :
La sucrase, secrétée en abondance par la levure, provoque l’inversion du saccharose
La maltase est l’enzyme qui invertit le maltose
La zymase constitue la principale enzyme qui catalyse la transformation des sucres ( glucose, fructose) en éthanol et en dioxyde de carbone ; même en milieu très concentré ( sirop 75%). Elle comprend deux unités dont l’apo-zymase qui est une endo-enzyme, et la cozymase qui est une exo-enzyme. Cette dernière joue un rôle important dans la formation de l’alcool (MARILLER, 1951 ; ANONYME6 ; POL, 2001).
Analyses des courbes des concentrations en fonction du temps
Dans tous les cas, on a constaté : La diminution de la concentration en substrat qui est inversement proportionnelle à la croissance de la biomasse et de la formation d’alcool. L’absence de la phase de latence au début de la fermentation due à la pré-culture La dépendance significative de la durée de la phase stationnaire de l’obtention du produit aux conditions expérimentales. L’existence des phases stationnaires là où il existe un équilibre entre la croissance en biomasse et celle de la disparition des vieilles cellules ( taux de croissance µ=o) (figures 16a à 28a).
Influence de la température
L’optimum de rendement en éthanol 90,05% a été atteint à la température 30°C. Une moindre variation de la température ( augmentation ou diminution) a affecté aussi bien la croissance cellulaire que la dégradation du substrat ou la production d’ éthanol ( figure 22a). On peut donc conclure que, la température 30°C a été l’optimum favorable à l’activité fermentaire de la levure Saccharomyces cerevisiae cultivée en discontinu.
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Table des matières
INTRODUCTION
ETUDE BIBLIOGRAPHIQUE
I-LA POMME DE TERRE
I-1-Etude ethno-botanique
I-1-1-Systématque
I-1-2-Historique
I-1-3-Description botanique
I-2-Productions mondiale et nationale de pomme de terre
I-3-Géographie culturale et la production de pomme de terre à Madagascar
II- AVANTAGES ET UTILISATIONS DE LA POMME DE TERRE
II-1-Usages alimentaires
II-1-1-Dans l’alimentation humaine
II-1-2-Dans l’alimentation animale
II-2-Intérêts nutritionnels
II-3-Fonctions thérapeutiques
II-4-Utilisations industrielles
II-4-1-Les industries des papiers, cartons et de colles
II-4-2-L’industrie textile
II-4-3-Les industries agroalimentaires
II-4-4-Les industries chimiques et pharmaceutiques
II-4-5-Autres utilisations
II-5-Biotechnologie environnementale
III- L’AMIDON
III-1-Structure et caractéristiques
III-1-1-L’amylose
III-1-2-L’amylopectine
III-2-Métabolisme de l’amidon
III-2-1-Synthèse enzymatique de l’amidon
III-2-2-Hydrolyse enzymatique de l’amidon
III-2-2-1-L’ α-amylase
III-2-2-2-La β-amylase
III-2-2-3-La glucamylase
III-2-2-4-L’isoamylase-pullulanase
III-3-Les produits d’hydrolyse
IV- LA FERMENTATION
IV-O-Généralités
IV-1-La fermentation alcoolique
IV-1-1-Les agents de la fermentation alcoolique
IV-1-2-La levure : Saccharomyces cerevisiae
IV-1-2-1-Généralités
IV-1-2-2-Pouvoir fermentaire de la levure
IV-1-2-3 Biochimie de la fermentation chez Saccharomyces cerevisiae, voie d’Embden-Meyerhof-Parnas
IV-1-3-Les produits de la fermentation alcoolique
IV-2-Biotechnologie de la fermentation
IV-2-1-Le substrat
IV-2-2-La souche
IV-2-3-Le produit
MATERIELS ET METHODES
HYDROLYSE ENZYMATIQUE PAR LA METHODE DE MALTAGE
I- TRANSFORMATION DE LA POMME DE TERRE EN FARINE
I-1-Principe
I-2-Matériel végétal et appareillage
I-3-Methodes
II- DETERMINATION DU TAUX D’HUMIDITE DE LA FARINE
II-1-Principe
II-2-Appareillage
II-3-Mode opératoire
II-4-Expression des résultats
III- DETERMINATION DE LA TENEUR EN AMIDON DE LA FARINE PAR LA METHODE D’EWERS
III-1-Principe
III-2-Matériels
III-3-Méthodes
III-3-1-Préparation des solutions
III-3-2-Détermination du pouvoir rotatoire total P
III-3-3-Determination du pouvoir rotatoire P’des substances solubles dans l’éthanol
III-4-Expression des résultats
IV- METHODE DE MALTAGE
IV-1-Principe
IV-2-Méthodes
IV-2-1-Préparation du lait de malt
IV-2-1-2-Mode opératoire
IV-2-2-Dosage des sucres réducteurs par la méthode de SUMNERHOWELL
IV-2-2-1-Principe
IV-2-2-2-Matériels
IV-2-2-3-Réactifs.
IV-2-2-4-Mode opératoire
IV-2-3-Hydrolyse
IV-2-3-1-Gélification de la farine
IV-2-3-2-Hydrolyse de la farine gélifiée par le lait de malt
IV-2-3-3-Dosage des sucres réducteurs formés
IV-2-3-4-Obtention du sirop de glucose
IV-3-Optimisation des paramètres
IV-4-Expression des résultats
IV-4-1-Gamme étalon de glucose
IV-4-2-Teneur en sucres réducteurs de la farine
IV-4-3-Rendements d’hydrolyse
FERMENTATION ALCOOLIQUE
I-PRINCIPE
II- MATERIELS
II-1-Le bioréacteur
II-2-Le milieu de culture
II-3-La souche
III- MODE OPERATOIRE
III-1-Stérilisation des matériels
III-2-Préculture
III-3-Culture discontinue de Saccharomyces cerevisiae
III-4-Mésure par turbidimétrie
III-5-Mésure par détermination du poids sec
III-6-Dosage des sucres résiduels
III-7-Optimisation des paramètres
IV- EXPRESSION DES RESULTATS
IV-1- Mésure de l’absorbance par turbidimétrie
IV-2- Détermination du poids sec : biomasse
IV-3- Détermination du coefficient de corrélation biomasse-absorbance
IV-4-Expressions des cinétiques de transformation en système discontinu
RESULTATS ET DISCUSSION
I- FARINE DE POMME DE TERRE ET SES CARACTERISTIQUES
I-1-Taux de la farine de pomme de terre
I-2-Taux d’humidité de la farine
I-3-Teneur en amidon de la farine
II- HYDROLYSE ENZYMATIQUE DE LA FARINE
II-1-Gamme étalon de glucose
II-2-Concentrations en sucre réducteur
II-3-Interprétation des résultats
II-3-1-Optimisation de la concentration initiale en substrat
II-3-2-Optimisation de la température et pH
II-3-3-Optimisation de la vitesse d’agitation et pH
II-4-Conclusion
III- FERMENTATION ALCOOLIQUE
III-1-Le coefficient de corrélation biomasse-absorbance
III-2-Mésure des sucres résiduels, de la biomasse et du produit en fonction des conditions expérimentales(optimisation)
III-3-Interprétation des résultats
III-3-1-Analyse des courbes des concentrations en fonction du temps
III-3-1-1-Evolution de la concentration en substrat
III-3-1-2-Evolution de la concentration en biomasse
III-3-1-3-Evolution de la concentration en éthanol
III-3-2-Evolution des vitesses spécifiques
III-3-3-Analyse des courbes des concentrations en fonction des conditions expérimentales (optimisation)
III-3-3-1-Influence de la concentration initiale en substrat
III-3-3-2-Influence de la vitesse d’agitation
III-3-3-3-Influence de la température
III-3-3-4-Analyse du rendement en éthanol.
III-4-Conclusion
IV- COMPARAISON AVEC D’AUTRES ETUDES
CONCLUSION GENERALE
REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES
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