LES MOISISSURES ET MYCOTOXINES

LES MOISISSURES ET MYCOTOXINES

Disponibilité en eau ou activité en eau (Aw) et la température

L’Aw est un paramètre qui permet de quantifier la quantité d’eau disponible et qui dépend à la fois des caractéristiques chimiques et physiques du substrat. Elle varie entre 0 (toute l’eau est retenue) et 1 (eau libre). Les différentes moisissures ont des conditions optimales de développement qui leur sont propres aussi bien pour les températures que pour l’Aw. C’est le cas des champignons du genre Aspergillus qui se développent normalement dans des milieux où l’aw est faible et les températures importantes. De ce fait, on retrouve des infestations par Aspergillus flavus plus fréquemment dans les maïs cultivés dans des conditions de sécheresse et de chaleur. De même, les espèces du genre Penicillium, une moisissure très répandue prolifèrent dans des conditions optimales spécifiques représentées par une Aw relativement faible et des températures basses. Ces deux premiers genres se développent donc dans des conditions de faible Aw (voisines de 0,7 à 25°C). En conséquent, ils sont considérés comme des champignons d’entreposage.

Au contraire, les champignons du genre Fusarium sont généralement considérés comme des moisissures des champs puisque leurs conditions optimales de développement sont représentées par une humidité importante (Aw supérieure à 0,9) durant la période de floraison des cultures. Toutefois, ces principes ne sont pas fixes et c’est pour cela que l’on retrouve, par exemple, des champignons du genre Fusarium qui prolifèrent et produisent des mycotoxines dans certaines conditions que l’on retrouve durant le stockage (Reboux, 2006). Comme pour les moisissures du genre Fusarium, Claviceps (ou ergot) contamine les plantes au champ. Un temps frais et humide favorise son développement en permettant la germination des sclérotes (organe de conservation de taille et de forme variables) et la production de spores, et en prolongeant la période pendant laquelle les fleurons (petites fleurs élémentaires) restent ouverts sur les plantes (Peet et al., 1991).

Conditions propices à la contamination fongique

Non seulement la contamination fongique des denrées alimentaires entraîne une modification de la valeur nutritive et de la qualité organoleptique de la denrée alimentaire, mais surtout entraîne, dans certains cas, la présence de mycotoxines. Même s’il y a eu contamination fongique, la présence de mycotoxines dans le produit agricole n’est pas obligatoire. En effet, les conditions de croissance des moisissures diffèrent des conditions de mycotoxinogénèse. Chaque espèce ou isolat croît dans des conditions spécifiques d’humidité et de température. Ces conditions optimales de croissance peuvent différer de leurs optima de production de mycotoxines. Par exemple, A. carbonarius montre un optimum de croissance entre 30°C et 35°C alors que le maximum de production d’OTA de cette souche se situe à des températures comprises entre 15°C et 20°C (Mitchel et al., 2004).

Lorsque les conditions environnementales le permettent, les moisissures produisent, par l’intermédiaire d’un métabolisme secondaire, des mycotoxines au sein des végétaux. Le métabolisme secondaire diffère du primaire par la nature aléatoire de son activation et par la grande diversité des composés formés et la spécificité des souches impliquées. La production de mycotoxines répond donc à des signaux issus de l’environnement qui correspondent ou non à ceux favorables à la croissance de la moisissure en cause (Yiannikouris et Jouany, 2002). En effet, il est important de souligner que les conditions les plus favorables à la prolifération des moisissures pourraient ne pas coïncider avec les conditions optimales pour la formation des mycotoxines en laboratoire. Par exemple, certains auteurs ont observé que des moisissures de genre Fusarium prolifèrent à des températures comprises entre 25 et 30°C sans produire beaucoup de mycotoxines, alors qu’à des températures proches de 0°C une grande quantité de mycotoxines est produite par une population minime de moisissures. Dans une moindre mesure ces résultats sont corroborés par d’autres études.

Par exemple, la courbe de croissance du champignon du genre Aspergillus dépendant de l’activité hydrique et de la température ne coïncide pas précisément avec la courbe de production de l’aflatoxine qui est un de ses métabolites secondaires. Ainsi, alors que les conditions optimales de croissance pour la moisissure est de 36°C et une Aw de 0,95, celle de la production d’aflatoxine est de 33°C et une Aw de 0,99 (Pfohl-Leszkowicz, 2001).

Prévalence et distribution de la contamination

Des échantillons ont été recueillis dans chaque district et dans les champs (30 villages / district et 3 échantillons / village) en 2009 et 2010. La contamination avant récolte a été estimée à la récolte, alors que les échantillons pour la contamination post-récolte ont été prélevés dans les greniers des mêmes agriculteurs à un intervalle mensuel de 3 mois. Les villages de chaque district ont été classés en zones sûres, acceptables, à risque modéré et à haut risque en fonction des niveaux d’AFB1 avant récolte. La région de Kayes a enregistré le plus d’échantillons contaminés (77 %), suivies par la région de Kolokani (55,6 %) et de Kita (45,6 %) selon les valeurs moyennes de 2009 et 2010. Les concentrations de toxines à la récolte étaient comparativement moins élevées à Kayes au cours des deux années. En outre, Kayes avait plus de villages sous des limites sûres et acceptables par rapport à Kolokani et Kita. D

ans l’ensemble, 46 des 90 villages des trois districts ont des limites acceptables pour la toxine pré-récolte. De plus, 12 villages de Kolokani étaient dans la catégorie à risque élevé (teneur en aflatoxines > 100 μg / kg). Une augmentation des niveaux de toxines a été notée avec la période de stockage pendant les deux années. Par comparaison, les niveaux de toxines après stockage ont été les moins élevés à Kayes en 2009. Kayes a également enregistré moins de niveaux d’AFB1 en 2010 après Kita. Nos résultats indiquent que Kayes est relativement sûr par rapport à Kita et Kolokani dans la contamination par l’aflatoxine avant la récolte. Les causes des variations de la contamination pré-récolte dans tout le district et les causes de l’augmentation post-récolte du problème sont en discussion (Waliyar et al., 2014).

Règlementation et impact économique liés aux mycotoxines

A l’heure actuelle, les mycotoxines les plus préoccupantes sont réglementées (aflatoxines, ochratoxine A, fumonisines et zéaralénone…). En ce qui concerne l’alimentation humaine, le règlement européen (CE) N°1881 / 2006 en date du 19 décembre 2006 (JOCE du 20/12/2006), concerne les teneurs maximales pour un certain nombre de contaminants présents dans les denrées alimentaires. Ce texte dépasse le cadre des contaminations par les mycotoxines. Les articles n°7 et de 21 à 38 concernent plus spécifiquement les mycotoxines. Le règlement (CE) No1126/2007 de la commission du 28 septembre 2007 modifiant le règlement (CE) no 1881/2006, porte sur la fixation de teneurs maximales pour certains contaminants dans les denrées alimentaires en ce qui concerne les toxines de Fusarium dans le maïs et les produits à base de maïs. Ce dernier a été modifié par le règlement (CE) N°105/2010 de la commission du 5 février 2010, portant sur fixation de teneurs maximales pour certains contaminants dans les denrées alimentaires (épices) en ce qui concerne l’ochratoxine A. Concernant les aflatoxines, la commission réunie le 26 février 2010 a émis un nouveau rapport (No165/2010) portant sur la fixation de teneurs maximales pour certains contaminants dans les denrées alimentaires (Arachides, noix et d’autres oléagineux) en ce qui concerne les aflatoxines. (Hadjeba-Medjdoub, 2012).

La réglementation doit aussi prendre en compte d’autres aspects politiques et économiques. La FAO (Food and Agriculture Organisation) estime qu’environ un quart des récoltes de la planète de produits alimentaires est susceptible d’être contaminé par les mycotoxines soit environ 1000 millions de tonnes par an. Il est très difficile d’évaluer de manière sûre la perte économique due aux mycotoxines (Wu, 2011). La FDA (US Food and Drug Administration), à partir d’un modèle, a évalué la perte aux États-Unis due aux aflatoxines, DON et fumonisines, à 392 millions de dollars (CAST, 2003). Plus la réglementation est stricte et plus la quantité de matières premières à jeter sera importante. Cela peut créer de graves problèmes économiques aux pays exportateurs de produits agricoles, problèmes à évaluer et à comparer avec le risque mycotoxique. L’adoption des normes proposées par le Codex alimentarius par certains pays peu développés est un exercice difficile mettant en oeuvre un équilibre entre nutrition et santé que les pays développés ont du mal à percevoir. Afin d’éviter une réglementation trop stricte, celle-ci est toujours en évaluation dans certains pays (Jard, 2009). Les pays en voie développement souffrent le plus de l’impact de l’application de la réglementation par les agences européennes et internationales. Les pertes économiques pour les pays en développement sont variées.

Table des matières

INTRODUCTION GENERALE
CHAPITRE I  ÉTUDE BIBLIOGRAPHIQUE :
GÉNÉRALITÉS SUR LES MOISISSURES ET MYCOTOXINES, LA PRODUCTION DE BIOCHAR ET LA NOIX DE CAJOU
1.GENERALITES SUR LES MOISISSURES ET MYCOTOXINES
1.1. Caractéristiques morphologiques des champignons filamenteux
1.2. Dissémination
2.PROLIFERATION DES MOISISSURES
2.1. Disponibilité en eau ou activité en eau (Aw) et la température
2.2. Acidité du milieu
2.3. Teneur en oxygène du milieu
2.4. Action des insectes
3.CONDITIONS PROPICES A LA CONTAMINATION FONGIQUE
LES MYCOTOXINES
1.GENERALITES SUR LES MYCOTOXINES
2.ÉTUDE DE LA CONTAMINATION DE L’ARACHIDE PAR L’AFLATOXINE AU MALI
2.1. Présentation des zones de cultures d’arachide au Mali
2.2. Prévalence et distribution de la contamination
3.Exposition 
4.DIFFERENTS TYPES DE MYCOTOXINES
4.1. Aflatoxines
4.1.1. Exposition de l’homme aux aflatoxines
4.1.2. Toxicocinétique des aflatoxines
4.2. Ochratoxines
4.2.1. Exposition de l’homme aux ochratoxines
4.2.2. Toxicocinétique des ochratoxines
5.EFFETS DES MYCOTOXINES SUR LA SANTE DES RUMINANTS
6.REGLEMENTATION ET IMPACT ECONOMIQUE LIES AUX MYCOTOXINES
7.REDUCTION DES MYCOTOXINES DANS LES ALIMENTS
7.1. Stratégie préventive (contrôle de développement des moisissures)
7.2. Pratiques aux champs pour limiter la contamination fongique
7.3. Pratiques de stockage
9.MECANISME DE L’ELIMINATION DES MYCOTOXINES PAR ADSORPTION
9.1. L’adsorption physique
9.2. L’adsorption chimique
9.3. Isothermes d’adsorption
9.3.1. Isotherme d’adsorption de Langmuir
9.3.2. Isotherme d’adsorption de Freundlich
9.4. Modèles cinétiques d’adsorption
9.4.1. Modèle cinétique de pseudo premier ordre
9.4.2. Modèle cinétique de pseudo deuxième ordre
PRODUCTION DE BIOCHAR PAR PYROLYSE
1.GENERALITES SUR LA PYROLYSE
1.1. METHODES DE PYROLYSE
1.2. MATIERES PREMIERES
1.3. TYPES DE PYROLYSEURS
2.1. RISQUES LIES A LA PRODUCTION DE BIOCHAR
2.1.1. Gaz inflammables
2.1.2. Monoxyde de carbone
2.1.3. Fumée et particules
2.1.4. Poussière
2.1.5. Exemples de points critiques dans production de biochar
2.2. TECHNOLOGIE DE PRODUCTION DE BIOCHAR
2.3. Type de matières premières
2.4. FACTEURS INFLUENÇANT LA PRODUCTION ET LES CARACTERISTIQUES DU BIOCHAR
2.4.1. Type de biomasse
2.4.2. Préparation de la biomasse
2.4.3. Températures de production
2.4.4. Ratio H/C organique
2.4.5. Temps de séjour
2.4.6. Taux de chauffage
2.4.7. Niveau d’oxygène
3.PROPRIETES PHYSICO-CHIMIQUES DU BIOCHAR
3.1. Structure et composition
3.2. pH
3.3. Ratios H/C, O/C
3.4 Surface spécifique
3.5. Porosité
3.6. Densité des biochars
3.7. CEC (capacité d’échanges cationiques)
4.EFFETS DU BIOCHAR DANS LE SOL
4.1. Influence sur la structure du sol
4.2. Influence de la distribution des pores du biochar sur les propriétés physiques des sols
4.3. Influence du biochar sur la rétention d’eau
4.4. Influence du biochar sur la rétention des éléments nutritifs
4.5. Influence du biochar sur la capacité d’échange de cations (CEC)
4.6. Influence du biochar sur la teneur en carbone dans le sol
4.7. Influence du biochar sur la biologie du sol
4.7.1. Influence du biochar sur les microorganismes bénéfiques
4.7.2. Influence du biochar sur les microorganismes pathogènes
4.7.3. Influence du biochar sur la faune du sol
4.7.4 Influence du biochar sur le système racinaire
5.UTILISATION DU BIOCHAR EN AGRICULTURE
GENERALITES SUR LA NOIX DE CAJOU
1.INTRODUCTION ET HISTORIQUE DU CAJOU
2.VARIETES DE CAJOU
2.1. Classification commerciale des noix par leur taille
2.2. Résistance aux maladies et nuisibles
3.CULTURE DE LA NOIX DE CAJOU
4.UTILISATION DE L’AMANDE
5.PRINCIPALES ZONES DE PRODUCTION DE NOIX DE CAJOU DANS LE MONDE
6.SECTEUR DE LA PRODUCTION DE NOIX DE CAJOU AU MALI
7.INDUSTRIE DE TRANSFORMATION DE L’ANACARDE
7.1. Critères de qualités des noix de cajou
7.1.1. Rendement en amandes ou Out-turn
7.1.2. Taux de défaut
7.1.3. Taux de grainage
7.1.4. Taux d’humidité (amandes mouillées
7.2. Technologie d’extraction des amandes
7.2.1. Nettoyage des noix
7.2.2. Trempage
7.2.3. Torréfaction
7.2.4. Décorticage (manuel et automatique)
7.2.5. Séchage
7.2.6. Épluchage
7.2.7. Conditionnement
8.NORMES DE QUALITE DES AMANDES A L’EXPORTATION
9.VOIES DE VALORISATION DES COPRODUITS DE LA FILIERE CAJOU
9.1. Valorisation de la coque de cajou
9.2. Extraction du baume de cajou
9.2.1. Procédés d’extraction par torréfaction rapide (flash torréfaction)
9.2.2. Procédés d’extraction à la vapeur surchauffée
9.2.3. Procédés d’extraction au CO2 supercritique
9.2.4. Procédés d’extraction du baume par solvants
CHAPITRE II : MATÉRIELS ET MÉTHODES PRETRAITEMENT DES COQUES, PRODUCTION DE BIOCHAR ET CARACTERISATION
1.PRETRAITEMENT DE LA COQUE DE CAJOU PAR EXTRACTION DU BAUME
1.1. Extraction à l’Accelereted Solvent Extractor (ASE)
1.2 Extraction par utilisation de la rampe à pression atmosphérique
2.PRODUCTION DE BIOCHAR
3.CARACTERISATION DES DIFFERENTS BIOCHARS
3.1. Mesure de l’humidité
3.2. Détermination de la teneur en cendres
3.3. Détermination de la teneur en matières volatiles
3.4. Détermination du pH
3.5. Analyse élémentaire (CHN)
3.6. Analyse thermogravimétrique (ATG)
3.7. Caractérisation de la surface spécifique
3.8. Caractérisation de la surface par microscopie électronique à balayage
ESSAIS D’ADSORPTION DES MYCOTOXINES SUR LES BIOCHARS
1.PREPARATION DE LA SOLUTION DE DILUTION DES MYCOTOXINES
2.PREPARATION DES DIFFERENTES PHASES MOBILES POUR LA DETECTION DES MYCOTOXINES (AFLATOXINES ET OTA)
2.1. Préparation de la phase mobile-Aflatoxine
2.2. Préparation de la phase mobile-OTA
3.PROCEDURE D’ADSORPTION DES MYCOTOXINES
3.1. Adsorption des mycotoxines par filtration
3.2. Adsorption par agitation
3.2.1. Etude de l’effet de la température de production du biochar surl’adsorption des mycotoxines
3.2.2. Étude l’effet de la masse de biochar utilisée sur l’adsorption des mycotoxines
3.2.3. Étude de l’effet du pH sur l’adsorption des mycotoxines
3.2.4. Étude de l’effet du temps de contact sur l’adsorption des mycotoxines
3.3. Étude des isothermes d’adsorption des mycotoxines
4.ANALYSE DES MYCOTOXINES PAR HPLC
4.1. Ochratoxine A
4.2. Aflatoxines
ESSAIS DES BIOCHARS SUR LES MOISISSURES TOXINOGENES
1.PREPARATION DU MILIEU DE CULTURE
2.ESSAIS BIOCHAR SUR MOISISSURES TOXINOGENES
2.1. Essais par dispersion, en tas et par confrontation
2.2. Essais par immersion de biochar le milieu PDA
2.3. Essais par inoculation de biochar dans la suspension de spores avant ensemencement
CHAPITRE III : RÉSULTATS PRODUCTION ET CARACTÉRISATION DES BIOCHARS PRETRAITEMENT, PRODUCTION ET CARACTERISATION DES BIOCHARS
1.EXTRACTION DU BAUME (CNSL) AVEC UN EXTRACTEUR DE SOLVANT ACCELERE (ACCELERETED SOLVENT EXTRACTOR, ASE)
2.EXTRACTION DU BAUME (CNSL) A LA RAMPE A PRESSION ATMOSPHERIQUE
3.PRODUCTION DE BIOCHAR ET CARACTERISATION
3.1. Analyse immédiate
3.2. Analyse élémentaire
3.3. Analyse thermogravimétrique (ATG)
3.4. Surface spécifique et volume microporeux
3.5. Microscopie électronique à balayage (MEB)
3.6. Infrarouge à transformé de Fourier (IRFT)
CONCLUSION
CHAPITRE IV APPLICATION DES BIOCHARS POUR L’ADSORPTION DES MYCOTOXINES (AFLATOXINES ET OCHRATOXINE A) ET ÉTUDE DE LEURS EFFETS SUR LES MOISISSURES TOXINOGÈNES RESULTATS DE L’ADSORPTION DES MYCOTOXINES
1.RESULTATS DE L’ADSORPTION DES MYCOTOXINES PAR FILTRATION
2.RESULTATS DE L’ADSORPTION DES MYCOTOXINES PAR AGITATION
2.1. Effets de la masse de biochar utilisée et de la température de pyrolyse sur l’adsorption des mycotoxines
2.2. Effets du pH sur l’adsorption des mycotoxines
2.3. Effets du temps de contact sur l’adsorption des mycotoxines
3.ÉTUDE DES ISOTHERMES D’ADSORPTION
4.CINETIQUE D’ADSORPTION
EFFET DU BIOCHAR SUR LES MOISISSURES TOXINOGENES
CONCLUSION GENERALE
PERSPECTIVES
REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES

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