Soutenance mémoire
Le mot biogène signifie « engendré par la vie». L’appellation « amine biogène » est donc donnée pour toutes les amines provenant du métabolisme de cellules vivantes : animales, végétales ou microbiennes. Dans le domaine alimentaire, les amines biogènes résultent de la décarboxylation d’acides aminés, de l’amination de cétones ou d’aldéhydes, ou de l’hydrolyse de composés azotés par des enzymes endogènes ou exogènes. On les retrouve souvent dans la nourriture humaine en quantité parfois considérable lors de l’altération de certains aliments tels que la viande, le poisson, les produits fermentés, les boissons alcoolisées (vin rouge), les fruits et les légumes (banane, noix de coco). Ainsi le taux d’amines biogènes est un indicateur de la fraicheur des aliments. Elles peuvent être considérées comme des traceurs de la dégradation des aliments, et plus particulièrement des aliments riches en protéines. Les principales amines biogènes trouvées dans les produits alimentaires [1] sont : La tyramine, l’histamine, la putrescine, la cadavérine, l’agmatine, la spermine, la Spermidine, la tryptamine, la phényléthylamine. Ces amines biogènes à dose normale jouent un rôle vital dans le corps. Elles sont impliquées dans la croissance des cellules, des tissus et des organes. Elles jouent un rôle notable dans des fonctions physiologiques telles que la régulation de la température corporelle, le pH de l’estomac et l’activité cérébrale [1].Les amines biogènes sont donc très importantes surtout durant les périodes de croissance des tissus si elles sont présentes en petite quantité. Leur utilisation à cet égard est fortement influencée par certaines conditions physiologiques. En plus, le corps produit aussi ses propres amines biogènes, différentes parties du corps en contiennent des quantités variées. Les amines biogènes peuvent devenir toxiques. Elles sont entre autres responsables de pseudo-allergies alimentaires et seraient la deuxième cause d’intoxication alimentaire en Europe [2]. Cependant cette toxicité varie en fonction de leur concentration et de leur nature. Elles sont à l’origine d’intoxications directes ou indirectes du système nerveux ou du système vasculaire humain [1]. La tyramine, la tryptamine et la phényléthylamine sont impliquées dans les crises d’hypertension [3,4]. En générale, les amines biogènes peuvent provoquer des urticaires, des maux de tête, des nausées, de l’hypotension, des palpitations cardiaques, des hémorragies intracérébrales et des chocs anaphylactiques spécialement si de l’alcool et des monoamines oxydases ont été ingérés au même moment [5]. La putrescine et la cadavérine jouent un rôle important dans l’intoxication alimentaire en renforçant la toxicité de l’histamine [6] qui provoque elle-même des réactions allergiques pouvant conduire jusqu’à la mort [7]. Le taux d’amines biogènes dans les aliments faisant l’objet de réglementation, il faut donc des laboratoires accrédités appliquant des méthodes de dosage approuvées pour contrôler leur teneur dans les aliments. A ce jour, plusieurs procédés de détermination qualitative et quantitative des amines biogènes ont été élaborés [8].
ETUDE BIBLIOGRAPHIQUE
Amines biogènes
Définition et origine
Les amines biogènes sont des composés azotés très répandus chez les animaux et les végétaux. Elles sont synthétisées majoritairement par les bactéries lactiques pendant la maturation. Elles sont principalement produites par décarboxylation d’acides aminés due à l’action d’enzymes microbiennes. Elles peuvent résulter également de l’hydrolyse de composés azotés ou de l’amination de cétone ou d’aldéhyde. Ces derniers réagissent avec l’ammoniaque et l’hydrogène en présence d’un catalyseur pour former des amines primaires, secondaires ou tertiaires. Nous avons ci-dessous un exemple de réaction d’amination conduisant à la formation d’amines biogènes.
R-CO-R’ + NH3 + H2 → R-CH-NH2 + H2O
Classification et structure
Les principales amines biogènes rencontrées dans les aliments peuvent être classées en trois catégories suivant leurs structures biochimiques. Ainsi on distingue:
➤ Les amines aliphatiques
Exemple : Putrescine, Cadavérine, Spermine, Spermidine et Agmatine
➤ Les amines aromatiques :
Exemple : Tyramine, Phényléthylamine
➤ Les amines hétérocycliques :
Exemple : Histamine, Tryptamine .
Les amines biogènes dans l’alimentation
Les amines biogènes sont présentes dans tous les produits ayant subi un processus de putréfaction non maitrisé. Il existe des amines biogènes dans le poisson, la viande, les œufs, les fromages, les légumes, le soja, la bière, le vin, leurs produits dérivés. Outre le vin et les autres produits fermentés, les amines biogènes sont susceptibles d’être présentes dans les aliments contenant des précurseurs azotés et des bactéries ayant une activité décarboxylase quand les conditions physicochimiques sont favorables. Dans les produits frais comme la viande et le poisson, elles peuvent être des indicateurs d’altération et refléter ainsi la qualité hygiénique de l’aliment [2]. Les amines biogènes sont stables et résistent bien à la chaleur, on les retrouve dans les plats chauffés comme la fondue et la raclette [11].
Bactéries impliquées dans la production des amines biogènes
Les amines biogènes peuvent être produites lors de la fabrication ou du stockage des aliments (fromage, poisson et produits carnés) par des décarboxylases bactériennes des germes appartenant aux familles des Bacillus, Clostridium, Hafnia, Klebsiella, Morganella, Proteus, Lactobacillus et Enterococcus [12,13]. Ces décarboxylases possèdent une spécificité extrêmement étroite. Elles utilisent le pyridoxal-5-phosphate comme coenzyme. Une corrélation positive a été constatée entre la formation d’amines biogènes et la croissance de certains micro-organismes [14,15]. De nombreux micro-organismes appartenant aux bactéries à Gram-positif (bactérie qui, lors de la coloration par la méthode de Gram, reste colorée en violet ou mauve) comme les bactéries lactiques, sont capables de décarboxyler un ou plusieurs acides aminés et de produire des amines biogènes. Les bactéries lactiques telles que le Lactococcus lactis et le Leuco nostoc spp produisent des quantités variables de tyramine (5 à 800mg/l) et de tryptamine en faible quantité dans le milieu de décarboxylation décrit par Falkow [16] supplémenté en tyrosine, histidine et tryptophane. Le genre Carnobacterium produit de la tyramine dans du poisson emballé sous vide [17] et dans la viande [18].
Paramètres influents sur la production d’amines biogènes
La production d’amines biogènes dans les aliments est influencée par la nature des micro-organismes, la présence de substrat, et les caractéristiques du milieu (température, salinité, pH).
✓ Influence des micro-organismes
De nombreux micro-organismes sont responsables de la production d’amines biogènes. Dans le cas de l’histamine, les espèces bactériennes capables de produire de grandes quantités d’histamine dans le thon sont essentiellement : proteus morganii, klebsiella pneumoniae et Enterobacter aerogenes [19].
✓ Influence du substrat
La formation d’amines biogènes provient de la décarboxylation d’acides aminés libres. Ces acides aminés sont soit présents naturellement dans l’aliment frais (les scombridés par exemple renferment plus de 2% d’histidine libre), soit elles proviennent de la décarboxylation protéique (protéolyse) [19].
✓ Influence du milieu
Les paramètres qui affectent la formation des amines biogènes sont notamment : la température, la salinité, et le pH.
a. La température optimale de production d’amines biogènes est de 20 à 37°C. En dehors de ces valeurs, la production d’amines biogènes diminue au fur et à mesure qu’on s’approche de 5°C (comme minimum) et de 40°C (comme maximum). A des températures négatives (< 0°C), il n’y a plus de production d’amines biogènes [19].
b. La salinité du milieu a aussi un effet important à la fois sur la croissance des bactéries responsables de la production d’enzymes décarboxylases et même sur l’activité de ces dernières. Dans le cas d’histamine, la salinité optimale de sa formation est de 1 à 3% de Nacl [19].
c. Le pH : bien qu’il soit admis que la production d’amines biogènes soit déclenchée à des pH faibles, pour justement faire face aux conditions difficiles de croissance, on observe souvent que la synthèse d’amines biogènes est plus importante à des pH élevés [20,21] car l’acidité limite la croissance.
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Table des matières
Introduction générale
PARTIE I
I. Etude bibliographique
I.A. Amines biogènes
I.A.1 Définition et origine
I.A.2 Classification et structure
I.A.3 Les amines biogènes dans l’alimentation
I.A.4 Bactéries impliquées dans la production des amines biogènes
I.A.5 Paramètres influents sur la production d’amines biogènes
I.A.6 Rôle des amines biogènes
I.A.7 Danger des amines biogènes à fortes concentrations
I.B Présentation de la tyramine
I.B.1 Propriétés physico-chimiques de la tyramine
I.B.2 Biosynthèse de la tyramine
I.B.3 Dégradation de la tyramine
I.B.4 Effet de la tyramine sur la santé
I.C Méthode d’analyse des amines biogènes
I.C.1 Méthodes chromatographiques
I.C.1.a Chromatographie liquide à haute performance
I.C.1.b Chromatographie en phase gazeuse
I.C.1.c Chromatographie sur couche mince
I.C.1.d Chromatographie sur couche mince haute performance
I.C.2 Méthodes enzymatiques
I.C.3 Méthodes immuno-enzymatique
I.C.4 Méthode fluorimétrique
PARTIE II
II. Etude expérimentale
II.1 Produits utilisés
II.2 Instrumentation
II.3 Procédures expérimentales
II.3.1 Préparation des solutions mères
II.3.2 Préparation des solutions filles
II.3.3 Mesure de la fluorescence
II.4 Limite de détection et de quantification
II.5 déviation standard relative
PARTIE III
III. Résultats et discussions
III.1 Spectre de fluorescence de la tyramine dans l’eau
III.1.1 Effet du pH sur la fluorescence de la tyramine
III.1.2 Effet de la température sur la fluorescence de la tyramine
III.2 Spectre de fluorescence de la tyramine dans le méthanol
III.3 Spectre de fluorescence de la tyramine dans le tampon acétate pH= 4,62 avec et sans TCA
III.3.1 Effet du TCA 10% sur la fluorescence de la tyramine dans le tampon acétate pH=4,62
III.4 Droites d’étalonnage et performances analytiques
III.4.1 Droites d’étalonnage
III.4.2 Performances analytiques
III.5 Application analytique
Conclusion générale
