Production industrielle de colorant naturel

Production industrielle de colorant naturel

Généralités sur le figuier de barbarie 

Présentation de la plante et du fruit 

Le figuier de barbarie ou cactus est une plante originaire des régions arides et semi-arides du Mexique. C’est une plante robuste qui peut mesurer jusqu’à 5 mètres de hauteur, avec un tronc épais et ligneux. Ses tiges aplaties en forme de raquettes (cladodes) de couleur verte, ayant une longueur de 30 à 50 cm et une largeur de 15 à 30 cm, sont couvertes de petites aréoles, d’épines et de glochides blancs (figure 1-A). Ses fleurs, marginales sur le sommet des cladodes, sont hermaphrodites, de couleur jaune et deviennent rougeâtres à l’approche de la sénescence de la plante (figure 1-B) (Habibi 2004). Traditionnellement, le figuier de barbarie est multiplié par bouturage des raquettes. La durée et la période du cycle annuel dépendent de la variété et de la zone géographique (Sáenz 2013). Le cactus possède une grande adaptation aux conditions les plus hostiles (aridité du climat, salinité des sols, terrains de faible potentiel agricole). Il s’accommode mal aux sols hydro-morphes et asphyxiants. Les sols préférés sont les sols légers sablonneux-limoneux. Il s’agit de sols légèrement pauvres en matière organique (0,1 – 1,8%), ayant des pH légèrement acides (5,1 – 6,7) (Sánchez et al. 2006). L’adaptation du figuier de barbarie aux conditions désertiques et semi-désertiques lui permet de constituer une culture à intérêt écologique et socio-économique indéniables. En effet, il constitue un bouclier contre la désertification et l’érosion des sols. Il est également cultivé pour la régénération des terres. Il ne demande pas de pratiques culturales spécialisées ni d’apport de fertilisants. Dans plusieurs pays, les efforts se sont multipliés pour en faire une culture industrielle, soit en tant que culture fourragère, soit en tant que culture maraîchère. La production de fruits reste cependant l’aspect le plus recherché et le plus développé (Habibi 2004). La figure 1 ci-dessous présente le figuier de barbarie. Figure 1: Le figuier de barbarie: A (Cladode + fruit) et B (Cladode + fleur) (Habibi 2004) Les fruits du figuier de barbarie sont des baies charnues plus ou moins gros (30 à 150 g), piriformes (forme d’une poire), ovoïdes (4 – 9 cm de diamètre), verdâtres et deviennent jaune à rouge à maturité, à pulpe molle juteuse, sucrée, contenant dans un mucilage de nombreuses petites graines. Ils sont en général consommés frais, et sont très rafraîchissants et nutritifs (Sawaya, Khalil, et AlMohammad 1983; C. E. Russell et Felker 1987). La figure 2 ci-après montre quelques variétés de figues de barbarie. Figure 2: Variétés de figues de barbarie (Sawaya, Khalil, et Al-Mohammad 1983) 5 Dans certains pays (Italie, Mexique, Chili…), le fruit est conditionné industriellement et stabilisé par différentes méthodes (froid, séchage…) ou transformé en jus, miel (miel de tuna), boissons alcoolisées, confiture, colorant alimentaire (pourpre de barbarie) (Sáenz et Sepúlveda 2001). 

Production et utilisations

Production 

La culture de cactus connaît actuellement un regain d’intérêt dans plusieurs pays, en raison de sa contribution dans la mise en valeur des terres marginales et dans les zones arides et semi-arides. Cela s’explique aussi par son adaptation à divers climats et sols, ainsi que ses multiples utilisations et son impact sur les recettes des producteurs et des éleveurs. Dans certains pays tels que l’Italie, l’Espagne, le Mexique ou Israël, la culture du cactus est pratiquement effectuée de façon intensive et moderne avec des programmes de recherche-développement pour la production de fruits ou de fourrage et même pour des usages industriels. Les rendements de la production varient d’une localité à une autre. En Italie, le rendement d’un verger en production peut atteindre 12 à 30 t/ha avec un revenu de 2000 à 6000 $ USA/ha/an.

 Utilisations du figuier de barbarie

 Alimentation humaine

 Les fruits sont consommés à l’état frais, séchés, congelés, confits ou transformés en jus concentré, en boisson alcoolisée, en confiture ; quant à la graine, elle peut être transformée en huile alimentaire. Dans plusieurs pays, les figues de barbarie font l’objet de cueillette et de vente au niveau des régions de production et des centres urbains avoisinants et dans une moindre mesure à l’état séché (Sáenz et Sepúlveda 2001). Au Mexique et dans beaucoup de pays latino-américains, plusieurs sous-produits sont préparés à partir des fruits, tels que les jus, les concentrés, les confitures, du miel « miel de tuna » et une boisson alcoolique nommée « colonche ». Dans les déserts du Negev en Israël, les fruits sont utilisés aussi pour produire des glaces (Chauhan et al. 2012a). Les jeunes raquettes d’Opuntia, appelées « Nopals » ou « Nopalitos » sont consommées comme légume au Mexique et dans le sud des Etats Unis. Celles-ci sont préparées sous différentes formes ; comme composantes de salades, cuites avec de la viande et des œufs, ou sous forme de délicieuses 6 tartes, avec une saveur de pomme. La valeur nutritive des Nopals est similaire à de nombreux légumes à feuilles telles la laitue ou les épinards. Ils sont considérés comme une source importante en vitamines (vitamine C) et en minéraux, principalement le calcium et le fer. Le Mexique en produit annuellement plus de 230 000 tonnes dont 2000 à 3000 tonnes font l’objet d’exportation (Sawaya, Khalil, et Al-Mohammad 1983; Sáenz et Sepúlveda 2001). 

Production fourragère 

Le cactus constitue une source fourragère sur pied pour l’alimentation du bétail. Il est utilisé à cette fin sous forme de fruit non accepté par l’homme, des pelures, des raquettes débarrassées d’épines coupées en petits morceaux et mélangés avec d’autres aliments de bétail (Habibi 2004). Les raquettes présentent un rapport calcium/phosphore élevé, il est riche en glucides, en eau et en vitamines. Sa production en matière sèche varie de 12 à 16 tonnes/ha en fonction des régions. En terrain irrigué, cette production peut atteindre 30 tonnes/ha ce qui fait du cactus l’espèce la plus productive des zones arides. Le Mexique produit annuellement plus de 232 000 tonnes de Nopalitos dont 2000 à 3000 tonnes sont conditionnés et exportés sur le marché américain. La valeur nutritive des Nopalitos est proche de celles de la laitue et des épinards, (CastellanosSantiago et Yahia 2008). 

 Défense contre l’érosion des sols

 Les opuntias peuvent être considérés comme des cultures qui pourraient tolérer les changements climatiques et permettent donc de mettre en valeur des terres marginales infertiles et sèches. Ils sont connus par leur tolérance à la sécheresse et leur adaptation aux conditions désertiques. Le cactus est utilisé pour lutter contre l’érosion hydrique et éolienne. Il résiste au feu et peut être utilisé comme obstacle à la propagation des incendies (Pimienta-Barrios 1994; Sáenz 2013). 

 Vertus médicinales

 Les propriétés médicinales de la plante ont été reconnues depuis des années, y compris sa valeur en tant qu’agent anti-inflammatoire, agent diurétique et antispasmodique. Les recherches médicales continuent à ce jour (Butera et al. 2002; Barbarie 2006; Albano et al. 2015). En Australie et en Afrique du Sud, l’effet hypoglycémique des «Nopalitos» est utilisé dans le traitement des diabètes non dépendants de l’insuline. Le mucilage isolé des raquettes permet de réduire le cholestérol total dans le sang (Tesoriere et al. 2005). 7 En Sicile, le thé préparé avec les fleurs d’Opuntia ficus-indica est utilisé comme traitement contre les douleurs rénales (Sáenz 2013).

 Fabrication de produits cosmétiques 

Les Nopalitos sont utilisés aussi au Mexique pour la fabrication de shampoings, d’assouplissants de cheveux, de crèmes et de laits hydratants pour le visage. En Israël, les graines sont écrasées pour en extraire une crème pour la peau (Castellanos-Santiago et Yahia 2008).

Fabrication de colorants naturels

 En Afrique du Sud et au Mexique, on a intensifié l’élevage des cochenilles Dactilopius coccus costa ou Dactylopius opuntia ecockerell sur l’Opuntia sous tunnels pour la production d’une teinte rouge (le carmin) produite par les femelles qui prolifèrent sur des raquettes saines, en prélevant des substances nutritives du phloème. Cette teinte est très demandée en industrie alimentaire, en médicine et en cosmétique comme colorant naturel (Albano et al. 2015). Les Bétalaïnes sont des pigments trouvés dans les figues de barbarie et sont responsables de la couleur rouge et violet. Ils sont largement utilisés dans l’industrie agroalimentaire comme colorant naturel. Ils sont extraits principalement de la betterave (Beta vulgaris L.). Ils sont solubles dans l’eau, dérivés de l’acide bétalamique dont la stabilité est affectée par le pH. Ils sont plus stables à pH 4-6 (R. Castellar et al. 2003). Ils sont divisés en deux groupes principaux : bétacyanines (rouges) et betaxantines (jaune) (figure 3), qui ont des absorbances aux longueurs d’onde de 540 nm et 480 nm respectivement (Fernandez-Lopez et Almela 2001