Généralité sur le Balanites aegyptiaca
Description botanique du Balanites aegyptiaca : Balanites aegyptiaca est un arbre en forêt ou arbuste en savane à cime sphérique, aplatie ou irrégulière, atteignant 8 à 9 m de haut (Normand, 1955; Arbonier, 2002).
Le port est remarquable avec des branches retombantes souples, armées de longues épines droites alternes ou disposées plus ou moins en spirale, insérées au-dessus de l’aisselle des feuilles. Son écorce grise et lisse au stade jeune devient fissurée et crevassée chez les sujets âgés (Parkan, 1993; Arbonier, 2002). Les feuilles courtement pétiolées, sont composées, bifoliolées, ayant 1 à 7 cm de long, insérées sous la base des épines (Arbonier, 2002). Les folioles sont elliptiques, obovales rhomboïdes, à sommet pointu, obtus ou émarginés. Balanites aegyptiaca fleurie durant presque toute la saison sèche (Arbonier, 2002) pour donner des fruits à la fin de la saison pluvieuse. Les inflorescences sont des petits racèmes disposées à l’aisselle des feuilles, composées de fascicules, jusqu’à 3 cm de large. La fleur jaune verdâtre composée de 5 pétales et 5 sépales est sur un pédicelle de 1 cm de long environ. Les feuilles restent pratiquement toute l’année (Parkan, 1993).
Répartition géographique : Elle est une espèce des zones sahéliennes et soudano-sahéliennes, peu exigeante quant au sol. Elle est présente au Sahel sur les sols sableux, pierreux, argileux ou argilo-limoneux (Parkan, 1993) et elle est rencontrée en Afrique tropicale sèche, du Sénégal au Soudan ; en Afrique orientale, de l’Egypte à la Zambie ; en Arabie et en Inde (Normand et Paqué, 1976; Arbonier, 2002). Cet arbre est doté d’un double régime racinaire : des racines en surface qui captent l’eau dès qu’elle tombe et des racines en profondeur, qui vont jusqu’à 7 mètres pour puiser l’eau. L’arbre est donc particulièrement résistant à la sécheresse. C’est un arbre qui pousse facilement dans des conditions très variées, qui est résistant à la sécheresse mais aussi aux inondations occasionnelles : il est généralement adapté aux conditions climatiques rudes du Sahel et l’arbre fructifie même en année sèche (Rongead, 2014).
Les levures de l’espèce Saccharomyces cerevisiae
Les levures Saccharomyces appartiennent au règne des champignons, à la division des Ascomycota (Ascomycètes), la sous-division des Saccharomycotina, la classe des Saccharomycètes, l’ordre des Saccharomycetales et la famille des Saccharomycetaceae. Les levures sont des eucaryotes unicellulaires, ayant une forme sphérique ou ovale. Leur état physiologique et leur morphologie peuvent varier selon les conditions de l’environnement. Lorsqu’elles se trouvent dans des conditions favorables de culture (température, aération, pH, etc.), elles peuvent se diviser activement par bourgeonnement. La taille d’une levure peut varier entre 1 et 9 µm en longueur et de 1 à 5 µm en largeur (Salma, 2013). Le Saccharomyces cerevisiae est une levure anaérobie facultative. Ce micro-organisme possède deux métabolismes principaux pour produire de l‘énergie lorsqu’il est cultivé sur glucose : la fermentation alcoolique et la respiration (Mouret, 2006). Elle est une espèce hétérotrophe.
Elle exige pour sa croissance une source de carbone qui est également leur source d’énergie (Hanane et al., 2006).
Les levures Saccharomyces cerevisiae sont utilisées pour la fabrication du pain depuis plus de 3000 ans. Mais ce n’est qu’entre 1857 et 1863 que Louis Pasteur démontre le rôle de la levure Saccharomyces en tant que micro-organisme responsable de la fermentation alcoolique (Salma, 2013). Les Saccharomyces sont dits fortement fermentaires par leur capacité importante à consommer le glucose et le fructose pour produire de l’éthanol. Elles sont résistantes à de fortes concentrations en éthanol, ce qui permet généralement la survie de souches de ce genre jusqu’à épuisement des sucres fermentescibles. Néanmoins, l’indisponibilité des nutriments (sucres, acides aminés, vitamines) et leur faible résistance aux paramètres physico-chimiques du milieu (acidité trop marquée, concentration en alcool excessivement importante) marque la fin de leur activité fermentaire (Duenas et al. 1994; Herrero et al. 1999 b; Sanchez et al. 2010).
Fermentation alcoolique
La fermentation alcoolique est la transformation des sucres du moût (glucose et fructose) en éthanol et en dioxyde de carbone par les levures, principalement le Saccharomyces cerevisiae (Nehme, 2008). Elle est une étape nécessaire pour l’obtention d’un produit alcoolisé (Herrero, 2011). Elle s’effectue à partir de solutions sucrées (moûts). Le moût correspond à la mixture obtenue après pression ou cuisson de fruits ou d’autres produits destinés à la fermentation, tels que des céréales ou des tubercules. Dans le cas des bières, le produit de départ est l’orge germé, tandis que pour le cidre et les vins, la fermentation se fait à partir de fruits (raisin principalement) (Guerin et al, 2012).
Déroulement de la fermentation alcoolique : Le suivi de l’activité fermentaire des levures après ensemencement dans le moût permet de mettre en évidence trois différentes phases d’activité des levures lors d’une fermentation (Clement, 2012) :
La phase de latence : La phase de latence, qui a lieu en tout début de fermentation, correspond à la saturation progressive du milieu en gaz carbonique (environ 1,5 g/L de CO2). La durée de la phase de latence peut varier de quelques heures à plusieurs jours. Elle est surtout fonction de la température, du taux d’inoculation et de la présence d’inhibiteur (Sablayrolles et al., 2004). Durant cette période, l’activité fermentaire est faible et donc la production de CO2 est limitée mais conduit progressivement à la saturation du moût et la composition du milieu est très peu modifiée (Clement, 2012). A la fin de cette phase, lorsque le gaz carbonique (CO2) commence à se dégager, la population levurienne atteint environ 107 cellules/ml, ce qui correspond à 2-3 générations dans les conditions habituelles d’ensemencement (Sablayrolles et al., 2004).
La phase de croissance : La phase de croissance dure jusqu’à l’obtention de la population maximale, lorsqu’environ ¼ de la concentration en sucre a été consommé. C’est à la fin de cette phase qu’est atteinte la vitesse maximale de fermentation. C’est donc à cet instant que le dégagement de CO2 est maximal. Par contre, c’est dès le début de la phase de croissance qu’est atteint le maximum de la vitesse spécifique de fermentation qui rend compte de l’activité fermentaire moyenne de chaque levure, activité qui ne cesse par la suite de diminuer. La population atteinte est très variable suivant les moûts. D’après Bely et al. (1990a), elle est comprise entre 50 et 250×106 cellules/ml. Dans la plupart des cas, la multiplication cellulaire prend fin suite à l’épuisement du moût en azote assimilable. A noter que cette consommation d’azote conduit à une baisse du pH qui atteint sa valeur minimum à la fin de la phase de croissance (Sablayrolles et al., 2004).
La phase stationnaire : C’est pendant la phase stationnaire que l’essentiel du sucre est fermenté. Pendant cette phase, les levures ne se multiplient plus et leur activité diminue régulièrement même si leur viabilité reste généralement supérieure à 80-90 %, excepté dans les cas d’arrêts de fermentation. Cette baisse d’activité correspond à une diminution régulière de la vitesse de transport des sucres (Salmon et al. 1993). Elle est due aussi principalement à l’épuisement du milieu en azote et d’autre part à l’augmentation de la teneur du moût en éthanol (Clement, 2012).
Les principaux facteurs influençant la fermentation
L’inoculum : L’inoculum est le matériel vivant, sous forme de levures actives, servant à inoculer le milieu de propagation ou de production. Le succès de la fermentation est lié à la qualité et à la quantité de l’inoculum. Afin de diminuer le temps de fermentation il est nécessaire d’effectuer le transfert des levures du milieu de propagation au milieu de production lorsque la levure est en phase exponentielle de croissance (Riess, 2012). Le taux d’ensemencement (nombre de cellule par ml) à la fin de l’entonnement (remplissage des fermenteurs par le moût) à un impact important sur la vitesse de la fermentation (Leitao, 2011).
La concentration en sucre du moût : De fortes concentrations en substrat induisent une inhibition de la croissance cellulaire et de la capacité fermentaire. L’inhibition de la capacité fermentaire devient significative entre 150 et 250 g/l de sucres, pour une inhibition complète rapportée à 400 g/l de glucose, alors que l’inhibition de la croissance commence à des concentrations souvent plus faibles (Casey et Ingledewi, 1986).
L’acidité et pH du moût. : Le pH acide du moût protège ce dernier du développement de toute flore pathogène, sans pour autant inhiber l’activité des levures. L’inhibition intervient le plus souvent quand le pH initial du moût de fermentation est très bas. Des difficultés fermentaires n’ont été signalées que lorsque les valeurs de pH deviennent inférieures à 2,8-2,9. Selon Thomas et al. (2002), la diminution du pH entraîne une augmentation de la concentration en acides indissociés. De même, ces auteurs soulignent qu’étant donné que l’accumulation d’acides organiques est fonction de la différence de pH entre le milieu extracellulaire et intracellulaire, une importante inhibition surviendrait à pH très acide (pH inférieur à 3). Pour Torija et al. (2003) le pH initial de fermentation induit la valeur du pH final et surtout la vitesse de consommation du substrat carboné : les pH bas ralentissant la consommation du sucre et réduisant par conséquent la productivité. La température : La température agit sur les vitesses de croissances et de production de métabolites. Plus la température est élevée plus la croissance sera rapide et ce jusqu’à atteindre la température optimale, au-delà de laquelle la vitesse de croissance diminuera. Le choix de la température est donc primordial. La température optimale de croissance pour Saccharomyces cerevisiae est comprise entre de 30 et 33°C (Aldiguier et al., 2004). Cela dépend néanmoins des souches, du milieu ainsi que des conditions de culture. L’augmentation de la température, jusqu’à la température optimale, permet de diminuer le temps de fermentation. Cependant, des températures supérieures à 30°C peuvent avoir pour effets de diminuer la concentration finale en éthanol dans le milieu (Reddy et Reddy, 2006).
L’oxygène : L’oxygène est nécessaire pour la croissance des levures et, surtout, pour le maintien d’une bonne viabilité en fin de fermentation (Sablayrolles et al., 2004).
Le dioxygène de carbone (CO2) : Au cours de la fermentation alcoolique du dioxyde de carbone est produit. Celui-ci constitue un des produits majeurs de la fermentation. La viabilité cellulaire diminue à mesure que la pression de CO2 dissous augmente ce qui peut entrainer une inhibition complète des levures (Saez, 1986).
L’éthanol : L’éthanol, produit par les levures dans le milieu de culture au cours de la fermentation alcoolique, est l’un des principaux facteurs influant sur la croissance des levures. La présence d’éthanol en concentrations élevées dans le milieu de fermentation est à l’origine des modifications de perméabilité et de fluidité membranaires; donnant ainsi lieu à des désordres métaboliques importants. Ceci explique la diminution de la croissance spécifique ainsi que l’augmentation de la mort cellulaire. Généralement des concentrations de l’ordre de 1–2 % (v/v) sont suffisantes pour diminuer la croissance cellulaire qui peut être arrêtée par une concentration de 10 % (v/v) d’éthanol (Roehr, 2001). Selon Bai et al. (2004), une inhibition totale de la croissance cellulaire et de la vitesse de production est observée à une concentration de 13 % (v/v) d’éthanol dans le milieu.
Table des matières
INTRODUCTION
I – ETUDE BIBLIOGRAPHIQUE
I.1 Généralité sur le Balanites aegyptiaca
I.2 Les levures fermentaires
I.3 Fermentation alcoolique
I.3.1 Définition
I.3.2 Déroulement de la fermentation alcoolique
I.4 Les principaux facteurs influençant la fermentation
II. MATERIELS ET METHODES
II.1 Matériel et consommables de laboratoire
II.1.1 Matériel végétal
II.1.2 Matériel fongique
II.2 Méthodologie de la fermentation alcoolique
II.2.1 Propagation des levures
II.2.2 Préparation du moût
II.2.3 Ensemencement
II.2.4 Fermentation
II.2.5 Distillation
III.1 Résultats
III.1.1 Rendement d’extraction de la pulpe
III.1.2 Résultats obtenus lors du suivie de la fermentation
III.1.3 Résultats obtenus après distillation
III.2 Discussion
CONCLUSION
PERSPECTIVES
REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES
ANNEXE
