L’assistance prêtée à l’économie des pays en voie de développement, ainsi que l’industrialisation des pays tropicaux exigent que l’on prenne en considération toutes les ressources d’énergie possible. Il semble que l’on peut encore beaucoup attendre de l’utilisation industrielle des plantes tropicales. Parmi celles-ci, l’igname occupe une place importante, du fait de la haute teneur en fécule des tubercules et de sa large distribution dans les régions tropicales. L’igname connaît un essor considérable en Afrique, elle est en effet, cultivée dans quarante nations différentes, dont 95% de la production mondiale est récoltée dans la partie ouest de ce grand continent, appelée ainsi « zone d’igname » [ZOUNDJIEKPON, 1998]. En 1988, la FAO a indiqué que sur les trente six millions de tonnes d’igname produites dans le monde, trente quatre millions ont été récoltés en Afrique ; le Nigeria à lui seul a assuré les 70% de la production, suivi par la Côte d ‘ Ivoire, le Ghana et le Togo [ BRICAS et ATTAIE, 1997 ] Cependant, la transformation est encore limitée, elle se fait exclusivement de façon artisanale. Parmi ces transformations, citons la pâte, la bouillie, l’igname braisée, la frite, la purée, le couscous, et la cossette. Ces produits sont tous obtenus en utilisant des matériels simples et primitifs. Quelques transformations semi industrielles voire industrielles existent : elles concernent des produits diversifiés tels que les pâtes, les extrudés et les hydrolysats à base d’igname [ ATTAIE et coll., 1997]. Pour Madagascar, malgré la richesse qualitative : haute teneur en amidon [LALA FANANTENANA, 2003 ; RAKOTOARIMANANA, 2003 ; RAVELO, 1998] et quantitative : nombreuses espèces endémiques [BURKILL et PERRIER, 1950] que les ignames offrent, elles font partie des plantes à tubercules négligées. Très peu connu du grand centre urbain, la consommation d’igname se situe pratiquement en milieu rural et notamment pendant la période de soudure. Jusqu’ici aucune recherche sur la transformation de tubercule d’igname Malagasy n’a été effectuée à notre connaissance. De ce fait, nous avons essayé d’étudier la production de sirop de glucose à partir de ce tubercule d’igname et d’alcool éthylique issu de son hydrolysât.
GENERALITES SUR LES IGNAMES
Ce sont des plantes herbacées volubiles à tubercules, plus rarement à rhizomes, produisant dans certains cas de petits tubercules aériens » les bulbilles ». Elles ont une aire de répartition très large couvrant tous les continents ( Afrique, Asie, Australie, Amérique, Europe) et sont adaptées à des milieux écologiques divers : régions tropicales, savanicoles ou forestières, zones d’altitude, milieux tempérés [ HAMON et coll., 1997 ]. Le genre Dioscorea appartient à la famille des dioscoracées. C’est une famille qui englobe six cent espèces environ répandues dans le monde sous le tropique et en partie sous les latitudes subtropicales [ DEGRAS, 1986 ] Les Dioscorea peuvent être reconnus par un ensemble de caractères à savoir : [ BURKILL et PERRIER, 1950 ]
➤ un tubercule : organe de réserve
➤ un port végétatif de liane volubile
➤ des feuilles pétiolées, le plus souvent cordiformes, sagittées ou lobées parfois composées.
➤ un système floral dioïque, sauf pour quelques genres marginaux avec un périanthe à six petites divisions
➤ les fleurs femelles groupées en épines ou racèmes à l‘aisselle des feuilles peu différenciées, à ovaire infère triloculaire à deux ovules par loge, trois styles quelquefois bifides
➤ les fleurs mâles souvent associées en petites cymes unipares scorpioïdes sur des racèmes groupés parfois en grappes aphylles, à six ou trois étamines, leurs pollens se forment par cloisonnement simultané
➤ un fruit à albumen corné
➤ graine à cotyledons latéraux .
USAGES ET UTILITES
Le tubercule est la partie la plus importante de l’igname, mais jusqu’à maintenant, leur consommation et leur évolution sont peu étudiées par rapport aux autres amylacées (manioc, pomme de terre, patate douce ). Toutefois, les informations disponibles mettent en évidence le rôle joué par l’igname dans la population mondiale surtout africaine.
Les ignames, comme d’autres amylacées, peuvent être transformées en divers produits suivant les besoins. En Afrique du sud, la propriété médicinale de certaines espèces sauvages toxiques est exploitée : les espèces Dioscorea elephantipes et Dioscorea sylvatica à cause de leurs fortes teneurs en stéroïdes sont utilisées pour la fabrication d’hormone sexuelle. [AGUEGUIA et coll., 1999] Au Nigeria, premier pays producteur d’igname mondiale, le développement de l’industrie agroalimentaire est issu de la recherche sur la réduction de perte postrécolte important des tubercules frais et sur les demandes des consommateurs urbains. La farine et le flocons constituent les produits les plus commercialisés. [ DUMONT et VERNIER, 1997].
LES IGNAMES DE MADAGASCAR
Si en Afrique, l’igname constitue une culture très répandue voire domestiquée, elle reste encore à l ’ état primitif à Madagascar. Faisant partie des plantes à tubercules négligées, l’igname tient toutefois une place dans l’alimentation du monde rural malgache, surtout pendant la période de soudure ou de la disette alimentaire. L’enquête ethnobotanique effectuée en octobre 2002 dans les régions sud et sud-ouest de Madagascar confirme ce fait. [ RAJAONAH, 2003 ] A Madagascar, il existe plus de quarante espèces d’igname. Parmi ces espèces, trente trois ont été déjà inventoriées par BURKILL et PERRIER en 1950 dont vingt sept sont endémiques. Les 33 espèces se repartissent en douze sections suivant la position des feuilles, la forme des tiges, des inflorescences, et les types des graines : annexe I Notre zone d’étude est la partie sud-ouest de Madagascar où douze espèces endémiques sont inventoriées. Dans ces régions sèches et arides, les plantes à tubercules sauvages les plus répandues et les plus importantes sont dominées par la famille des Dioscoreacae. La tubérisation est une forme d’adaptation à la sécheresse de la région (géophytisme). Elles ont généralement un cycle de végétation court. [ANONYME, 2001] .
Le matériel végétal utilisé a été récolté au mois d’octobre 2002 à Beroboka atsimo, commune de Bemanonga, sous préfecture de Morondava (sud ouest de Madagascar).
Classification
La plante est connue sous le nom de « ovy » ou scientifiquement Dioscorea maciba Jum et Per . Selon la classification effectuée par JUDD (1999), elle fait partie du genre Dioscorea, famille des Dioscoreaceae, ordre des Dioscoreales, super ordre des Lilianae, sous classe des Liliidae ou Monocotyledoneae, classe des Angiospermopsida, sous embranchement des Spermophyta, règne Végétal.
DESCRIPTION BOTANIQUE
Les tubercules
Les tubercules sont de grande taille mesurant de 1 à 1,5 m de long et pèsent de 0,400 à 1,200 kg. Ils sont de couleur blanche et pourvus de poils. Les tubercules sont cylindriques, allongés et non ramifiés. Ils sont au nombre de deux : dont l’un flétri date de l’année précédente est appelé « dadiny » ; l’autre, poussant dans le sens opposé et en voie de croissance est appelé « sindiny ». Le premier sert à nourrir le dernier et dégénère ensuite. Le pied mâle est pourvu de tubercule plus mince que celle du pied femelle. Les tubercules sont matures au mois de mai et la récolte s’étend du mois d’avril au mois de décembre, période au cours de laquelle les feuilles se fanent.
Les tiges
Les tiges ou « taolany » sont annuelles, volubiles, et s’enroulent de gauche à droite, dont la taille varie de 2 à 3 mm. Elles sont radicantes et pourvues de nœuds. Dans le sol, elles sont de couleur blanche, les cormes sont peu profondes (20cm de la surface du sol ). Les tiges servent également de repère pour ceux qui déterrent les ignames quand les feuilles ont disparu.
Les feuilles
Les feuilles sont alternes, cordiformes et épaisses avec des nervures palmées. Elles apparaissent vers la fin du mois d’octobre et début de novembre : un peu tardivement par rapport aux autres espèces locales inventoriées. Les feuilles se fanent au mois de mai où les tubercules sont matures .
Les inflorescences et les fruits
La floraison s’effectue entre avril et mai. « Dioscorea Maciba » est une espèce dioïque. La plante mâle a une inflorescence en grappe tandis que, celle du pied femelle est en épi simple Les fruits ou « vihy « sont capsulaires à trivalves, pendantes avec un sommet tournant vers le haut. Un fruit mesure 1, 5cm de long et 1cm de large.
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Table des matières
Introduction
PREMIERE PARTIE : SYNTHESE BIBLIOGRAPHIQUE
I. GÉNÉRALITÉS SUR LES IGNAMES
II. LES IGNAMES DE MADAGASCAR
II.1. Classification
II.2. Données botaniques
II.3. Type d’écosystème
II.4. Usage et utilité
II.5. Valeur nutritionnelle
II.6. Répartition géographique
III. AMIDON
IV. ..HYDROLYSE
IV.1.Historique
IV.2. Hydrolyse acide
IV.3. Hydrolyse enzymatique
IV.4. Les enzymes d’origine végétale
IV.4.1. L’α amylase
IV.2.2. La β amylase
IV.4. Les enzymes d’origine microbienne
IV.4.1. L’amylo (1-4) glucosidase
IV.4.2. L’isoamylase et pillulanase
IV.4.3. L’isomérase
IV.4.4. La cyclodextrine glycosyltransferase
V. FERMENTATION
V.1. Définition
V.2. Historique
V.3. Biochimie de la fermentation alcoolique
V.4. Les facteurs affectant la fermentation alcoolique
V.4.1. Le substrat
V.4.2. Besoin en éléments minéraux
V.4.3. L’aération
V.4.4. La température
V.4.5. Le pH
V.4.6. L’agitation
V.4.7. L’éthanol
V.4.8. Le gaz carbonique
V.5. La souche utilisée
V.5.1. Classification
DEUXIEME PARTIE : MATERIELS ET METHODES
I. Les opérations préliminaires
I.1. Fabrication de la farine
I.2. Détermination de l’humidité
I.3. Détermination de la matière sèche
I.4. Détermination de la teneur en cendre brute
I.5. Détermination de la teneur en amidon
II. HYDROLYSE ENZYMATIQUE
II.1. Préparation de l’enzyme
II.1.1.Trempage
II.1.2. Germination
II.1.3. Extraction de l’enzyme
II.2. Préparation du substrat
II.3. Hydrolyse proprement dite
II.3.1. Optimisation de l’hydrolyse
II.3.2. Suivi du bioprocédé
a. Préparation de la courbe étalon
b. Dosage des sucres réducteurs
II.4. Rendement d’hydrolyse
II.5. Le sirop de glucose
II.5.1. Centrifugation
II.5.2. Concentration
III. FERMENTATION
III.1. Préparation du milieu de culture
III.1.1. La préculture
III.1.2. La culture
III.2. Suivi du bioprocédé
III.2.1. Méthode analytique
III.2.1.1. Cinétique de croissance levurienne
III.2.1.2. Cinétique de consommation du substrat
III.2.1.3. Cinétique de formation du produit
III.2.1.4. Rendement de conversion du substrat en biomasse
III.2.1.5. Rendement de conversion du substrat en produit
III.2.1.6. Rendement théorique
III.2.2. Mesure de la croissance levurienne
III.2.2.1. Détermination de l’absorbance
III.2.2.2. Détermination du poids sec
III.2.2.3. Détermination de la correspondance biomasse-absorbance
III.2.3. Mesure de la consommation du substrat
III.2.3.1. Contrôle de la densité
III.2.3.2. Dosage du sucre résiduel
III.2.4. Mesure de la production en éthanol
III.2.4.1. Détermination de la composition en alcools supérieurs
III.2.4.2. Détermination de l’acidité
TROISIEME PARTIE : RESULTATS ET DISCUSSIONS
I. LES OPERATIONS PRELIMINAIRES
I.1. Les cossettes et les farines
I.2. Humidités et matières sèches
I.2.1. Tubercules frais
I.2.2. Farines
I.3. Teneur en cendre
I.4. Teneur en amidon
II. HYDROLYSE
II.1. La courbe étalon
II.2. Optimisation du pH et de la concentration initiale en substrat
II.3. Evolution des sucres réducteurs formés au cours de l’hydrolyse
II.4. Les rendements
II.5. Conclusion partielle
III. FERMENTATION
III.1. Coefficient de correspondance biomasse-absorbance
III.2. Suivi du substrat
III.3. Influence de la concentration en substrat
III.4. Récapitulation des résultats de fermentation
III.5. Les rendements de fermentation
III.6. Composition en alcool
QUATRIEME PARTIE : CONCLUSION
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