| Livestock Research for Rural Development 32 (1) 2020 | LRRD Search | LRRD Misssion | Guide for preparation of papers | LRRD Newsletter | Citation of this paper |
Les déchets de la production traditionnelle du vinaigre de dattes et du moût de dattes de faible valeur marchande ''Tefeziwin'' ont été caractérisés. L'objectif est la détermination des propriétés physicochimiques et des composés biochimiques des déchets résultant de la transformation de ces dattes par des procédés technologique (effet de la chaleur) et biotechnologique (effet des microorganismes) afin de comparer les effets de ces deux processus sur la matière première (dattes) et leurs déchets ligno-cellulosiques, dans le but de revaloriser ces derniers. Les analyses effectuées ont été des analyses physico-chimiques (pH, acidité titrable, indice de réfractométrie, et degré Brix°) et des analyses biochimiques (matières sèches, sucres totaux, sucres réducteurs, saccharose, cellulose, hémicellulose, lignine, protéines, lipides, cendres totales et composition minérale des cendres). Les résultats montrent que les déchets de la production de moût ou de vinaigre de dattes Tefeziwin ont des valeurs différentes. Les déchets de moût sont plus riches en sucres totaux avec 36,2% et ont moins de cellulose, d'hémicellulose et de lignine que les déchets de vinaigre qui ont respectivement 12,9%, 10,4% et 15,7%, mais sont très faibles en protéines et en matières grasses et riches en éléments minéraux et cendres, avec 136 mg, 800 mg, 370 mg, 1700 mg, 17,6 mg et 146 mg / 100 g de Ca²+, Na+, K+, P, Fe²+ et Mg²+ respectivement. Ces déchets semblent présenter un grand potentiel de valorisation, notamment dans l'industrie.
Mots clés: moût, Tefeziwin, valorisation, vinaigre
The waste coming from the traditional production of the date vinegar and must of the low-value date ''Tefeziwin'' has been characterized. The study aims are the physicochemical and biochemical characterization of the wastes resulting from the transformation of the Tefeziwin dates by technological (heat effect) and biotechnological (microorganisms effect) processes, in order to compare the effects of these two processes on the raw material (dates) and their ligno-cellulosic wastes, to revaluate them. The analyzes carried out were the physicochemical analyzes (pH, titrable acidity, refractive index, Brix°), biochemical analyzes (dry matter, total sugars, reducing sugars, sucrose, cellulose, hemicellulose, lignin, protein, fat, total ashes and mineral composition of the ashes). The results show that the wastes of the must and vinegar production of Tefeziwin dates had different values of their components. The must wastes were richer in total sugars with 36.2% and had less cellulose, hemicellulose, lignin than the vinegar wastes; the vinegar wastes had 12.9%, 10.4%, and 15.7% respectively, the must wastes had as little protein and fat as vinegar wastes, but they were very rich in mineral elements and ashes, with 136 mg, 800 mg, 370 mg, 1700 mg, 17.6 mg and 146 mg of Ca²+, Na+, K+, P, Fe²+ and Mg²+ respectively. These wastes seem to have great potential for valorization, especially in industry.
Keywords: must, Tefeziwin, valorization, vinegar
Le palmier dattier et ses sous-produits constituent une source supplémentaire de revenus pour de nombreux agriculteurs. En effet, le palmier dattier est une source de nourriture et peut également être une culture de rente (Arias et al 2016). La palmeraie algérienne héberge un matériel génétique très riche et diversifié; plus de 17 millions de palmiers et 940 cultivars sont recensés (Hannachi et al 1998) plaçant ainsi l’Algérie au 3ème rang des pays producteurs de dattes après l’Egypte et l’Iran avec une production de 1 029 596 tonnes en 2016 (FAOSTAT 2018).
La célèbre variété Deglet-Nour, fait l’objet d’une activité commerciale importante. Cependant les autres variétés dites variétés communes (Ghars, Mech-Degla, Tefeziwin, Degla-Beida, etc.) sont relativement moins appréciées et représentent environ 30% de la production nationale. Elles sont généralement destinées à l’alimentation directe humaine et animale. Leur transformation a peu évolué et ne concerne pratiquement que la pâte de datte, alors qu’il est possible d’obtenir de nombreux dérivés alimentaires et non alimentaires, en recourant aux technologies de transformation et de biotransformation, importées actuellement à coup de devises fortes (Noui 2007, Benziouche et Cheriet 2012).
Les populations de la cuvette de Ouargla, Algérie, sont connues pour la fabrication de produits divers à base de dattes d’origine ancienne, dont essentiellement le vinaigre traditionnel de datte. Cette production utilise des techniques et des processus ancestraux d’obtention (Ould El Hadj et al 2001).
Par conséquent, d’énormes quantités de biomasse ligno-cellulosique sont disponibles et peuvent être transformées en différents produits de grande valeur, y compris les biocarburants (éthanol, méthane, hydrogène et butanol), les produits chimiques (acides citrique et lactique, et gomme xanthane) et des sources d'énergie; et différents produits bon marché pour la fermentation microbienne et la production d'enzymes (Anwar et al 2014, Karimi et Taherzadeh 2016).
Dans le cadre du présent travail, nous avons essayé d’exploiter les ressources ligno-cellulosiques des déchets issus de la production du vinaigre de dattes et celles de la production de moût de dattes. L’objectif a été de réaliser des dosages des constituants essentiels pour une meilleure valorisation de ces ressources dans d’autres domaines.
Les déchets issus de la production du vinaigre ou de moût de dattes Tefeziwin (Figure 1) sont les matières premières choisies dans cette étude.
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| Figure 1. Aspect des dattes cultivar ''Tefeziwin'' |
La préparation de la matière végétale est importante pour faciliter les différentes étapes de traitement. La mise en place de différentes étapes de prétraitement est représentée comme suit:
Séparation liquide/solide
 filtration
séchage à l'étuve (105 C°) broyage
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| Figure 2. Déchets ligno-cellulosiques |
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| Figure 3. Poudre de déchets après prétraitement |
Le pH a été déterminé selon la méthode NF V05-108 (1970). La richesse en éléments minéraux a été jugée par le taux de cendres qui a été déterminé selon la norme AFNOR V18-101 (1977). La détermination du taux de solides solubles, exprimé en degré Brix, a été faite à l'aide d'un réfractomètre, et l'acidité titrable selon la norme AFNOR NF V 05- 101 (1974).
Les analyses des composants biochimiques de ces déchets ont été basées sur le dosage des sucres totaux, des sucres réducteurs et du saccharose par la méthode de Clercet et Bertrand.
Le dosage de cellulose brute a été fait par la méthode de Weende (1977). Le NDF, l’ADF, l’hémicellulose, la cellulose et la lignine ont été déterminés par la méthode de Van-Soest et Wine (1967). Le dosage des protéines a été réalisé selon la méthode de Lowry et al (1951), et les matières grasses par la méthode de Soxlet.
La détermination des éléments minéraux des cendres a été effectuée par les méthodes suivantes:
La Figure 1 représente des rebuts de dattes tefeziwin utilisés comme matière première pour la production de moût de dattes et du vinaigre.
Les Figures 2 et 3 montrent l'aspect de déchets avant et après la procédure du prétraitement. Les analyses physico-chimiques (le pH, l’acidité titrable, le degré Brix et l'indice de réfractométrie) des deux catégories de déchets sont représentées dans le Tableau 1.
La composition biochimique de la matière lignocellulosique des déchets obtenus à partir de la production vinaigre (DV) et des déchets de la production du moût de dattes (DM) est consignée dans le Tableau 2.
Le Tableau 3 donne la composition des cendres de déchets de la production du moût et de la production du vinaigre.
| Tableau 1. Caractéristiques physico-chimiques des deux catégories de déchets | |||
| Déchets du vinaigre | Déchets du moût | ||
| pH | 1,45±0,003 | 4,81±0,65 | |
| Acidité titrable (%) | 0,45±0,001 | 0,28± 0,001 | |
| TSS | IR | 1,34±0,001 | 1,41±0,002 |
| Brix° | 7,6±0,0 | 46,8±0,0 | |
| Tableau 2. Composition biochimique des deux catégories de déchets | ||
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Déchets du vinaigre |
Déchets du moût |
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| Matière sèche (%) | 94,3 ± 0,0 | 91,9 ± 0,1 |
| Sucres totaux (% MS) | 2,5± 0,0 | 36,2 ± 3,0 |
| Sucres réducteurs (% MS) | 1,2 ±0,0 | 19,4 ± 3,0 |
| Saccharose (% MS) | 1,1 ±0,0 | 15,6 ± 3,0 |
| Cellulose (% MS) | 18,2± 0,1 | 12,9± 0,3 |
| Hémicellulose (% MS) | 13,6 ± 0,2 | 10,4 ±0,4 |
| Lignine (% MS) | 22,1± 0,6 | 15,7± 1,1 |
| Protéine (% MS) | 6,4 ± 0,2 | 5,4 ±0,0 |
| Matière grasse (% MS) | 3,5± 0,0 | 5,1±0,0 |
| Cendres (% MS) | 10,8 ±0,3 | 7,5 ±0,3 |
| Tableau 3. Composition minéralogique de cendres des deux catégories de déchets (mg/100g) | ||
| Eléments minéraux |
Déchets du vinaigre |
Déchets du moût |
| Ca2+ | 136 | 136 |
| Na+ | 800 | 800 |
| Mg2+ | 116 | 146 |
| P | 240 | 370 |
| Fe2+ | 0 | 18 |
| K+ | 500 | 1700 |
Les analyses physico-chimiques des différents déchets montrent que les pH sont toujours acides. Les déchets du moût (DM) de dattes présentent un pH légèrement supérieur, de 4,81 par rapport à celui des déchets du vinaigre (DV), de 1,45. Le pH du DV est nettement inférieur à ceux rapportés par Ould El Hadj et al (2001), pour le vinaigre des cultivars Hchef Deglet Nour (3,12), Harchaya (3,25) et Hamraya (3,65). La teneur de l'acidité titrable est 0,28% pour les DM et 0,45% pour les DV, justifie les taux de pH de DM et DV. L'extraction et la filtration intense de moût favorisent la libération des acides dans le milieu aqueux, mais cette filtration garde une quantité d'acide infiltrable qui reste en relation avec les composantes de déchets. L'acidité de DV est tout à fait logiquement supérieure à celle de DM par le fait que le milieu DV contient de l’acide acétique (vinaigre), qui augmente en conséquence son acidité. Une grande quantité des acides étaient libérés par les DV par rapport aux DM.
Pour le degré Brix, les résultats montrent que le taux de solides solubles de DM est nettement supérieur à celui de DV, respectivement de 46,8° et 7,6°. Ces résultats sont supérieurs à ceux du moût et du vinaigre de dattes de la même variété, qui sont respectivement de 24,6° et 7,6 °. Ces résultats nous poussent à dire que, quel que soit le mode de traitement par hydratation, l’extraction intense augmente le taux de matières solubles dans le milieu. Toutefois, il reste toujours une quantité importante dans les déchets, qui pourra être revalorisée, surtout pour le DM.
La teneur en sucres totaux de DV est égale à 2,47 % et en saccharose de l’ordre de 1,17 %, considérés comme très faibles par rapport à ceux de DM qui sont respectivement de l'ordre de 36,2% et 16,0% MS.
Ces teneurs sont différentes des teneurs de la datte fraîche, qui sont de 13,2 % de sucres totaux et 2,1% de saccharose. Toutefois elles semblent être comparables à celles rapportées par Ould El Hadj et al (2006), soit 16,6% de sucres totaux et 2,7% de saccharose, pour les rebuts de dattes H’chef.
Acourène et al (2001), affirment que le jus issu de rebuts de Deglet-Nour présente une teneur en sucres totaux de 23,6%. Ceci montre que l'extraction traditionnelle des dattes induit des pertes énormes en sucres, qui peuvent être ré-exploitées pour d’autres bioproduits, tels que: le bioéthanol, le vinaigre et les acides organiques.
En outre, la teneur en sucres totaux dans le déchet de vinaigre est très faible par rapport aux vinaigres échantillonnés par Ould El Hadj et al (2001), qui ont présenté 18,3% en sucres totaux, pour la variété Harchaya: 16,6%, pour Deglet-Nour et 9,8% pour Hamraya. Ceci montre que les sucres sont quasi-totalement dégradés par les levures lors de la fermentation. Ainsi, la durée d’incubation influe sur le rendement des sucres monomères restant après la fermentation.
En addition, la teneur en sucres totaux de la datte Tefeziwin est comprise entre 75% et 79% selon Bousdira (2007) et Nasseralah et Kerboua (2016); cette teneur est très élevée, en comparaison avec celle de son déchet.
La forte teneur en sucres totaux dans les déchets signifie que l’extraction des sucres n’était pas maximale; surtout pour les déchets de production de moût de datte. Donc ces sucres peuvent être réutilisés pour d’autres produits nécessitant des sucres comme la production de levure ou de vinaigre et il faut trouver des procédés plus salutaires et rentables pour l’extraction maximale des sucres de moût.
Dans les sucres totaux, les sucres réducteurs sont moyennement élevés pour les DM; par contre ils sont faibles dans les DV. Ces teneurs montrent que les sucres réducteurs ne sont pas totalement utilisés par les microorganismes (métabolisme incomplet) pour les DV et l'hydratation dans DM, qui ne permet pas l’extraction de la totalité des sucres simples.
Le saccharose est très soluble dans l’eau, sa solubilité augmente avec la température. La teneur que nous avons trouvée est très élevée, soit 16,0% pour les DM, et 1,2% pour les DV. Ceci signifie que la dégradation de ce sucre n’était pas maximale, malgré que la température était de 80°C.
Nous pouvons constater d'après ces résultats et les résultats sur les dattes communes que ces déchets peuvent être utilisés dans l'alimentation du bétail. Selon Boudechiche (2008): «Du fait de leur teneur importante en sucres totaux, ces dattes communes peuvent constituer un concentré de haute valeur énergétique, ce qui encourage leur incorporation en alimentation animale. Sachant que la fraction glucidique des dattes est constituée essentiellement de glucose, fructose et saccharose (Cook et Furr 1952) avec de fortes proportions de glucose et de fructose (Harrak et al 2005) ceci peut constituer un atout majeur car les glucides hydrosolubles sont totalement fermentés dans le rumen (Andrieu et al 1981) ce qui justifie leur utilisation en alimentation animale».
Cette richesse pourrait être exploitée également en biotechnologie comme substrat de fermentation par les levures, pour la production d'acétone, de butanol, d'éthanol et d’acides organiques tels que: les acides acétique et butyrique.
Par ailleurs, nous remarquons que les constituants structuraux représentent la quasi totalité des composants. La cellulose représente 18,3% dans les DV et 12,9% dans les DM. Ces résultats sont supérieurs à ceux de rebuts de dattes qui sont de l’ordre de 9,6%, et inférieurs aux taux de palmes sèches, pédicelles et paille d’orge qui enregistrent respectivement 30,7%, 36,6% et 30,1% (Chehma et Longo 2001). Ainsi, la teneur de ces déchets en cellulose est très élevée par rapport à celle trouvée dans les dattes elles mêmes, soit 4,2%.
L’augmentation de la teneur en cellulose, chez les DV, par rapport aux DM, peut-être justifiée par le fait que la cellulose est une substance solide insoluble. Elle est hydrolysée par divers enzymes, mais difficilement dégradée par les micro-organismes du vinaigre (Saccharomyces et Acetobacter). La teneur de cellulose est diminuée dans les DM par rapport à celles des DV; ceci peut être dû à l’effet de la température qui peut induire la dégradation de ce type de fibres et par conséquent augmente la teneur en sucres totaux. L’augmentation des teneurs en sucres est également expliquée par ce phénomène. Cette teneur en cellulose peut être revalorisée par la production des dérivés furfuraliques, après un traitement acide à chaud.
La lignine est une macromolécule polymère polyphénolique; elle offre à la datte une barrière de protection contre les attaques microbiennes. Le taux de lignine est nettement remarquable dans les DV et les DM; il est 22,1% et 15,7% respectivement. Le traitement par la chaleur dégrade une quantité importante de lignine dans les DM. Par contre la lignine est une matière extrêmement résistante à divers agents chimiques et à la dégradation biologique (Wikipedia 2019) ce qui justifie sa grand teneur en DV.
La lignine présente une structure chimique lui permettant d'être intégrée à de nombreuses applications actuellement d’origine pétrolière. Peu digestes, les lignines sont peu recherchées dans la culture de plantes fourragères, mais elles sont néanmoins utilisées comme liant dans l'alimentation animale industrielle (Wikipedia 2019).
Les hémicelluloses sont des polysaccharides. Elles donnent des propriétés importantes à de nombreux produits alimentaires et ont des propriétés prébiotiques. Elles se trouvent aussi dans des applications comme dans les films et les revêtements durables. Enfin, l’hydrolyse des hémicelluloses conduit à des sucres, principalement des pentoses, qui peuvent être chimiquement ou biochimiquement convertis en éthanol ou en une multitude de produits chimiques (Wertz 2011).
Dans les DV, l'hémicellulose représente 13,6% et 10,4% dans les DM. Ces quantités peuvent être revalorisées dans la production de dérivés furfuraliques, tels que l'hydroxyméthylfurfural (HMF).
Les protéines représentent un nutriment important pour le fonctionnement, la structure et l’entretien de l’organisme. Des travaux réalisés par Alkaabi et al (2011), sur cinq variétés de dattes saoudiennes, montrent que les dattes renferment une teneur en protéines oscillant entre 1,1% et 1,6%. Nos résultats sont nettement supérieurs à ceux cités ci-dessus; les valeurs sont de l’ordre de 5,4%, et 6,4% pour les DM et les DV respectivement. La présence de la biomasse microbienne dans les DV et la séparation de la fraction glucidique au niveau des DM augmente en conséquence la teneur en protéines.
Une légère différence entre les deux voix de transformation peut être interprétée par le fait que l’hydratation à 80°C ne favorise pas l’extraction maximale des protéines, pour les DM. La présence des microorganismes (saccharomycès et acétobacters) augmente la teneur en protéine dans le milieu, ce qui signifie que ces déchets peuvent représenter une ressource de protéines à revaloriser.
Le taux des matières grasses dans les DV est de 3,5%, cette teneur est inférieure à celle de DM qui est de 5,1%. Ces teneurs sont nettement supérieures à celles de Mkaouar (2013) qui a trouvé 0,3%, pour les rebuts de dattes entières. La présence des micro-organismes dans le milieu diminue la teneur en matière grasse d'une manière significative. La température de 80° ne permet pas la libération totale de la matière grasse dans les DM. Des quantités importantes peuvent être revalorisées après caractérisation de la nature des acides gras constitutifs.
Le taux des cendres de déchets de transformation technologique (DM) de notre cultivar est de 7,5%. Il est inférieur à celui trouvé pour les déchets issus de transformation biotechnologique (DV) (10,8%). En effet en transformation technologique, l'hydratation des dattes favorise une extraction importante des minéraux, mais il reste une quantité importante dans les déchets. La même chose se produit pour les DV; la présence de micro-organismes retient une quantité non négligeable des sels minéraux qui peuvent être re-exploités dans les milieux de fermentation.
D'après les résultats des analyses des cendres, représentés dans le Tableau 3, nous pouvons remarquer que les cendres des DM sont très riches en éléments minéraux par rapport aux DV. Pour le calcium (Ca²+) et le sodium (Na+), les résultats sont similaires, respectivement de l'ordre de 136 mg/100g et 800 mg/100g. La teneur en sodium des deux déchets est plus élevée que la teneur de cet élément dans les cendres des noyaux de dattes du même cultivar ''Tefeziwin'' qui est 60 mg/100g. Mais pour le calcium, c'est l'inverse; il a diminué en passant de 384 mg/100g dans les noyaux de dattes du même cultivar à 136 mg/100g dans les déchets agro-alimentaires. D'après Yousef et al (1982), les teneurs en calcium et en sodium des cendres de pulpe de dattes varient respectivement de 20 à 150 mg/100g et de 27 à 70 mg/100g.
Concernant les teneurs en magnésium (Mg²+) et phosphore (P), les deux déchets ont des valeurs légèrement différentes. La teneur en magnésium (Mg²+) est de 146 mg/100 g et de 370 mg/100g pour le phosphore (P) pour les DM. Pour les DV, les teneurs sont inférieures; elles sont respectivement de 116 mg/100g et 240 mg/100g. Cette diminution est expliquée par l’assimilation de ces sels par les micro-organismes, vivant dans le milieu de fermentation. La teneur en Mg est similaire à celle des noyaux frais, mais le phosphore est nettement inférieur. Ces résultats sont nettement supérieurs à ceux de Al-Gboori et Krepl (2010) cités par Mimouni (2015), qui sont analysé six éléments pour Deglet Nour, Ghars et Degla Beida. Les résultats sont: Ca (133 – 203 mg /100g), P (13 – 16 mg/100g), K (833 – 894 mg/100g), Na (5 – 16 mg/100g), Cl (260 – 342 mg/100g) et Mg (56 – 60 mg/100g).
Pour la teneur en fer (Fe²+) et en potassium (K+), nous avons remarqué qu’il y a une grande différence entre les deux déchets. Les DM ont des teneurs supérieures par rapport à celles des DV. Le fer est totalement assimilé dans le DV; par contre il est de 17,6 mg/100g dans les DM. Le potassium est de 1 700 mg/100g pour les DM par rapport à 500 mg/100g de K+ pour les DV. Ces résultats sont différents de ceux de noyaux de dattes, qui sont de l'ordre de 2,6 mg/100g de Fe+² et 2 200 mg/100g de K+.
D’après les résultats des teneurs en éléments minéraux, nous pouvons remarquer que les DM sont très riches en éléments minéraux; donc leur valorisation comme milieux d’enrichissement, sous forme de cendres dans les milieux de fermentation s’avère intéressante. Par contre les DV en sont pauvres, par le fait de l’assimilation des éléments minéraux par les micro-organismes.
MD - moût de dattes; VD - vinaigre de dattes; MS - matières sèches.
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Received 11 November 2019; Accepted 10 December 2019; Published 2 January 2020