Les biotechnologies en Bretagne: situation actuelle et perspectives de developpement dans l'industrie agroalimentaire

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perspectives de developpement dans l’industrie

agroalimentaire

Claude Broussolle, Gérard Brulé

To cite this version:

Claude Broussolle, Gérard Brulé. Les biotechnologies en Bretagne: situation actuelle et perspectives

de developpement dans l’industrie agroalimentaire. 25 p., 1988. �hal-01886498�

LES BIOTECHNOLOGIES EN BRETAGNE

SITUATION ACTUELLE ET PERSPECTIVES DE DEVELOPPEMENT

DANS L'INDUSTRIE AGRO-ALIMENTAIRE

C. BROUSSOLLE, G. BRULE

SOMMAIRE

I - Les biotechnologies : ,champ d'application et enjeux économiques

II -Les biotechnologies dans l'industrie alimentaire bretonne: mutations techniques et économiques

I • Les maüères premières

2 · Le fractionnement de la matiè11e première agricole par des procédés physicochimiques 3 • La bïoconversion 4 • La formulation Conclusion Bibliographie

~ - - - = - - -1

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flENf~tS

i • 1

1

17MAI

1989

l \

ÉCOl\iGi./l!E !'sUR/ill. 1 E.BUGTH:~('.)U~

i

Pages 3 11 11 14 19

22

13

25

3

Dans les trente dernières années, l'agriculture bretonne a connu un développement et une modernisation sans

précédent qui placent aujourd'hui la Bretagne au premier plan des régions agricoles françaises. Toutefois, les problèmes qui subsistent, les difficultés nouvelles qui apparaissent, les profonds changements de l'environnement

économique constituent autant de sources d'incertitudes pour l'avenir du «modèle» breton.

L'agriculture régionale qui a su contourner l'obstacle foncier en recourant à des productions intensives

hors-sol est devenu grandement tributaire des fluctuations politiques et économiques de son environnement. Or celui-ci est

affecté par deux phénomènes structurels de longue durée: la crise générale qui depuis le début des années 1970 frappe l'ensemble du système économique, et l'inadaptation, à l'échelle européenne, d'une production agricole en croissance continue à une demande stagnante.L'époque d'une augmentation sans problème de la production est révolue. Malgré 1 'existence de besoins alimentaires considérables au niveau mondial, les débouchés solvables sur les marchés intérieur et extérieur ont peu de chance de progresser pour la plupart des produits, notamment ceux qui ont constitué la base de développement agricole breton. Il serait donc illusoire de penser qu'à court et moyen terme, les prix agricoles puissent, en moyenne, s'orienter à la hausse. Si l'on veut que l'agriculture s'adapte à cette nouvelle donne et qu'elle demeure dans la région une activité dynamique et créatrice de richesses, des adaptations sont nécessaires.

Dans ce contexte difficile, la valorisation de la production par les IAA et la diversification des transforma-tions qu'elles assurent constituent des atouts indispensables pour l'extension des débouchés de l'agriculture régionale.

La modernisation de ce secteur est, par ailleurs, un impératif pour améliorer ses résultats, le développer et, au moins,

maintenir le niveau d'emploi actuel. ·

Dynamiq ueet puissante sous de nombreux aspects, l'industrie agro-alimentaire qui a connu en Bretagne une

croissance particulièrement rapide a, cependant, des insuffisances, des faiblesses de structure et de rentabilité, qui lui

confèrent une certaine fragilité. En effet, si la Bretagne dispose d'un avantage dans la transformation des matières premières agricoles qu'elle produit abondamment, elle reste encore trop orientée vers la production de biens à faible valeur ajoutée pour lesquels la concurrence joue essentiellement sur les prix. Il faut donc accélérer le redéploiement del 'industrie vers la fabrication de produits alimentaires plus élaborés, ce qui implique l'usage de technologies de plus

en plus sophistiquées. Dans la compétition internationale, l'investissement n'est plus un choix mais une contrainte,

et les firmes doivent assurer leur mutation à partir de la trilogie marchés-produits-processus de transformation. C'est dans cette perspective que doit ètre définie la stratégie à mettre en oeuvre par l'industrie bretonne si elle veut relever le défi que représente la concurrence imemationaleet plus particulièrement la mise en place du marché intérieur communautaire à l'horizon 1992. Comment préciser cette stratégie, sachant que des innovations

technolo-giques majeures remettent en causes les structures industrielles et changent les conditions de compétitivité ? Sous la

poussée des biotechnologies, toutes les règles du jeu établies depuis des décennies sont susceptibles d'être modifiées, car leur développement conduit à un effacement progressif des frontières entre la chimie, la pharmacie et l'agroalimentaire et à un éclatement des filières traditionnelles liant l'agriculture à l'industrie.

La difficulté à cerner tous les aspects d'une activité interdisciplinaire en mutation permanente nous a conduit, après azvoir rappelé ce que sont les biotechnologies, leur champ d'application et les enjeux qu'elles représentent, à utiliser comme fil directeur de l'étude, les différentes étapes d'un processus briotechnologique. Les positions occupées par les entreprises bretonnes aux différents niveaux de ce processus nous permettront de mieux apprécier les forces et les faiblesses de l'industrie régionale et d'esquisser des perspectives de développemenL

1- LES BIOTECHNOLOGIES: CHAMP D'APPLICATION ET ENJEUX

ECONOMI-QUES.

A partir d'une matière première agricole périssable et de qualité variable dans le temps et dans l'espace,

l'industrie alimentaire élabore des produits stables (figure 1) qui doivent satisfaire à de nombreux critères de qualité. Ces critères concernent :

- les propriétés nutritionnelles {composition, valeur biologique),

-les propriétés hygiéniques (état bactériologique, absence de toxicité),

-les propriélés de services (commodité d'emploi, services à l'utilisateur, conditionnement),

FIGURE 1 - Du produil agricole à i' aliment GENIE GENETIQUE

i

EXTRA<;TION PURIFICATION

?.

FERMENTATION { / ·.__EN_Z_Y_ME_S _ _ __, GELIFIANT TEXTURANT AROME EDlJLCORANT

BROYAGE .,_ _ _ _ _ _

_.,TRAITEMENT,~--SEPARATION MATIERES PREMIERES

VEGETALES

(CEREALES,

FRUITS ••• )

ANI~ES (LAIT, VIANDE ••• )

\

SOUS-PRODUITS EAUX RESIDUAIRES

l

FERMENTATION

ENZYMES

CO-PRODUITS

*·Genie Industriel Agroalimentaire.

MECANIQUE PHYSIQUE BIOLOGIQUE CHIMIQUE

l

GIA* AUTRES GLUCIDES PROTEINES

Pour satisfaire

à ces

critères, les procédés technologiques utilisés consistent, essenùellement, à combiner

età adapter les opéraùons unitaires caractéristiques de l'industrie alimentaire pour tendre vers trois objectifs principaux ( 1) :

-extraire, valoriser et conserver les éléments uùles contenus dans les matières premières, -préserver les éléments constitutifs du produit et le produit lui-même contre toute altération,

-conférer au produit toutes les caractéristiques nécessaires à son usage et aux services qu'il est appelé à

rendre.

La qualité des aliments proposés aux consommateurs s'améliore constamment grâce à une plus grande

maîtrise des procédés de fabrication et au développement des technologies nouvelles. Actuellement, l'évolution

scientifique et technique se caractérise par la mise en place de nouveaux outils, qu'ils 'agisse de procédés de traitement et de conservation ou, plus fondamentalement, de biotechnologies. Un tiers des industries agro-alimentaires est cconcerné par le développement. Ce sont tomes les industries utilisant les phénomènes de fermentation (fromages,

yaouns, panification, brasserie, charcuterie, ... ).

Bien entendu, l'industrie agroalimentaire utilise depuis longtemps la fermen talion d'un milieu naturel sous l'action de microorganismes (levures, bactéries, champignons) pour fabriquer du vin, de la bière, des fromages, ... Ce

qui est nouveau, c'est que, d'une pan, grace au progrès des connaissances fondamentales dans différentes disciplines, on parvient désormais à une bonne maitrise de ces processus et que d'autre pan, les biotechnologies permettent ll'obtenir non seulement des produits consommés en l'état, mais aussi les composants de la matière première agricole

; composant'> qui peuvent ensuite être recombinés ou utilisés comme ingrédients pour les besoins de l'industrie alimentaire.

5

On admet, généralement, que les biotechnologies recouvrenL les techniques utilisant les potentialités des microorganismes, des cellules végétales, ou animales, ou des fragments biochimiquement actifs qui en dérivent. Ces

techniques font appel à des connaissances fondamentales, issues principalement de la biologie, la biochimie, la microbiologie, l'enzymologie et la génétique. Leur mise en oeuvre au stade industriel et commercial constitue la bio-industrie.

Le volume total du marché des biotechnologies était de 15 milliards de francs en 1985 (figures 2 et 3). Il devrait atteindre 400 milliards en l'an 2000. La pharmacie représenterait 68 % du total, l'agroalimentaire 20 %,

l'agriculture 11 %, ... (1).

FIGURE 2 -Marchés mondiaux des produits issus des nou1,1e/les

biotechnologies.

FIGURE 3 - Pourcentage des marchés occupés par les produits issus des nouvelles biotechnologies par rapport aux marchés totaux.

2000

/ 1990

1 1 / 1985

Source : présentation S. Cometta. SRI International à la conférence Online "171e World Biotech. Report 1987".

Dans une étude consacrée aux biotechnologies dans le monde, le CEST A distingue plusieurs modèles de développement:

- un modèle spéculatif et financier que la Suède illustre assez bien et dans lequel l'émergence des nouveiles technologies laisse espérer aux milieux financiers des bénéfices considérables. Bien que ceux-ci aienL été

revisés à la baisse, ce modèle perdure et constitue un puissant modèle de développemenL

- un modèle industriel que l'on trouve au Japon. Les groupes industriels s'appuyant sur des activités

traditionnelles diversifient leurs activités en intégrant les nouvelles technologies. Une des faiblesses du

système est celle de la recherche de base. Actuellement, le Japon rattrape son retard en génie génétique.

· un «modèle del' intégration», où recherche fondamentale, mise en oeuvre industrielle, et financement sont

associés et s'articulent correctement. Les Etats-Unis illustrent avec de nombreuses faiblesses ce modèle. - un «modèle de recherche» que l'on rencontre en Europe. II est caractérisé par une bonne maîtrise de la recherche fondamentale et des difficultés de transfert vers l'industrie. En France, le programme mobilisateur mis en place devrait permettre de combler notre retard dans certains domaines comme la microbiologie et le génie enzymatique.

En biotechnologie, deux types de processus sont, en effet, généralement utilisés :

- la fermentation où des organismes vivants sont multipliés dans un milieu nutritif qui secrète le produit

recherché extrait ensuite du milieu de fermentation.

- la conversion enzymatique où des enzymes (protéines douées de propriétés catalytiques) extraites de cellules animales, végétales ou microbiennes sont utilisés pour transformer un produit en un autre (1).

Le développement des biotechnologies résulte d'une double prise de conscience:

1) - La nécessité d'utiliser au mieux la biomasse : une partie de la production agricole doit devenir matière première renouvelable pour la biochimie agroalimentaire et pour une industrie de l'agro-récupération.

2) -Les possibilités techniques offertes par le génie génétique : on peut intervenir au coeur du patrimoine génétiqued' un micro-organisme et y greffer des gènes porteurs d'une fonction précise notamment la production de subscances complexes ; les micro-organismes peuvent produire des

protéines très difficiles à synthétiser chimiquement dès que leur degré de combinaison dépasse un certain seuil; ils pourront, également, produire bientôt des molécules aromatiques intervenant dans les qualités organoleptiques (goût, saveur, odeur) d'un vin, d'un fromage ou d'une viande.

Activité interdisciplinaire, dont la logique ne respecte pas nécessairement les frontières et les domaines sur

lesquels sont construits nos systèmes scientifiques, économiques et administratifs, les biotechnologies conduisent

à

un effacement progressif des frontières entre la chimie, la pharmacie et l'agroalimentaire, à une remise en cause des

structures industrielles et à un éclatement des filières traditionnelles liant l'agriculture à l'industrie (figure 4). Par exemple, la farine de blé n'est plus regardée uniquement comme la matière première de la meunerie etde la boulangerie, mais également comme un mélange de protéines et d'amidon qu'il est facile de séparer, purifier, transformer, et

incorporer dans toutes sortes d'aliments. Il en est de même du lait dont les protéines sont extraites, puis utilisées comme agents texturants, et dont le lactose peut servir de substrat dans les industries de fermentation. Il se développe aussi progressivement une chimie de macro-molécules végétales (amidon, lignocellulose, pectines, protéines, lipides).

On peut considérer que les apports de biotechnologies à l'industrie alimentaire sont des trois ordres: - Elles contribuent à mettre à la disposition des industriels des produits agricoles mieux adaptés aux besoins

des consommateurs (enrichissement des protéines du blé en lysine et du maïs en tryptophane; introduction

chez l'orge de nouvelles enzymes protéolytiques pour améliorer ses qualités brassicoles, ... ). Compte tenu du fait que la composition protéique et enzymatique des végétaux est un paramètre souvent déterminant de

leur utilisation et que les progrès les plus récents de la biologie permettent d'envisager de modifier cette composition beaucoup plus profondément que ne peuvent le faire les méthodes actuelles de sélection, on

peut considérer quel' une des retombées importantes des biotechnologies sera de contribuer

à

la production

pour l'industrie des plantes sur mesure (2). L'agriculteur de demain ne foumira plus à l'usine de

transformation du blé ou du maïs, mais une certaine quantité d'amidon, de protéines, de sucre ...

-Elles améliorent la qualité des aliments et réduisent les coûts de production grâce à une meilleure maîtrise

de l'emploi des micro-organismes et des enzymes dans les procédés de fabrication(3)

(!) L'utilisation d'enzymes secrétées par des micro-organismes se généralisent La valorisation de !"amidon des céréales passe par la sélection d'enzymes ayant des caractérfistiques précises, noumment en ce qui concerne leur lhermostabilité. La valorisation des composés lignocellulosi-ques. que ce soit à des fin industrielles (papier. etc.) ou à des fins alimentaires. passe par une maîtrise des enzymes ligninolytiques.

(2) 0-ores et déjà. par exemple, on distingue, en Amérique du Nord. le maïs à amidon '"branché"" pour ses propriétés gonflantes et le maïs à amidon '"linéaire" pour ses propriétés visqueuses ou pour sa meilleure aptitude à !"hydrolyse.

(3) Ce n'est pas toujours le désir de trouver des produits nouveaux qui motive les recherches mais la simple préservation des produits anciens ; ce

qui nécessite une plus grande régularité de la qualité, tant hygiénique qu·organolcptique; c·est le cas. notamment. des fromages. En effet. avec la mise en place du grand muché européen, ces fromages seront soumis à la concurrence étrangère, et si l'on peut les attaquer au plan de l"hygiène,

les conséquences en seront graves pour les producteurs français. De même faut-il assurer le maintien de certaines productions agricoles tradtionnelles qu·une rentabilité insuffisante ferait disparaître.

HGURE 4 - Quelqw:s exemples de "craking" de /11 matière première agricole ou la Jin des filières

TOPINAM!30l1R OETHERAVES à SUCflE

~

CANNESàSUCflE

~

.--, -IN_U_L_IN-E-~

U.EAGINEUX ET t-OJVE!.LES CUL lUnES

t

acides gras à chalno courtes et à chaine tonguo

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1

SACCIWIOSE

1

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PLNHES LIGNEUSES _PAILLES 0EQl[TS

'

Q_LJCOSE C6 LACTOSE ACIDE lACTIOUE Œf lf ::.N..f S TUOEllCUL[S AMIOON A & B GJ\lj\CTOSE

CG

POLYCARBONATES . - - - - i délergoants lubrlflants plastlllants ré sin os agrochimie lelntures savonerio lnsecllcidos, fonglcidos régutatours de croissanco Source _{C.L::.S.'l'./\.} BIOPESTICIDES conllsories, pâtlssories, blscuilorias, entromels, boissons

1

sonrnTOLJ--

•

IM, ADI IESlfS

VITAMINE C

stabilisants, détorgoanls

acides organlquos. acido citriquo,

acldos aminôs, modicamonts, anlil.Jiotiquos éthanol, acétone, but.inol :

tous las usagos do la grande chimio dont rnati(uos plastiquos ot carburants

LAIT

s1a:.ii1isants ol liants à usaya élémontalro

liants, agglomérants. apprêts. produits do couchage pour la papolerio cartonerlo, textiles, fonderlo, collas, bâlimenl pharmaclo produits d'hydrolyso mallo doxlrlnos ol sirops de glucose ~ laits roconstitués. aliments infantilos ot .diététiques

-Elles permettent de créer des produits nouveaux avec des qualités organoleptiques nouvelles grâce, en particulier, à la maîtrise de la production des arômes. Elles peuvent, en outre, offrir des débouchés nouveaux aux matières premières et «sous produits» agricoles et donner naissance à une nouvelle chimie à partir de

l'amidon, des sucres ou de la cellulose(!).

Cette nouvelle source de produits repose sur le développement progressif d'une industrie des produits alimentaires intermédiaires (P.A.I.) qui permet d'extraire de la matière première agricole les constituants de base

(glucides, protéines, lipides) de notre alimentation.

Le tableau l donne les principales productions à usage alimentaire obtenues actuellement par voie

biotec hnologique.

TABLEAU I - Produits destinés à l'industrie agro-alimentaire, obtenus par voie biotechnologie().

1 - Acides aminés (l): . Acides glutamique et glutamate . Lysine . Acide aspartique + phény !alanine

. Autres acides aminés Valeur Totale

2 -Acides organiques:

. Acide citrique . Acide lactique (2) . Acide gluconique

Valeur Totale de l'ordre de: . pour l'industrie et l'amidon

. pour industrie laitière

. divers Marrché mondial 4 - Ferments lactiques :

(Pour industries laitière, charcutière et ensilages)

5

-

Levures 6 • Biopolymères

(essentiellement xanthane)

Total Général

( 1) Hors mithionine. obtenue par sylllhèse chimiqui!. (2) Part fabriquée par ferml!ntaiion.

Tonnage (t) 350 000 70000 10000 400000 20000 30000 800 000 15 000 Valeur (millions$) 650 200 90

260

l 200

600

40 30 700 150 50

100

300 150 700

70

3 200

9

A la lecture de ce tableau, on constate que les utilisations de ces produits sont très variées:

-Certains sont employés directement dans les fabrications alimentaires, comme additifs, pour les propriétés de goût,d 'acidité, ou de texture qu'ils y apportent; c · est le cas notamment du glutamatemonosodique, utilisé dans les bouillons et les potages, mais aussi dans les charcuteries et les plats préparés , dont il rehausse la saveur, des acides citrique, lactique ou gJ1uconique, ou du xanthane;

- D'autres sont utilisés comme agen'ts nutritifs: ils 'agit notamment des acides aminés, éléments essentiels à [a croissance, des mélanges d'acides aminés sont effectués pour l'alimentation parem.érale ; en alimentation animale, des quantités importantes d'acides aminés (surtout méthionine et lysine) sont consommées afin de régulariser les teneurs des aliments naturels, pallier leurs carences et réduire les gaspillages en protéines ;

- D'autres enfin sont employés comme intermédiaiœs dans des processus de transformation qui fournissent des produits alimentaires: par exemple l'aspwtame, édulcorant de synthèse non calorique qui est en train de remplacer, aux Etats-Unis, la saccharine dans les boissons diététiques et qui est produit à partir de deux acides aminés : ! 'acide aspartique et la phénylalanine. Plusieurs enzymes jouent aussi un rôle déterminant dans la filière amidon, d'où sortent de nombœux pr,odui,ts, dont plusieurs sont à usage alimentaire(!). Ils peuvent aussi être utilisés dans la filière sucre.

Cette description montre en outre la difficulté à tracer une frontière nette délimitant le domaine des biotechnologies. Dans les industries de l'amidon ou du sucre, par exemple, sont mêlés des processus de simple extraction, et de traüement des matières natmelles, par des procédés enzymatiques. La concurrence est ouverte entre biocon version et synthèse chimique pour l'obtention de certains produits. Toutefois, la biochimie présente de très nets avantag,es pour la fabrication de produi,ts alimentai~es ; qu'il s'agisse d'enzymes dont la synthèse est souvent difficile, de la fabrication d'acides aminés pour lesquels la fermenitation a l'avantage de ne produire que l'isomère qui est en général seul assimilable par! 'organisme, ou l'obtention des arômes et des parfums. Seule l'acide lac tique voit encore la coexistence des deux procédés de fabrication.

La biologie moderne ne va nécessairement faire naître uoe industrie totalement nouvelle. Elle va, plus probablement, envahir de nombœuses branches industrieiles en transformant leurs procédés de fabrication. Il s'agit d'industries où la matière grise joue un rôle déterminant en développant dans ,les laboratoires de recherche des souches bactériennes originales aux propriétés intéressantes. La mise au travail de ces souches relève d'une industrie de haute technologie associant étroitement les processus biologiques et électroniques. Le développement des techniques utilisant les potentialités des micro-organismes nécessite ,en effet des ,contrôles de processus en temps réel. L'informatique et rauwmation doivent donc être couplées avec les ,techniques de fermentation pour en contrôler les réactions avec une extrème rigueur. Des capteurs installés dans les fermeteurs mesurent en pennanence certaines données ,et un ordinateur, qui trai,te ces informations, assure la régulation.

Toutefois, Je progrès des· manipulations génétiques ne doit pas faire oublier que d'autres disciplines nécessaires au développement des biotechnologies accusent un certain retard. En microbiologie, le nombre d'orga-nismes étudiés est ,très restreint, et l'analyse des relations entre les aptitudes métaboliques du microorganisme et le mmeu dans lequel il vit a été délaissé. Dans le domaine del 'ingénierie appliquée aux systèmes biologique (conception de fermenteurs et de réacteurs, technologies de fermentation, procédé d'extraction et de purification des produits) de nombreux :progrès restent aussi à faire. Actuellement, le développement des biotechnologies oriente et conditionne celui des biens d • équipement. On assiste d · ailleurs à un <(éclatement>> de ce secteur qui bénéficie des progrès réalisés dans l'industrie chimique («crackililg alimentaire»), nucléaire (matériel d'ultra-filtration), textile (matériel de texturation et de filage), électrique (matériel de contrôle et d'automation) ... L'automatisme et la robotique sont les éléments essentiels de cette mutation. Ainsi la mise ,en place de lignes de fabrication automatisées, séquencées, pour obtenir des fabrications flexibles en rela.uon avec les différents marchés, nécessite le développement du génie des procédés ; celui-ci intègre LOutes les découvertes des sciences tant biotechnologiques que physicochimiques, les automatismes et la robotique ; il constitue le levier technologique nécessaire pour cette réussite de 1 'industrialisation du secteur agro-alimentaire de demain. A défaut, la France devraü ,importer des usines clés en main(2).

Le tableau 2 donne une liste non exhaustive des principaux groupes engagés dans des fabrications biotechnologiques à usage alimentaire.

(1) Produits à panir de l'amidon du maïs, les sirops à hau[e teneur en fructose (SHTF) sont des liquides facilement utilisables et transponables. Ils on[ un ,pouvoir sucrant supérieur aux sucres tradi[ioonels. De plus, ils ne sont pas soumis aux aléas du marché mondial du sucre où les cours varient beaucoup et rapidement.

TABLEAU

2

-

Principaux producteurs par voie biotechnologique de produits à usage alimentaire().

Nationalité CA global Activités bic-alimentaires en M$

1 . Producteurs d'acides aminés

Ajinomoto Japon 2 150 Acides anunes (CA env. 400

Condiments -Aspartame

Kyowa Hakko Japon l 000 Acides aminés (CA env. 150

Alcool

Orsan (Lafarge Coppée) France 150 Acides aminés (CA env. 130

Miwon Corée du Sud Acides aminés (CA env. 120

2. Producteurs d'acide citrique et/ou d'enzymes

Pfizer Etats-Unis 3 800 Acides organiques (citri.) Enzymes

Miles Laboratories Etats-Unis 800 Acides citrique • Enzymes Hoffmann Laroche Suisse 3 500 Acides citrique - Vitamines

Novo Danemark 350 Enzymes

Gist Brocades Pays-Bas 600 Enzymes -Alcool -Levures 3. Autres producteurs

Rhône-Poulenc France 4 500 Xanthane • Vitamine B 12

Sanofi (Elf) France 1 200 Arômes• Additifs alimentaires

Les développements qui précèdent, aussi favorables soient-ils aux biotechnologies, ne doivent pas faire oublier qu'il existe, néanmoins, un certain contraste entre la rapidité du progrès scientifique, d'une part et d'autre part, les délais et les limites du développement industriel. Ce décalage tient à la fois à la complexité des conditions de développement industriel, à l'utilisation des organismes modifiés, aux hésitations de la réglementation mais aussi, aux fluctuations des prix. C'est ainsi, par exemple, qu'en 1986, on a enregistré une baisse sensible des prix européens de la lysine industrielle utilisée dans l'alimentation animale. Cette chutes 'explique par la baisse des cours mondiaux du

soja, stipulés en dollars. Elle a mis en difficulté les producteurs de lysine.

Par ailleurs, on peut se demander si les consommateurs sont prêts à accepter les aliments nouveaux qu'on leur propose. En effet, l'industrie alimentaire ne se contente pas des' adapter à l'évolution de la demande; elle cherche, bien souvent, à l'orienter.L'enquête effectuée par le centre français de recherches en sciences sociales et économiques dans neuf pays d'Europe met en évidence des comportements qui ouvrent de larges perspectives à l'industrie alimentaire.

Les limites entre le naturel et l'artificiel s'estompent pour autant que le produit «anificiel» apporte des qualités supplémentaires au produit naturel. C'est ainsi qu • en France.alors que 62 % des personnes interrogées étaient, en 1976, opposées aux produits «synthétiques», il n'y en a plus que 47 % en 1984.

On assiste au développement d'une alimentation individualisée et fonctionnelle. Le besoin de variété, l'intérêt pour l'innovation culinaire sont autant d'éléments déterminants dans l'acceptation de nouveaux produits.

Le contrôle de l'alimentation par des régimes régulièrement suivis est une tendance qui se généralise. Un

nombre croissant de personnes surveillent la consommation de certains produits (tableau 3).

TABLEAU 3

1978

1984

Alcools

42

%

60

g.. 0

Corps gras

37 %

58

%

Sucres

26

%

47

%

Sel

24

%

40

%

Féculents

30

~ ₀

₄₂

_%

Aucun contrôle

3ï

%

18

% M$) M$) M$) MS)

Il

L'apparition d'un courant diététique est très nette: 38 % des personnes interrogées déclarent consommer

des produits diététiques ou allégés et 48 % manifestent un intérêt pour des produits enrichis ou améliorés.

Bien que les écarts restent parfois considérables entre les consommations respectives des différentes catégories sociales, on observe une tendance générale à la réduction des disparités alimentaires entre le Nord et le Sud

de l'Europe. Toutefois, l'harmonisation des législations alimentaires dans la Communauté Economique Européenne est loin d'être terminée. Ajoutons que les associations de consommateurs, qui n'ont pas encore défini de position

générale à l'égard des produits issus des biotechnologies, restent vigilantes.

L'alimentation des prochaines décennies cherchera avant tout à répondre à deux préoccupations majeures

des consommateurs: elle devra être équilibrée et ne pas nuire à la santé. Il y a, en effet, une prise de conscience générale

de ce qu'il convient d'appeler un juste rapport entre les apports et les besoins.

Malheureusement, les recherches en nutrition humaine ne sont pas encore suffisamment développées pour

mieux définir et spécifier les qualités des produits adaptés aux diverses demandes. C'est une lacune importante, car le développement des industries alimentaires implique que soit clairement établie une politique alimentaire.

Il -

LES BIOTECHNOLOGIES DANS L'INDUSTRIE ALIMENT AIRE BRETONNE :

MUTATIONS TECHNIQUES ET ECONOMIQUES.

Bien que la Bretagne n'ait pas été retenue comme pôle régional biotechnologique, de nombreux éléments militent en sa faveur. Outre l'importance du gisement de matières premières dont elle dispose, elle compte déjà un

certain nombre de réalisations industrielles et l'on y observe le développement de centres de recherches et d' otganismes

de transfert de plus en plus efficaces. On peut, néanmoins, s'interroger sur l'aptitude des entreprises de petites et moyennes dimensions, qui constituent l'esssentiel du tissu industriel breton, à exploiter les perspectives réelles de développement quis' offrentàlarégion, analyserons-nous les positions qu · occupent les fumes régionales aux différents

niveaux d'un processus biotechnologique. Cette démarche nous permettra de faire l'inventaire des forces et des

faiblesses de l'industrie agro-alimentaire et de proposer des orientations tout en tenant compte de l'évolution des technologies et de la demande.

Les différentes étapes d'un processus biotechnologique sont représentés sur la figure 4. Nous étudierons

donc successivement, les ressources de la Bretagne en matières premières, le fractionnement de celles-ci en leurs

différents composants, les processus de bioconversion proprement dits et, pour terminer, la formulation, c'est-à-dire,

la combinaison des éléments nécessaires à la fabrication de différentes catégories d'aliments.

1- LES MATIERES PREMIERES.

La Bretagne est une «mine» de matières premières biologiques (7 milliards d'oeufs, 6 milliards de litres de

lait...) auxquelles il faut au jouter les coproduits résultant de leur transformation conventionnelle (lactosérum -sang

• cinquième quartier -déchets de filetage ... ). Ces matières premières, dont certains éléments constitutifs sont d'un intérêt industriel, nutritionnel, voire thérapeutique, ne sont pas toujours utilisées pour leurs propriétés spécifiques ni leur intérêt nutritionnel; on cherche plutôt à s'en débarasser qu · à les exploiter car elles sont biologiquement instables et deviennent rapidement source de nuisance. L'examen de la composition biochimique de différentes matières premières (tableaux 4, 5, 6 et 7) montre qu'elles sont principalement source de protéines etde lipides; quant aux sucres,

ils ne sont présents que dans les dérivés du lait. mais compte tenu de l'importance de cette production en Bretagne,

les quantités disponibles sont loin d'être négligeables. En effet, la région produit, environ l milliard de litres de

TECHNIQUES

SÉPARATIVES

FIGURE 5 - Les différentes étapes d'un processus biotechnologique

GÉNIE

P.A.I.

*

Bioconversion

GÉNIE MICROBIOLOGIQUE . FORMULATION

ENZYM\UE

i--l.-

-su_s_s_T_R_A_T_s-.1

· - - - · 1

MATIERES

PREMIERES

PRODUITS

DE

-BIOCONVERSION

1 1 1

USAGES

Lait Ovoproduit Sang Poisson Légumes Algues Protéines Glucides Lipides Pectines

Industrie de première transformation

• Produits Alimentaires

Interm

édiaires

Peptides Acides aminés Edulcorants Acides Arômes Vitamines Antibiotiques Enzymes Alimentaire (charct terie, fromagerie, 1 · confiserie, ... ) 1 Pharmaceutique Cosmétique Chimique 1 - - - , . - 1 ndustrie de secor transformat

13

TABLEAU 4 -Composition du lait et de ses coproduits (g/1)

Lait

Lactosérum

Ultrafiltrat de lait

et lactosérum

extrait sec

120-140

60-68

55-60

protéines

30-35

6-8

-lipides

35-45

0,5

-2

-sucres

50

40-50

40-50

minéraux

8

4-8

4-8

TABLEAU 5 -Composition des ovoproduits (glkg)

oeuf

blanc

jaune

coquille

extrait sec

265

115

515

1000

protéines

130

100

160

20

lipides

120

-

340

-sucres

7

7

6

-minéraux

9

5

10

980

TABLEAU 6 -Composition du sang et de ses dérivés (gll)

sang

sérum

cruor

extrait sec

150

-2

00

85-100

400

protéines

120-160

70-80

350

lipides

10-20

5-6

40

sucres

-

1

minéraux

8-9

8-9

10

TABLEAU 7 -Composition de quelques poissons (glkg)

merlu

sardine

hareng

maquereau

extrait

sec

215

2

80

-380

31

0

320

protéines

180

180-

2

0

0

170

180

lipides

10-20

80-150

110

120

Certains constituants biologiques présents dans ces diverses matières premières possèdent des caractéris-tiques physicochimiques et des propriétés qui leur sont propres, alors que d'autres ne présentent pas de spécificités particulières par rapports à leurs homologues issus d'autres matières premières. Dans le premier groupe se trouvent les protéines animales qui présentent des caractéristiques particulières qu'on ne retrouve pas dans les produits d'origine

végétale; tandis que les lipides du lait et del' oeuf ne se distinguent pas fondamentalement de celles des huiles végétales, si ce n'est par la présence en quantité plus ou moins importante de phospholipides; quant au lactose qui est un diholoside

(glucose-galactose), il présente une originalité par rappon aux sucres d'origine amylacée, à savoir, la présence de

galactose qui a priori apparaît plus comme un inconvénient que comme un avantage.

Les caractéristiques physicochimiques particulières de certains constituants contèrent à ces matières

premières des propriétés fonctionnelles (solubilité, pouvoir moussant, pouvoir gélifiant, pouvoir émulsifiant, rétention

d'eau) très recherchées de l'industrie agro-alimentaire; c'est ainsi que le lactosérum, le sérum sanguin, et le blanc d'oeuf sont utilisés pour leurs propriétés moussantes et gélifiantes, alors que le jaune d'oeufl'est pour ses propriétés

émulsifiantes Ces caractéristiques leur contèrent également des propriétés nutritionnelles et physiologiques, plus ou

moins bien exploitées. C'est ainsi que la valeur nutritionnelle de certains coproduits (lactosérum, sang) à longtemps

été négligée et que le rôle physiologique des phosphoprotéines que l'on trouve dans le colostrum et le blanc d'oeuf n'ont attiré l'attention des chercheurs que depuis peu; or, ils possèdent des propriétés physiologiques, bactériostati-ques et immunologiques intéressantes.

Toutefois, l'importance de productions animales ne doit pas nous faire négliger des productions végétales

dont certaines sont très importantes dans la région (chou-fleur, artichaut( 1), algue). Nous avons fait figurer dans le

tableau 8 les diverses utilisations des phycolloides qui sont extraits des algues. Rappelons que la France qui possède en Bretagne des sites privilégiés de production de diverses espèces d'algues est importatrice de 6 000 tonnes de CRACILARIA séchées (algues rouges).

L'intérêt nutritionnel, technologique (propriétés fonctionnelles), diététique, physiologique, voire thérapeu

-tique, d'un nombre imponant des matières premières de la région peut être considérablement augmenté sil' on procède

au fractionnement des constituants possédant les propriétés recherchées, fractionnement qui sera suivi, éve ntuelle-ment, de biotransformations. Toutefois, s'engager dans la recherche de nouvelles valorisations qui mettent en oeuvre des opérations de «cracking» ne peut s'envisager que si les matières premières disponibles présentent une grande

régularité dans leur composition, leur qualité, l'approvisionnement des usines et offre toute garantie hygiénique (absence de pathogène et de résidus).

La maitrise de la qualité des matières premières et des coproduits résultant de leur transfonnation est une nécessité si nous voulons rentrer dans l'aire des biotechnologies. Un certain nombre d'industriels bretons en ont pris conscience ; c'est ainsi que Bretagne - Biotechnologie Alimentaire, (BBA), association d'industriels laitiers et d'organismes de recherche a établi un programme de travail sur l'amélioration de la qualité du lait; que certains industriels ont amélioré les conditions hygiéniques de collecte et de conservation du lactosérum et du sang et que

d'autres ont même été conduits à modifier fondamentalement leur technologie de base de façon à améliorer la qualité

des coproduits ( caséineries BRIDEL, TRIBALLAT, ARG VENON).

2 - LE

FRACTIONNEMENT DE

LA MATIERE

PREMIERE

AGRICOLE

PAR DES PROCEDES

PHYSICOCHIMIQUES.

Bien que le fractionnement proprement dit de la matière première agricole ne fasse pas, en toute rigueur,

partie des processus de la bioindustrie entendus au sens strict du terme, il ne nous paraît pas souhaitable de dissocier les biotechnologies des techniques physiques qui permettent de les mettre en oeuvre et dont elles ont souvent développé l'emploi (ultrafiltration, osmose, inverse, chromatographie, électrodialyse, ... ). En effet, les matières premières, qu'elles soient d'origine animale ou végétale, seront de moins en moins utilisées en l'état dans l'élaboration des

aliments; l'examen de la composition de nombreux produits alimentaires reflète déjà cette évolution. Le

fractionne-ment des constituants (lipide, protéines, sucres, arômes, pigments ... ) des différentes matières premières offre de

nombreux avantages ; il permet notamment d'offrir aux industries dites de seconde transformation (biscuiterie, salaisonnerie, confiserie, diététique ... ) une multitude de produits alimentaires intennédiaires (P AI) dont les propriétés fonctionnelles et (ou) nutritionnelles sont améliorées par rapport à celles des matières premières initiales.

N:,AA-f,[',Af{ CAR.RN::! ŒNANES

espêces

Gelidhun sp. 01<ndrus crispus

utiliséeJ Graci laria sp. Gigarttna stellata P terocladla sp.

pays Philippines, Ja.poo, Corée (REP). Europe.

proouc- U

.s

.A.• Canada Japœ, Canada,

teurs Chine uérld,, Australie, Afrique cL Sud,

auu

Portugal,

New-Zealand, Algérie, New-Zealand Séœ~l

prc.yrié- - Insoluble dans E9u froide Ré.action avec la tés - Grand pcuvoir ~lifla.nt il casétne

r.hysi.que très faible concentratioo et - Forne avec l'eau ta1 liquide

chlmiquei qui une fois refroidi prerxl en ~lée fenœ, élastique

valori- - Agents de suspensioo - Phisieurs utilisations

satioo - Epaississant, stabilisant, COllllllI~s avec agar-agar

gélifiant - Préparations d'alixœnts

- Milieu de culture en laoo diététiques

- Glace de conscxmaticn, - Sauces pour salades

yarurt - Proouits iflaI1JBCeutiques

- Ca1Serverie : gelée fenœ activité antiseptique= peur éviter l' erxlamagen:ent traiteiœnts gastriques de viandes OJ poissoo - Blanchisserie: apprêt pendant le transport - Dentifrice, troule.9 - lMUStrie:

100Ulages

flns, d'appareils dentaires

rhotogra ~1le. - Clarlficatioo de la

bière, du miel ruRŒI...l.ARANE Furcellaria fastigata ru lnmbrica l ls Danenark (Baltique)

Canada

Peut se ro11biner à d'autres gcmœs ru agents épaississants - Succédané de l'agar

- 9J

% industrie agro-a.Hn:entai re - Cosrœtique, prépara-tions dl.étiques, al:1.!œntation des nouni.sscns

ALGINATES

Macrocystis pyrlfera Laminaires (L. digitata) Ascor.hyllum sp.

Sargassum

Pacifique Nord-Est Califomle, Oûli Europe (Norvège) URSS, Japœ, Groenland

Trêa

hydro(ilile Alginates riches en acide glucurooiques rot uœ affinité pour ioos bi val.enta lents

- ~decine : décootaminants - Phanœcie: pouvoir stabi lisant : pilule, pœmade

- LA.A, : ca1ditionœiœnt

des produits laitiers Assa isooneiœnt, ooissons

rafraichlasantes, coofi-serie, chocolat au lait, peau saucisse de Francforl - Lessive au pouvoir

lulrifiant

- Industrie textile: encol lage et productlon d'wie fibre de qualité supé-rleure

à

œlle de

la

sole artificielle

1

-

Industrie fX)pier,

pl.as-tique, caoutchouc

1

L'industrie agro-alimentaire, et notamment l'industrie laitière bretonne, a acquis ces dernières années une très grande maîtrise des méthodes et techniques de fractionnement des constituants biologiques.

Les progrès réalisés ces dernières années dans le domaine du fractionnement sont à attribuer àl' amélioration des connaissances biochimiques et physicochimiques des matières premières ainsi qu'au développement des techniques nouvelles de séparation.

Parmi les techniques les plus utilisées à grande échelle et dont certaines sont toutes récentes, nous pouvons citer la centrifugation, la filtration, la microfiltration, l'ultrafiltration, l'osmose inverse, l'évaporation, l'électrod.ia-lyse, la chromatographie.

La centrifugation est une des techniques les plus anciennes de l'industrie traitant des liquides alimentaires ; elle pennet de séparer sous l'action d'un champ centrifuge les constituants de masse volumique différente.

La filtration est une opération également très répandue dans l'industrie des boissons; elle rend possible l'élimination des éléments insolubles et dans certains cas, elle réduit la concentration de la flore microbienne(l).

La microfiltration est une technique de séparation sur membranes (organique ou minéral) dont le diamètre des pores varie de 0,1 à 2 •m ; la solution à traiter circule à grande vitesse, tangentiellement à la membrane et sous

! 'action d'une pression qui pennet le transfert du micro filtrat au travers de la membrane. Cette technique, par rapport à la filtration, offre l'avantage de pouvoir éliminer de façon continue tous les éléments particulaires retenus par la membrane ; en outre, le nettoyage des microfiltres est très aisé. Des progrès considérables ont été réalisés ces deux dernières années dans le domaine des membranes. Ces techniques étant modulaires ne pennettent pas de réaliser des économies d'échelle importantes ; elles sont donc, tant d'un point de vue technique qu 'économique,accessibles à toute entreprise quelle que soit sa dimension.

L'ultrafiltration est, comme dans le cas précédent, une technique de séparation sur membrane semi-perméable; mais dans ce cas le diamètre des pores est de l'ordre de 0,003 à 0,03 •m. Elle pennet de concentrer sélecùvement les macromolécules dont le diamètre est supérieur à celui des pores de la membrane; elle rend possible l'enrichissement en protéines et en lipides d'un très grand nombre de liquides alimentaires. Cette technique dont la fiabilité industrielle est largement démontrée est bien implantée en Bretagne et dans des secteurs très variés (jus de fruits, ovoproduits, lait .. ); comme nous l'avons indiqué précédemment, la concepùon modulaire de cette technique la rend accessible à toutes les entreprises. Cette technique, associée ou non en amont avec la micro filtration, est, très souvent, mise en oeuvre dans les opérations de fractionnement des constitutants biologiques. Nous estimons à environ 3000 m• la surface totale de membrane d'ultrafiltration en Bretagne(2). Les industriels bretons bénéficient du support technique et scientifique du laboratoire de recherche de technologie laitière qui a contribué de façon importante, en étroite association avec les constructeurs, au développement des techniques à membrane.

L 'électrodialyse, basée sur le transfert des espèces ioniques au travers d'une membrane sous l'action d'un champ électrique, est une technique quis' impose dès qu'on se trouve en présence du liquide très fortement minéralisé (exemple: déminéralisation du lactosérum): elle permet en effet d'éliminer tous les ions, organiques et minéraux, de faible poids moléculaire. Le développement industriel de cette technique n'a pas été aussi important qu'on l'escomptait, bien que les équipements proposés présentent une grande fiabilité(3).

La chromatographie, si elle est bien connu au niveau du laboratoire, est une technique avec laquelle les industriels de l' Agro-alimentaire sont peu familiarisés(4). Cette technique se distingue de celles que nous avons décrites précédemment en deux points: sa mise en oeuvre est discontinue et les débits qu'elle assure sont beaucoup plus faibles. Elle se situe en général en aval des procédés de fractionnement et sa mise en oeuvre se justifie lorsque les produits obtenus sont à fone valeur ajoutée (exemple : certains peptides du lait).

L'osmose inverse et l'évaporation sous vide sont deux techniques qui se situent en aval de l'ensemble des opérations technologiques car elles pennettent l'élimination au moins partielle del 'eau avant la déshydratation totale en séchoir ou atomiseur ou lyophilisateur(5); l'osmose inverse présente deux avantages par rapport à l'évaporation : très faible consommation d'énergie, conception modulaire qui rend son acquisition possible quelle que soit la dimension de l'entreprise.

(1) Cette opération consiste à transférer la soluùon à traiter au travers d'un suppon poreux, est limitée dans le temps par l'encrassement progressif du

filt.re par les éléments insolubles. La fihralion classique va disparaitre progressivement face au développement de la microfiltraùon i:angcnùelle. (2) Le marché est principalement occupé par deux constructeurs français : SFEC et Rhone Puolenc, réunis depuis peu au sein d·une même société. (3) Il semble que la société de recherche des techniques industrielles (SRTI) fabriquant les équipements n'a pas bénéficié d'un suppon technique et scienùfique suffisant dans le domaine des produits mis en oeuvre.

(4)Elle consiste à séparer les constituants en fonction de leurs caractéristiques physicochimiques (taille, charge ou affiniié spécifique) lors d·un transfen, assurré par un ephase lipidique mobile, au travers d'un suppon solide placé dans une colomie.

(5) Dans le cas de l'osmose inverse, l'eau est éliminée partransfen au travers d'une membrane sous l'~cùond'une pression et dans le cas de l'évaponation le transfen d'eau nécessite le passage de l'état liquide à l'état vapeur.

17

Nous avons donné (figures 6, 7 et 8) quelques exemples de fractionnement de matières premières d'origine animale ainsi que les produits obtenus.

FIGURE6

LAIT ENTIER

centrifugation

- - - - ~

1

LAIT

ECREME

1

acidification

empresurage

/

~

CRE}Œ

LACTOSERUM

CASEINE

calcium

l

neutralisation

-:.icrof ilt ration

/ \

SERUM

CLARIFIE

PHOSPHO

LIPIDES

/ ~

ultrafiltration

?ROTEIHS SERIQUES .J

LACTALBUMINE

_

LACTOGL

O

BULINE

chromatographie

PROTEINES

SERIQUES IXIB.JNOGLOBUL INES

LACTO PEROXYDASE

L.-\CTOFERRI;'iE C.-\SEl~,..\T~ 1

microfiltration

l~

CASEINE

B

CASEINE

s k

FIGURE 7

OEUF ENTIER

séparation

B/~UNE

/

Na cl.

centrifugation

dilution

/ e n t r i f u g a t i o n

OVOMOCINE

LYSOSYME

Opération• SAIG!ltE· SEPARATION PRODUITS

FIGURE 8 - Valorisation du sang.

Plasma congelf hanuc:ie ~l•i10n Sang ali!O. con,:elé Salaison Pharmacie

I

SanR non Poudre de

alim.. con . ,ang entiet'

Chiens ,0.1 im. du Chats bétail S3h iaon Pha.,,..ci Rejet Cuiucm ccuor Farine de sang entie

?hanuci Alim. du Alia.

Oenolor;i bitai! bétail

du

hiena ?haT1ftaci Salaison Chien• Engrai1

hats Col le Chat•

i/TILISATlON Oenologie Engrais

Abatcoi r Abattoir lnduttrie Spfcial ia• Abattoir tnduHrie Equ.ariue

19

Un certain nombre d'entreprises ont acquis ces dernières années une bonne maîtrise des techniques de fractionnement; ont peut citer dans le cas du lait: TRIBALLAT, ARMOR PROTEINE, BRIDEL, ULN, LACTO

BRET AGNE ... ; dans le cas des ovoproduits : ABCD, GERCA VI ; dans le domaine végétale : AROMES DE BRETAGNE, GOEMAR; dans le domaine du sang : V APRAN.

Bien quecesoitdifficileàévaluer, nous pensons que seulement lûà 20 % des matières premières disponibles sont actuellement utilisées pour en extraire leurs différents constituants. Pourtant les débouchés existent, tant en France qu'à l'exportation, et le fabricant de ces produits alimentaires intermédiaires (PAI) sera de plus en plus sollicité par l'industrie alimentaire de deuxième transformation. Il devra fournir des produits standardisés, à caractéristiques

nutritionnelles et fonctionnelles bien définies, dans lequelles le fabricant de produits de consommation puisera pour élaborer les produits demandés par le consommateur(!).

Un nombre plus imponantd 'entreprises de la région pourraits' engager dans cette voie du «cracking» si elles

pouvaient:

• accroître leurniveau d • encadrement, notamment dans les petites et moyennes entreprises. Les technologies

de fractionnement impliquent une technicité de plus en plus poussée mais exigent surtout une très grande

rigueur dans l'exécution. Les entreprises devront donc faire un effon de fonnation du personnel et recruter

à un niveau de compétences plus élevé.

• bénéficier d'une aide technique et scientifique, tant de la pan des organismes de recherche publique que de celle des constructeurs de matériel. Le développement et la mise en oeuvre de nouvelles techniques de fractionnement, leur automatisation et l'optimisation de leur fonctionnement seront d'autant plus rapides

qu'on arrivera à faire collaborer les industriels, les chercheurs et les constructeurs de matériel. A ce propos, on peut regretter qu'aucun des principaux constructeurs français ne soit implanté en Bretagne alors que cette

région représente pour certains d'entre eux un marché potentiel important.

· disposer de moyens d'investigation des nouveaux marchés: la recherche de nouveaux débouchés, tant au

plan national qu'à l'exportation, implique de bien connaître les propriétés des nouvelles matières premières que sont les PAI et les conditions de leur mise en oeuvre dans l'élaboration de produits finis. Pour vendre

leurs produits, les industriels devront faire appel à des agents commerciaux ayant les connaissances suffisantes pour fournir l'appui technique nécessaire à la mise en oeuvre de ces PAi.

3 -

LA BIOCONVERSION

Fractionner la matière première agricole pour en extraire ses composants est une première étape qui va dans le sens d'une meilleure valorisation des ressources disponibles. Faut-il en rester là? Evidemment non, car cce serait

se priver d'une valeur ajoutée supplémentaire et laisser à d'autres la possibilité de fabriquer des produits plus élaborés.

L'objectif doit être d'aller le plus loin possible dans ce processus de valorisation, tout en ayant conscience des contraintes techniques, économiques, et financières qui limitent nécessairement les ambitions des petites et moyennes

entreprises constituant l'essentiel du tissu industriel breton.

Par conséquent, les nouvelles matières premières obtenues grâce à la mise en oeuvre des techniques de fractionnement précédemment décrites doivent être, dans une deuxième phase, soumises à des traitements de nature

chimique (comme, par exemple, l'hydrogénation des lipides) ou plus particulièrement, de nature biologique

(fermentation, hydrolyse enzymatique), qui permettent d'améliorer leurs propriétés fonctionnelles ou nutritionnelles et, dans certains cas, de créer des molécules d'intérêt thérapeutique.

La connaissance des microorganismes et des enzymes, la maîtrise de leur production et de leur utilisation

à l'échelle industrielle, le transfert de compétence du génie chimique au génie biologique laissent espérer un

développement rapide des techniques de bioconversion.

La mise en oeuvre des microorganismes et des enzymes, la maîtrise de. leur production etde leur utilisation

à l'échelle industrielle, le 1ransfert de compétence du génie chimique au génie biologique laissent espérer un

développement rapide des techniques de bioconversion.

(1) Voir à ce sujet, C. bourgeois, "L'évolution biotechnologique de la transformation agro-alimentaire" in Le Courrier du Parlement, n' 175, avril

La mise en oeuvre des microorganismes (génie microbiologique) et des enzymes (génie enzymatique) peul

se faire suivant trois modes opératoires.

Les microorganismes ou enzymes sont mis directement au contact du substrat à transfonner dans une cuve

agitée; on laisse la réaction se dérouler et ensuite on procède à l'extraction des produits de la réaction avec récupération, dans certains cas, des enzymes ou microorganismes: ce sont les réacteurs «batch». L'inconvénient de ce type de

réacteur est son caractère discontinu qui n'est pas toujours compatible avec les conditions de travail en entreprises.

Les microorganismes où les enzymes sont introduits dans un système agité ; le substrat est introduit en

continu et le milieu réactionnel contenant les produits est éliminé en continu mais avec rétention du microorganisme

ou de l'enzyme dans le système: c'est le réacteur agité continu (CST).

Le troisième mode de fonctionnement consiste à introduire l'outil biologique sous une fonne immobilisée sur une phase solide dans une colonne; le substrat est soumis à la réaction lors de son transfert et à la sortie les produits

sont collectés de façon continue; c'est le réaction «piston».

Le travail en batch agité peut se faire dans le cas, notamment, des réactions enzymatiques, avec des

équipements assez simples tels qu'une cuve à double paroi pour thermostater le milieu et un agitateur mécanique; seuls

les paramètres pH et température sont importants. Dans le cas des fennentations, il existe davantage de contraintes car,

d'une part, il y a des exigences hygiéniques à respecter au cours de la mise en oeuvre du matériel et des produits et, d'autre part, les paramètres à contrôler sont plus importants (pH -température - oxygène - C02 ... ). Ces opérations ne présentent pas de difficulté particulière quelle que soit la taille de l'entreprise. En revanche, les conditions de travail exigées ne permettent pas d'atteindre un haut niveau de productivité étant donné le caractère discontinu des opérations

et le fort degré d'intervention humaine.

Le travail en continu, réacteur agité ou en réacteur «piston», doit être équipé d'un grand nombre de capteurs pennettant de mesurer de façon continue les principaux paramètres nécessaires à la conduite du process, si 1 'on veut qu'il se déroule dans les conditions optimales. Le coût de l'équipement électronique et infonnatique qu'implique le travail en continu d'un bioréacteur peut multiplier par 2 à 5 le coût total des installations, mais la productivité en est

considérablement augmentée ; elle peut être multipliée par 10 dans le cas de la fermentation lactique.

La conception de tels outils, leur mise en place, et leur maitrise exigent un haut niveau de technicité des

cadres de l'entreprise et un support technique et scientifique extérieur s'il s'agit de PME.

Quels sont les produits que la bioconversion, par voie microbienne et par voie enzymatique, permet d'obtenir

à partir des matières premières disponibles en Bretagne ?

La voie microbienne permet de convertir les substrats glucidiques (lactose) et des formes azotées peu

élaborées en biomasse destinée à l'alimentation animale ou humaine et en biometabolites à haute valeur ajoutée. Parmi

les biornétabolites dignes d'intérêt, nous pouvons citer des acides organiques (acide lactique, propionique citrique ... ),

des acides aminés (glutamique, lysine, arginine ... ) à usage alimentaire, des vitamines (C, B2, B 12 ... ). et des

antibiotiques à usage pharmaceutique. La mise en oeuvre simultanée de substrats glucidique, protéique et lipidique

ou de leurs produits de dégradation (acides aminés, peptides, acides gras) peut conduire à l'obtention de biométabolites

très variés d'intérêt aromatique (arôme de viande, de poisson, de fromage ... ). Les rechnologies utilisées en génie

microbiologique sont en général de nature discontinue et mettent en oeuvre des techniques de fractionnement

(centrifugation, microfiltration, ultrafiltration) bien connues du secteur agro-alimentaire ; on assiste actuellement au

développement de technologies à caractère continu. Des laboratoires de Rennes (INRA, ENSCR, SUPELEC) ont pu acquérir, dans le cadre d'un programme de recherche financé par Bretagne Biotechnologie Alimentaire (BBA), une bonne maîtrise de la fermemation continue.

remplies:

Le développement du génie microbiologique en Bretagne suppose qu'au moins trois conditions soient • disponibilité du substrat glucidique: le jus lactosé issu del 'ultrafiltration de lait ou de lactosérum est un excellent support de fermentation. Il faut toutefois noter que les réserves glucidiques qui seront probable-ment les plus intéressantes ne se trouvent pas en Bretagne (saccharose de betterave concurrencé par les

édulcorants, glucose issu de l'amidon de maïs et de blé).

-maîtrise de la technologie: nous disposons d'un tissu industriel, notamment celui du secteur laitier qui, de par son expérience dans l'utilisation des fennents peut acquérir, avec l'aide des organismes de recherche,

21

-accès au marché : s'il s'agit de produits à usage exclusivement agro-alimentaire (acides organiques,

arômes), les industriels bretons n'auront pas de difficultés pour y accéder. En revanche, pour des produits à usage diététique et pharmaceutique, ils devront trouver des partenaires dans ce secteur s'ils veulent pénétrer le marché.

Il n'existe pas actuellement en Bretagne d'entreprise à même de développer le génie microbiologique, faute

d'équipements et de véritables compétences.Lorsqu'on travaille à partir de matières premières naturelles, qui sont des

sous-produits d'autres fabrications et dont la composition varie fortement, ! 'adaptation des souches et des conditions

de fermentation est un problème permanent qui suppose une capacité de recherche et une expérience industrielle

spécifique. Pour inciter les indusrriels laitiers à s'orienter dans ce secteur et pour être crédible auprès des partenaires potentiels, il faut qu'ils puissent bénéficier d'une aide technique et scientifique. Comme nous l'avons dit, des laboratoires de recherches de Rennes ont acquis, dans le cadre de BBA, des compétences dans le domaine de la fennentation continue, mais seulement à l'échelle du laboratoire; il faudrait disposer rapidement d'un atelier-pilote

pour acquérir la maîtrise nécessaire avant le passage à la dimension industrielle. Outre la spécificité des connaissances industriellles nécessaires, il convient de remarquer que l'industrie de la fermentation est caractérisée par la lourdeur de ses investissements et l'importance des coûts énergétiques. En moyenne, le coefficient d'intensité capitalistique,

rapport du coût de l'investissement au chiffre d'affaires annuel correspondant, est del 'ordre de 2 à 2,5 c'est-à-dire

comparable à celui de la chimie lourde ou à celui de la sidérurgie(l). Quant à l'énergie, sa part dans les coûts

d'exploitation est supérieure à 20 % (1).

Développer des activités de première transformation telle que la concentration des macromolécules du lait,

du lactosérum, du sang, des ovoproduits, des algues, des carottes ... , conduit, dans tous les cas cités, à obtenir avec le

concentré un coproduit composé principalement de sucres fermentescibles, de minéraux et d'azote non protéique. L'écoulement de ces coproduits peut être un frein au développement des technologies de fractionnement notamment de celles à membranes ; dans la mesure où tous ces coprodui ts peuvent êrre utilisés comme support de fermentation, les constructeurs d'équipements d'ultrafiltration (Rhône-Poulenc-SFEC) ont tout intérêt à favoriser en Bretagne le développement du génie microbiologique.

La conversion enzymatique, à échelle industrielle, se limite principalement à des opérations d'hydrolyse

et cela sur les différents substrats. On dispose d'enzymes permettant l'hydrolyse de lactose, de pectines de fruits, de protéines etde lipides. Les enzymes peuvent être utilisées à l'état libre en batch, ou sous forme immobilisée en réacteur

continu (réacteur piston -réacteur à membrane). Les opérations susceptibles d 'êrre développées en Bretagne, au stade industriel, sont l'hydrolyse du lactose et des protéines.

L'hydrolyse du lactose permet d'obtenir des mélanges de glucose et de galactose dont la solubilité et le pouvoir sucrant sont nettement supérieurs à ceux du substrat. Ces sucres peuvent être utilisés en l'état dans le secteur

agro-alimentaire, mais dans certaines limites, étant donné les problèmes nutritionnels posés par l'ingestion de quantités

importantes de galactose. L'originalité du lactose par rapport aux autres sources glucidiques est la présence du motif

galactosique peu répandu dans la nature.L'extraction et la purification de ce sucre, qui a des applications spécifiques en contrôle métabolique (mesure d'activité du foie), peuvent être envisagées. La séparation directe du glucose et du

galactose étant difficile à grande échelle, il est possible de transformer spécifiquement le glucose soit par voie

microbienne, soit par voie enzymatique. Il existe des souches de levures qui dégradent le glucose; la séparation des

levures par centrifugation ou rnicrofiltration permet d'isoler un jus contenant le galactose. Par voie enzymalique, le

glucose ~ut ètre transformé en acide gluconique, lequel est facilement séparé du galactose par électrodialyse. L'hydrolyse des protéines pour la préparation de mélanges peptidiques à usage alimentaire, diététique,

phannaceutique, cosmétique ... est beaucoup plus prometteuse. Il existe des fabrications industrielles en Bretagne

(Armor Protéines à partir de protéines de lait - Société Française Maritime à partir de protéines de poisson). Les peptides obtenus sont utilisés pour la préparation d'aliments de réanimation, d'aliments du premier âge, de pommades ...

Certaines séquences peptidiques possèdent des propriétés physiologiques particulières ; nous pouvons citer par

exemple les peptides phosphorylés qui, de par leur pouvoir chélatant,joueraient unrôle dans le transfert et I' absorplion des minéraux et oligo-éléments ; les glycopeptides qui présentent des propriétés agrégantes, d'où leur rôle bactériostatique et antiviral.

La mise en oeuvre de réacteurs enzymatiques (piston ou CSTR) sur des substrats glucidiques et (ou) protéiques ne pose pas de problèmes particuliers; elle peut donc être envisagée par les industries agro-alimentaires dans la mesure où elles disposent d'ingénieurs compétents en génie enzymatique. Dans ce domaine également elles

peuvent trouver appui auprès des organismes de recherches de la région.

La bioconversion, qu'elle soit de nature enzymatique ou microbienne conduit à des mélanges complexes dont il faut extraire les molécules recherchées. Les industries agro-alimentaires ont les moyens nécessaires pour effectuer ce fractionnement

4

-

LA FORMULATION

Ainsi que nous l'avons déjà indiqué, la grande majorité des produits alimentaires que nous consommerons demain sera élaborée non plus à parùr des matières premières brutes, mais à partir d'éléments issus de plusieurs transformations, soitqu' ils proviennent du fractionnement de la matière première agricole, par des procédés physiques, soit qu'ils résultent des processus de bioconversion enzymatiques ou microbiens. Ces éléments utilisés pour leurs propriétés fonctionnelles et nutritionnelles seront «assemblés» par l'industrie et les produits finis qu'ils permettent d'obtenir répondront aux besoins de quatre types d'alimentation:

. l'alimentation {<normale» . l'alimentation diététique . l'alimentation spécifique . l'alimentation lhérapeutique.

Dans l'alimentation «normale», nous mettons aussi bien les produits dits de «service» que ceux dits de festivité. Ces produits doivent apponer aux consommateurs, outre leur valeur alimentaire, un cenain nombre de qualités fonctionnelles (commodité d'emploi, etc ... ). Au cours des prochaines années, ces aliments seront l'objet d'un cenain nombre d'innovations concernant leur composition et les technologies mises en oeuvre, sans qu'il y ait de changements imponants dans leur nature et leur présentation. Toutefois, la mise en place d'un marché intérieur sans frontière en 1992 et l'application de la réglementation communautaire exigeront des industriels beaucoup de rigueur et de compétence.

L'alimentation diététique correspond aujourd'hui à un besoin et pas seulement à une mode. Il est en effet paradoxal qu'à une époque où il existe une telle diversité alimentaire et_où des progrès importants ont été réalisés dans le domaine de la nutrition humaine, on puisse parler de carences et de déséquilibres. En particulier, la consommation de fibres et de certains oligo-éléments en quantité insuffisante dans notre alimentation normale est de plus en plus souvent dénoncée par Je corps médical (tableau 9).

TABLEAU 9 - Gains potentiels dus à une ration équilibrée (selon le général accounting office 1977: Cour des

comptes américaine rattachée à la Chambre des représentants).

Maladies: Coeur Maladies respiratoires Monalité infantile Vieillissement Obésité Diabète Cancer 25 % de réduction de monalité 20 % de diminution de l'incidence 50 % de réduction

90 % de la population pourraient vivre jusqu'à 65 ans. 80 % de diminution de l'incidence

50 % des cas évités ou améliorés 20 % de réduction de l'incidence

Le consommateur sera de plus en plus sensible à la valeur nutritionnelle de son alimentation et à la notion de bien-être. Les produits alimentaires bien dosés en lipides, à faible teneur en glucides, à assimilation rapide, garantis en vitamines, en oligo-éléments, et à faible valeur énergétique vont connaître un développement certain, développe-ment accéléré par la nécessité d'engager des actions préventives dans le domaine de la santé si l'on veut équilibrer à

un niveau raisonnable les comptes de la sécurilé sociale.

Pour les produits à usage diététique, la formulation, le conditionnement, et la commercialisation peuventêtre assurés par l'industrie alimentaire, d'autant plus qu'on assiste actuellement à l'insertion, dans les circuits de la grande distribution, de produits à usage diététique qui jusqu'à présent étaient exclusivement distribués dans Je circuit pharmaceutique (exemples: !'aspartam, les vitamines ... ). Mais la formulation et le conditonnement de ces produits