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Technologie après récolte: traitement préalable

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Les risques d'altération des composants chimiques du maïs et de sa valeur nutritive ne cessent pas avec la récolte. Dans la chaîne alimentaire, des opérations ultérieures telles que le stockage et la transformation peuvent aussi causer une diminution sensible de la qualité nutritionnelle du maïs ou, pire encore, le rendre impropre à la consommation humaine et animale ou à l'utilisation industrielle.

Séchage

La récolte du maïs est fortement mécanisée dans les pays développés, alors qu'elle se fait encore à la main dans les pays en développement. Le travail mécanisé ne se limite pas à détacher l'épi de la plante, mais aussi le grain de la rafle, alors que la récolte manuelle consiste à retirer en premier lieu l'épi, qui ne sera égrené qu'ensuite. Dans les deux cas, le maïs est généralement récolté lorsque sa teneur en humidité est comprise entre 18 et 24 pour cent. Les dommages infligés au grain (le plus souvent au cours de l'égrenage) sont fonction de la teneur en humidité au moment de la récolte; moins la teneur en humidité est élevée, moins les grains sont susceptibles d'être endommagés.

Des altérations de la qualité physique du grain se produisent souvent par suite de la mécanisation de la récolte, de l'égrenage et du séchage. Les deux premières opérations entraînent parfois des lésions externes, telles que la rupture du péricarpe et des régions voisines du germe, ce qui facilite les attaques des insectes et des champignons. En revanche, le séchage n'entraîne pas de dommages physiques importants.Maïs s'il est trop rapide et conduit à hautes températures, il peut s'accompagner de fendillements, de gonflement et de décoloration, susceptibles d'amoindrir le rendement de la mouture sèche et autres procédés de transformations (Paulsen et Hill,1985).

Dans les pays tropicaux, on accélère le séchage en courbant vers le bas la partie supérieure de la plante qui porte l'épi, pratique qui contribue également à empêcher que les grains ne s'imbibent d'eau quand il pleut. Que la récolte soit mécanique ou manuelle, les grains égrenés ont une trop forte teneur en humidité pour pouvoir être stockés sans risque; ils doivent donc être séchés pour ramener l'humidité à environ 12 pour cent à 30 °C et à environ 14 pourcent à 10°C(Herum, 1987).Lastabilitéaustockagedépend de l'humidité relative des gaz interstitiels, qui est fonction à la fois de la teneur en humidité du grain et de la température. Une faible teneur en humidité et de faibles températures de stockage réduisent les risques de détérioration et de croissance microbienne. Par conséquent, l'aération, qui permet d'abaisser l'humidité relative des gaz interstitiels, est un aspect important du stockage du macs

Des pertes importantes de maïs sont constatées dans les pays tropicaux. On a enregistré des pertes pouvant atteindre 10 pour cent, sans compter celles causées par les champignons, les insectes et les rongeurs. Si on ajoute ces dernières, les pertes peuvent atteindre 30 pour cent dans les régions tropicales humides et de 10 à 15 pour cent en climat tempéré. Schneider ( 1987) a observé au Honduras, après production, des pertes de 6,5 à 8,7 pour cent en plein champ et de 7,4 à 13,9 pour cent au stockage. Les pertes dues aux champignons (notamment Aspergillus et Penicillium) revêtent une importance à la fois économique et sanitaire en raison des aflatoxines et des mycotoxines (de Campos, Crespo-Santos et Olszyna-Marzys, 1980).

Lors d'une enquete sur les macs vendus sur les marchés ruraux du Guatemala, Martinez-Herrera ( 1968) a constaté une contamination considérable imputable à divers champignons. Parmi ces derniers, certaines espèces d'Aspergillus, bien connues comme productrices d'antitoxines, étaient fréquemment présentes. On estime qu'au Guatemala la contamination maximale du maïs par les aflatoxines coïncide avec la saison des pluies. Des prélèvements analysés 20 jours après la récolte du macs présentaient des niveaux de 130 µg d'aflatoxines par kilogramme de macs entier. Les mêmes prélèvements analysés 60 jours plus tard présentaient des concentrations sensiblement accrues, jusqu'à 1 680 µg par kilogramme. Ces données, ainsi que les conclusions de nombreuses autres études, témoignent de la nécessité de faire sécher le maïs avant de le stocker. Il existe différents systèmes et équipements de séchage faisant appel à différentes sources d'énergie dont l'énergie solaire (Herum, 1987). Plusieurs facteurs doivent être pris en considération, tels que la température et la vitesse de l'air. le taux de séchage, les rendements de séchage, la qualité des grains, la puissance de l'air forcé, la source de combustible, les frais fixes et la gestion. Le séchage contribue pour une grande part à l'obtention de grains de bonne qualité exempts de champignons et de micro-organismes et présentant les caractéristiques souhaitables en vue de la commercialisation et de l'utilisation finale.

Méthodes de séchage

Séchage en couche. Avec cette méthode, le grain récolté est placé dans un conteneur rempli couche par couche. Chaque couche de grains est partiellement séchée avant que l'on n'ajoute la suivante. Le séchage se tait par air forcé, qui pénètre dans le conteneur par un fond perforé ou à travers un conduit ménagé à la partie inférieure. Pour accroître le rendement, le grain partiellement séché est remué et mélangé à la couche suivante. Une autre solution consiste à retirer le grain partiellement séché et à le faire sécher complètement par lots. L'une des difficultés de cette méthode et des autres méthodes de séchage est de trouver un moyen de mélanger du grain à faible teneur en humidité à du grain plus humide, de manière que le produit fini réalise l'équilibre souhaité. Il en résulte souvent un certain déchet. Sauer et Burroughs ( 1980) ont noté que l'équilibre était réalisé à plus de 80 pour cent au bout de 24 heures. On a mis au point des méthodes qui permettent de détecter le maïs à haute teneur en humidité dans les mélanges additionnés de maïs séché artificiellement.

Séchoirs portables fonctionnant en discontinu. A cause du coût élevé des installations de séchage rares sont les producteurs de maïs et notamment les petits exploitants, qui peuvent se les offrir. Les séchoirs portables fonctionnant en discontinu sont utiles dans la mesure où ils peuvent être déplacés d`exploitation en exploitation. Ils fonctionnent à l'air chauffé à des températures comprises entre 60° et 82 °C.

Séchoirs à flux continu. Ces séchoirs traitent un flux continu de grains qui passent par des sections chauffées et non chauffées, afin que le grain soit déchargé sec et frais. Cet équipement est le point central des dépôts de stockage de grains.

Stockage

Facteurs biotiques et non biotiques

La conservation du maïs sans déchets, comme celle des autres céréales ou légumes secs, dépend essentiellement des conditions écologiques au moment du stockage, des caractéristiques physiques, chimiques et biologiques du grain, de la période de stockage, ainsi que de la nature et des caractéristiques de fonctionnement des installations. Deux types de facteurs importants ont été retenus. Les premiers sont les facteurs d'origine biotique. Il s'agit de l'ensemble des éléments ou organismes vivants qui, sous l'effet de conditions favorables à leur développement, utiliseront le grain comme source d'éléments nutritifs et contribueront ainsi à sa détérioration. Il s'agit principalement des insectes, des micro-organismes, des rongeurs et des oiseaux. Les seconds sont les facteurs non biotiques, parmi lesquels on peut citer l'humidité relative, la température et la durée. Les effets des facteurs biotiques et non biotiques sont sous l'influence des caractéristiques physiques et biochimiques du grain. Quant aux modifications intervenant en cours de stockage elles sont influencées par la faible conductivité thermique du grain, sa capacité d'absorption de l'eau, sa structure, sa composition chimique, sa respiration et son échauffement spontané, la texture et la consistance du péricarpe et, enfin, la méthode et les conditions de séchage.

Des pertes d'éléments nutritifs ont été attestées dans le cas du maïs entreposé dans des conditions défavorables. Quackenbush ( 1963) a mis en évidence des pertes de carotène dans le maïs conservé à différentes températures et dans différentes conditions d'humidité. Dans le cadre d'autres études, du maïs commun et du maïs QPM ont été stockés dans divers types de conteneurs avec et sans addition de substances chimiques. Après six mois, des prélèvements étaient examinés pour observer les dommages causés par les insectes et les champignons et les modifications de la qualité des protéines. On a observé une certaine détérioration du maïs non protégé, quel qu'en soit le type, mais aucune dans le cas des maïs additionnés de produits chimiques. La qualité des protéines ne se trouvait pas affectée (Bressani et at. 7 1982). Parmi les autres modifications dues au séchage et au stockage, on a pu observer un abaissement de la solubilité des protéines, des modifications de la valeur nutritive pour les porcifaitns, des modifications des propriétés organoleptiques (Abramson, Sinka et Mills 1980) et des modifications de la digestibilité in vitro dues à la chaleur (Onigbinde et Akinyele, 1 989).

Bien que les pertes causées par les insectes et les oiseaux aient leur importance, on s'est beaucoup préoccupé des problèmes posés par les infections microbiennes non seulement en raison des pertes de grains dont elles sont responsables, mais surtout à cause des effets toxiques de leurs sousproduits métaboliques sur la santé humaine et animale.

Il n'existe pas d'études sur les effets nutritionnels du maïs infesté par les insectes. Daniel et ai. ( 1977 ) et Rajan et al. ( 1975 ) ont fait état de pertes de thréonine et d'une baisse de qualité protéique du maïs infesté par Sitophilus oryzae. Dans la première de ces études, le coefficient d'efficacité protéique (CEP) était passé au bout de trois mois d'une valeur initiale de 1,30 à 0,91. Dans la seconde étude la thréonine passait de 3,5 à 2,9 g par 16 g N et le CEP de 1,49 à 1,16. Ces chercheurs ont également indiqué que le macs endommagé avait moins de rendement pour compléter une alimentation à base de légumes secs.

Un autre aspect qui n'est pas sans intérêt d'un point de vue nutritionnel est l'augmentation de l'acide urique qui, en trois mois, était passé de 3,5 mg par 100 g à 90,6 mg par 100 g. Des déperditions de thiamine ont également été observées. Bressani et al. ( 1982) ont évalué l'efficacité de cinq substances chimiques et de trois types de conteneurs à protéger la qualité nutritionnelle du maïs QPM contre les dommages infligés par les insectes. Environ 38 pour cent du macs non traité (témoin) avaient été endommagés par les insectes. Toutefois, la qualité protéique ne s'en trouvait pas affectée.

Plusieurs travaux de recherche, et notamment ceux de Fennell et al. ( 1978) et Pérez, Tuite et Baker ( 1982) sont mis en évidence une association entre les dommages infligés par les insectes et la contamination par les toxines.

Christensen ( 1967) a mesuré un certain nombre de changements affectant du maïs américain nº 2 stocké pendant deux ans à des teneurs en humidité de 14,5 et 15,2 pour cent et à des températures de 12°, 20° et 25 °C. Les changements ont été évalués en fonction de l'aspect, des attaques de champignons, du pourcentage de germination et de la teneur finale en acides gras. Les échantillons stockés à 25 °C se détérioraient rapidement pour les deux niveaux de teneur en humidité. Les caractéristiques des échantillons placés à 15,2 pour cent d'humidité évoluaient légèrement après six mois à 12 °C, et sensiblement après deux ans. Le maïs stocké à 14,5 pour cent d'humidité restait en l'état lorsqu'il était stocké à 12 °C pendant la période de deux ans et ne présentait que de légères altérations après 18 mois à 20 °C. Cependant, une importante variabilité de l'interaction insectes-champignons était observée. Certaines régions de culture du macs ont subi d'importants dommages infligés par les insectes aux épis mûrissants, sans présence d'aflatoxines, tandis que d'autres régions également touchées par les insectes présentaient une incidence relativement importante de cette toxine dans les grains au moment de la récolte.

De nombreuses études ont été conduites pour évaluer la valeur nutritionnelle du maïs moisi: si un certain accroissement de la teneur en vitamine B a été constaté, peut-être du fait des métabolites des micro-organismes, les dommages pour la santé des animaux l'emportaient très largement sur les hypothétiques avantages des modifications de la composition chimique. Plusieurs chercheurs ont étudié l'altération de la valeur nutritionnelle du macs endommagé par des moisi ssures; par exemple, Martínez et al. ( 1970) ont relevé des effets négatifs non négligeables parmi la volaille et les rats de laboratoire nourris au maïs moisi. Il est difficile de savoir, cependant, si ces effets étaient dus aux toxines produites par les champignons ou à une déperdition d'éléments nutritifs du substrat qui auraient pu être utilisés par les micro-organismes.

Christensen et Sauer ( 1982) ont étudié les effets de l'invasion fongique sur les céréales. Ils se sont aperçus qu'elle entraînait une baisse de qualité et un déclassement par perte de matière sèche, décoloration échauffement, ramolissement et contamination par les mycotoxines. Les indices microbiens de l'invasion fongique et de la détérioration des semences comprennent des dommages visibles, l'infection des semences, le nombre des propagules fongiques, un dégagement de dioxyde de carbone, ainsi qu'une diminution de la germination et de la teneur en ergostérol.

Inhibition de la contamination par les aflatoxines

Deux moyens d'empêcher que le mais ne soit détruit par la contamination des aflatoxines ont été étudiés. L'un consiste à inhiber la croissance d Aspergillus flavus ou d Aspergillus purasiticus, tandis que l'autre te à éliminer les aflatoxines une fois qu'elles ont été produites par l'infection à Aspergillus. La plupart des chercheurs se sont consacrés à l'inhibition de la croissance des moisissures, et certaines substances chimiques ont déjà fait la preuve de leur efficacité dans les conditions de stockage. Toutefois cela ne résout pas le problème de la contamination en plein champ par des moisissures parce que les spores des organismes, véhiculées par l'air, sont répandues dans le milieu naturel. Les spores peuvent germer sur l'épi et infecter les tissus internes à certaines conditions optimales de température et d'humidité. C'est pourquoi d'autres chercheurs ont continué à travailler dans la voie de la détosification.

On a pu montrer que la torréfaction permettait de réduire les niveaux d'aflatoxines, en fonction du niveau initial de la toxine ainsi que des températures de torréfaction (Conway et Anderson, 1 978). Des températures plus élevées permettaient une destruction pouvant atteindre 77 pour cent; mais on sait que ces températures détruisent la valeur nutritive du produit. Un trempage du maïs contaminé par l'aflatoxine dans l'ammoniaque, suivi de torréfaction, peut être un moyen simple et efficace de décontamination. Des résultats intéressants ont été signalés avec l'ammoniaque. Cependant, il est difficile d'éliminer l'odeur de l'ammoniaque du grain traité. D'autres méthodes plus complexes ont été expérimentées. C'est ainsi que Chakrabarti ( 1981 ) a montré que les niveaux d'aflatoxines pouvaient être abaissés jusqu'à moins de 20 ppb en faisant appel à des traitements distincts au moyen de peroxyde d'hydrogène à 3 pour cent, de méthanol à 75 pour cent, de chlorhydrate de diméthylamine à 5 pour cent ou d'acide perchlorique à 3 pour cent. Toutefois, ces traitements s'accompagnaient de pertes de poids, ainsi que de protéines et de lipides. D'autres méthodes font appel au dioxyde de carbone additionné de sorbate de potassium et à l'oxyde de soufre.

Un procédé qui a retenu l'attention est l'utilisation de l'hydrate de calcium, employé pour la cuisson du maïs la chaux chaux 1990). Les études font apparaître une réduction significative des niveaux d'aflatoxines, bien que le degré de réduction soit lié à leur niveau initial. Des expériences d'alimentation au moyen de maïs moisi traité à l'hydrate de calcium ont mis en évidence un rétablissement partiel de sa valeur nutritionnelle.

Les soins apportés à la récolte et à la manipulation du maïs peuvent beaucoup contribuer à réduire la contamination fongique. Non seulement la détérioration accroît le coût de revient du grain, mais sa valeur nutritionnelle originale ne peut pas être complètement rétablie. A cet égard, Siriacha et al. ( 1989) ont constaté que, si le maïs égrené était immédiatement séché au soleil, le risque de contamination se trouvait réduit en comparaison du maïs non séché égrené mécaniquement ou à la main. L'égrenage favorise la contamination par les moisissures car la base du grain, rugueuse par rapport au reste, subit certains dommages. Même à de hauts niveaux d'humidité, le maïs en épi résiste relativement bien à la contamination par les moisissures.

Classification de la qualité des grains

Pour faciliter la commercialisation et définir les meilleures utilisations des différents types de maïs produits dans le monde, on a adopté un classement qualitatif des grains qui, toutefois, n'est pas nécessairement accepté par tous les pays producteurs. Aux Etats-Unis d'Amérique on a retenu cinq classes différentes de maïs en fonction de différents facteurs. Le poids témoin minimal est exprimé en livres-poids par boisseau, en livres-poids par pied cube ou en kilogrammes par mètre cube. Plus le poids d'essai est élevé, plus la classe l'est aussi. Les limites maximales de quantité de brisures et matières étrangères varient de 2 pour cent pour la classe l à 7 pour cent pour la classe 5. Il existe une classification pour les grains endommagés, y compris les grains endommagés par la chaleur. Le maïs est également classé en maïs jaune, mais blanc et maïs mélangé. Le maïs jaune ne doit pas contenir plus de 5 pour cent de grains blancs, et le mais blanc pas plus de 2 pour cent de grains jaunes. On entend par maïs mélangé un maïs contenant plus de 10 pour cent de l'autre grain.

La teneur en humidité du macs élément important de sa composition chimique, n'est pas considérée comme un facteur de qualité, mais elle a toutefois une influence considérable sur la composition, sur les changements de qualité au stockage et au traitement ainsi que sur la valeur économique. Un mais à haute teneur en humidité et à texture tendre se laisse facilement endommager au stockage, tandis que le maïs à faible teneur en humidité devient cassant. La teneur en humidité le plus communément acceptée par le négoce est 15,5 pour cent. La densité du macs - son poids par unité de volume est importante car elle détermine la taille des conteneurs pour le stockage et le transport. Il y a corrélation entre la teneur en humidité et la densité ou le poids témoin; plus la teneur en humidité est élevée, moindre est le poids spécifique ou le poids témoin. Cette caractéristique du macs a également son importance en meunerie.

Une autre caractéristique qualitative importante du maïs est sa dureté, puisqu'elle influe sur la puissance de broyage à mettre en œuvre, la formation de poussières, les propriétés nutritionnelles, la transformation en produits alimentaires et le rendement des produits obtenus par mouture sèche ou humide. Bien qu'elle soit déterminée génétiquement, la dureté du maïs peut être modifiée par les pratiques culturales ainsi que par les conditions de manipulation après récolte. De nombreux chercheurs ont proposé des méthodes permettant de mesurer la dureté en vue d'un certain nombred'applicationsdit't'érentes(Pomeranzetu/., 1nombre d'applications différentes(Pomeranz et al.,984, 1985, 1986).Les variétés de macs à albumen corné, telles que les mais vitreux ou le mais à éclater, ont des grains durs, tandis que les variétés de maïs amylacé et opaque sont tendres. Certains types vitreux sont intermédiaires.

Enfin, le fait que le grain soit exempt de moisissures est reconnu comme caractéristique qualitative.


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