Diapositive 1 - PsychoStrasbourg : est fermé pour une durée

Besoins nutritionnels
En relation avec la composition chimique de l’organisme
et les besoins énergétiques
Plantes: besoins en minéraux
Eau, lumière et air
Organismes autotrotrophes
Animaux: selon leur espèce:
Organismes hétérotrophes
herbivores
carnivores
Besoins nutritionnels
Chez un adulte, dépendront :
- des besoins énergétiques
- du turnover métabolique
Animaux :
/ Poids sec:
80 % eau
protéines 50%
acides nucléiques 10%
polysaccharides 10%
lipides 10%
minéraux 20%
Structure schématique d‘une cellule
Noyau
ADN : information
génétique
polynucléotide
ADN
ADN
polysaccharides
ARN messager
Protéines : structure
enzymes
Membrane plasmique
Lipides, protéines
cytoplasme
Structure d’une cellule eucaryotique
1.Nucléole
2.Noyau
3.Ribosome
4.Vésicule
5.Réticulum endoplasmique
rugueux
6. Appareil de Golgi
7.Cytosquelette
8.Réticulum endoplasmique
lisse
9.Mitochondrie
11.Vacuole
12.Lysosome
13.Centriole
Wikipedia Encyclopédie
Besoins nutritionnels
1. Turnover métabolique : synthèses des constituants liés à la dégradation
1.
2.
3.
4.
Protéines; collagène, élastine, enzymes…
Acides nucléiques : ARNm, ARNr…
Polysaccharides : glycannes….
Lipides : triglycérides, cholestérol , sphingolipides ….
2. Thermorégulation : nécessité de maintenir l’homéothermie
37° homme
42° poulet
3. Activité physique : apport calorique lié à l’effort musculaire
Besoins alimentaires pour les humains
turnover métabolique
1. Acides nucléiques :
N
N
N
O
N
N
adénine
N
N
N
N
N
N
N
guanine
Purines
N
O
N
N
O
thymine
uracile
O
cytosine
Pyrimidines
+ desoxyribose + acide phosphorique
Synthèse de novo et recyclage important; dégradation
des purines en acide urique
Besoins alimentaires pour les humains
turnover métabolique
2. Protéines
: constituées de 20 acides aminés (série L)
NH2
R
Le radical R confère la spécificité
COOH
Sur les 20 acides aminés seuls 10 sont synthétisés
et 10 sont « essentiels » et doivent être apportés par l’alimentation
Val, leu, ile, trp, phe, met, his, thr, met, lys
Turnover important, dégradation en squelette carboné + urée
3. Glucides ou saccharides
CH 2OH
HO
HO
O
OH
CH2OH
HO
OH
monosaccharides
glucose
disaccharide
OH
OH
O
fructose
saccharose
CH2OH
sucres principaux
des fruits
sucre principal des feuilles
Polysaccharides : sucres de structure (cartilages, carapaces crustacés, cellulose…)
sucres de réserve; amidon , glycogène
Synthèse de novo en général, sauf pour certains composés très spécifiques
nécessaires dans la diète.
4. Lipides :
Éléments de structure des membranes biologiques
O
O
O
CH2
O
CH
O
C O
H2
P
1-linolényl-2-oléyl-phosphatidylcholine
O
O
+
+
N
Cholestérol
HO
Lipides de réserve : triglycérides et esters de cholestérol
H3C
COOH
Acide oléique C18:1 ou 9
Triglycérides:
H3C
COOH
Acide linoléique C18:3 (9,12,15) ou 6
H3C
glycérol estérifié
par acides gras
COOH
Acide linolénique C18:3 (9,12,15) ou 3
Les acides gras polyinsaturés sont « essentiels »
Lipides de réserve
O
O
O
CH2
O
CH
O
Triglycéride
CH2
O
graines, adipocytes….
Lipides de communication cellulaire
hormones stéroïdes, prostaglandines, cérébrosides, céramides ….
Besoins nutritionnels énergétiques
Métabolisme de base environ : 2000kcal/j
femmes: -30%
Activité très importante: 3400 kcal/j
valeur calorique des aliments
régime alimentaire équilibré
-glucides 4kcal/g
-10-15% de protéines animales et végétales
-protéines 4kcal/g
-30-35% de lipides (actuellement 36-42%)
-lipides 9 kcal/g
-50-55% de glucides
(éthanol 7kcal/g)
Besoins métaboliques
Besoins glucidiques : sucres rapides , sucres lents
Acides aminés essentiels : être vigilant pour les diètes végétariennes
Acides gras essentiels : acides gras polyinsaturés nécessaires
- acide linoléique (6) ; huile de touresol
- acide linolénique (3) ; huile de colza
Vitamines (coenzymes) : pas de besoin en cas d’alimentation équilibrée
Fibres ( polysaccarides ) solubles (pectines, gommes), insolubles (cellulose),
confort digestif
Homme de Cro-Magnon
-25 000 a
Vit de chasse et cueillette, en petits groupes
donc pas de problèmes nutritionnels
Avec la vie en société nécessité de stocker les aliments
Civilisation sumérienne (Musée du Louvre)
-3000 ans Mésopotamie
Amphores servant à la fabrication
de la bière et du vin
Méthodes de conservation des aliments
1. Fermentations : céréales, jus de fruits, végétaux, laits…
2. Salaisons , fumaisons : viandes, poissons
3. Stérilisation, pasteurisation, congélation
4. Filtration (liquides)
5. Conservateurs chimiques
Histoire du vin
Le vin est connu de l’homme depuis l’aube de l’histoire, suivant de peu sans doute
l’invention du cidre et de la bière. Les habitants de Çatal Höyük, première ville fortifiée
connue et qui s’est épanouie au VIIe millénaire avant JC en Asie Mineure, savaient
déjà faire du vin. Voilà près de 6000 ans, il semble que l’on buvait du vin dans le
Caucase. Il est ensuite apparu en Perse, où l’on a retrouvé des traces de vin dans une
amphore.
Pratiquement en même temps, au IVème millénaire
avant JC, le vin fait son apparition en Mésopotamie, chez
les Sumériens. Ils ont même inventé les AOC. Les
Sumériens distinguaient en effet les «vins de plaine» des
«vins de montagne» , ces derniers étant considérés de
meilleure qualité.
En Mésopotamie, le vin était surtout un vin de palmes ou
de dattes. Ce n’est qu’au premier millénaire que la vigne
fut acclimatée avec succès. Le vin de raisin n’était pas
pour autant inconnu.
Comme nous l’attestent de nombreuses tablettes, un
commerce actif existait avec les pays montagneux
Champions de l’administration, les Egyptiens étiquetaient le vin. L’origine du raisin
était notée
Origine de la bière
Nous savons aujourd'hui que l'origine de la bière est très ancienne. Il nous faut
remonter jusqu'à OUR, KISH et LAGASH...les documents les plus lointains que nous
connaissons ont en effet été exhumés des sables de SUMER. Dés le IVe millénaire avant J.-C.,
les grandes aires de civilisation du monde sont d'ores et déjà ébauchées. La Mésopotamie, c'est
le pays de l'orge, de la bière et de l' huile de sésame. Tandis que vers l'ouest, s'étendent les
contrées où règnent le blé, le vin et l'huile d'olive.
La Mésopotamie, le pays " d'entre les deux fleuves " comme le signifie littéralement son
nom, se situe au sud des montagne du Kurdistan. C'est le " croissant fertile ", comme l'appela le
Grec STRABON qui s'étend là, des plaine du TIGRE aux plaines de L'EUPHRATE(Irak
aujourd'hui) et jusqu'à leurs confluents.
Environ 8000 ans avant J.-C., la culture de l'orge, celle de la variété à deux grains,
apparaît dans le nord ; l'orge à six rangs et l’épeautre, une variété de blé dur, seront cultivés au
sud, probablement dix à vingt siècles plus tard. Non loin d'ASSUR, les archéologues ont
découvert le site de JARMO, un village d'agriculteurs vieux de près de 7000 ans. Ces paysans
des premiers âges utilisaient de la vaisselles de pierre, des poteries en forme de jattes, des outils
de silex et d'obsidienne, des meules de granit et des fours en briques. Il semaient l'orge et deux
espèces de froment. Les conditions et les moyens techniques étaient donc réunis pour que" de la
bière " puisse être fabriquée.
Fermentations
Protection des aliments par transformation des sucres en:
- éthanol + CO2 :
- acide lactique :
levure de boulangerie
bactéries lactiques
1. Panification:
Levage lié au dégagement de CO2
- importance des protéines du gluten (gliadines et gluténines)
- importance des arômes produits par la levure et les bactéries
lactiques (utilisation d’un levain)
- production industrielle des levures de boulangerie 1842 Vienne
2. Fermentations brassicoles
Matière première orge
a. maltage = germination en malterie et touraillage (chauffe à 80-105°)
b. opérations de brassage:
- saccharification (incubation, extraction à l’eau chaude,
les enzymes hydrolysent l’amidon et libèrent le maltose)
- formation du moût
- adjonction de composés aromatiques (houblon, épices…)
- ébullition
c. fermentation
fermentation haute (Ale) ou fermentation basse (Pils)
d. garde (clarification et affinage du goût); plusieurs mois
c. soutirage et filtration
d. embouteillage (pasteurisation) ou mise en fûts
Spécificité des levures: fermentation alcoolique
Glucose + NAD+ + ADP + Pi  2 éthanol + 2 NADH + H + + 2 CO2
+ 2ATP + H2O
Éthanol : stabilisant
CO2 : levage de la pâte à pain
Arômes fermentaires
Colonies de levure Saccharomyces cerevisiae
sur boîte de Pétri
3 mm
Culture 48H
28°
Taille des cellules de levure
Comparaison de la taille des levures et bactéries
Photographie en microscopie électronique X 20 000
voir au centre la cicatrice d’un bourgeon
Levures colorées au calcofluor
Biologie Cellulaire de la levure
La levure est une cellule eucaryotique typique:
- contient un noyau, des mitochondries
- est diploïde
-possède un contrôle du cycle cellulaire proche des cellules supérieures
- a une durée de vie limitée
- présente une reproduction sexuée contrôlée au laboratoire
Modèle d’étude des cellules eucaryotes
Organisme le mieux connu sur le plan génétique
Outil biotechnologique
Génome de la levure
La levure diploïde contient une paire de 16 chromosomes (2n = 32)
Taille des chromosomes: 200 – 2200 kilo paires de bases
La séquence totale du génome est de 12 Mb (E.coli : 5 Mb)
6183 ORF dont 5800 codent pour des protéines
Le génome est compact avec 72% de séquences codantes / génome total
Les 28 % restant correspondent aux régions intergéniques (promoteurs –
terminateurs et rétrotransposon Ty)
Taille du génome d’autres eucaryotes:
Arabidopsis thaliana : 2n = 10 ; 120 Mb
Riz : 430 Mb 2n = 24 ; 430 Mb Vigne: 2n= 38 ; 470 Mb
Drosophile 2n = 8 ; 179 Mb
Homme : 2n = 46 ; 3150 Mb
Organisation génomique d’une cellule de levure
hérédité
mendélienne
non mendélienne
DNA
Déterminant chromosomes 2µm
Virus RNA ds
localisation
noyau
cytoplasme
Génétique
plasmide mitochondrial
copies
2 x 16
Taille
200-2200
kb
Déficiences
chez les
tous types
mutants
60-100
6,3
aucune
8 - 130
L-A M L-BC T W
70-76
103 170 150 10 10
petites
Toxine killer
sans
Cycle de la levure Saccharomyces
cerevisiae
cellules diploïdes végétatives
sporulation
a
a
méiose
a
a
a
a
n
spores
germination
Zygot Fusion
cellulaire
e
Cellules végétative n
asque
Génétique moléculaire de la levure
1.
2.
3.
4.
5.
Isolement de mutants
Complémentation interallélique
Recombinaison, cartes génétiques
Vecteurs permettant la surexpression génique
Délétion spécifique de gènes
Séquençage de la totalité du génome: 1996
La levure : outil biotechnologique
Production du vaccin contre l’hépatite B
Production d’insuline humaine (Novo Nordisk)
Production de peptides (interleukines, interférons, hormone de croissance…)
Ingéniérie métabolique: production d’hydrocortisone (Aventis)
- surexpression de 8 gènes de mammifère et plante
- délétion de 3 gènes endogènes de levure
Méthodes des biotechnologies
Expression par plasmides et promoteurs forts
promoteur
cDNA
terminateur
Séquences nécessaires
à la replication
G418 : marqueur de sélection
ou intégration génique
Elaboration des vins
Matière première: vigne vitis vinifera
Nombre importants de cépages
Merlot, Cabernet sauvignon, muscat, riesling
1. Vinification en blanc
2. Vinification en rouge
Brand Turckheim
Vinification en blanc
1. Pressurage
Obtention du moût de raisin
Adjonction SO2
2. Débourbage
3. Fermentation
4. Soutirage
5. Stabilisation tartrique
6. Filtration,
embouteillage
Pressoir à membrane
Matériel pneumatique cylindrique horizontal
à membrane latérale à pression maximale de 2 bars.
Vinification en rouge
1. Égrappage, foulage
2. Mise en cuve de fermentation
3. Egouttage, pressurage
4. Soutirage
5. Fermentation malo-lactique
6. Maturation
7. Filtration embouteillage
Cuve inox 150 hl
Vinifications particulières
1. Méthode champenoise
- vinification en blanc, 10,5° alcool  vin tranquille
- mise en bouteille + sucre 35g + levure  vin effervescent
- remuage
- égorgement et embouteillage
2. Vins doux naturels (muscats de Rivesaltes, de Frontignan)
- fermentation arrêtée à 8° d’alcool par addition d’alcool
3. Vins liquoreux (Monbazillac, Côteaux du Layon, VT)
- concentration des sucres par passerillage par
Botrytis cinerea
La fermentation oenologique
1. Louis Pasteur décrit les microorganismes au cours de la fermentation
et identifie l’importance des levures.
2. La fermentation avec la microflore indigène est caractérisée par une
succession de microorganismes: Klockera, Hanseniaspora (prédominants
sur baies), Candida, Pichia, Kluyveromyces, Brettanomyces …
Les levures fermentaires type S. cervisiae sont très peu abondantes sur les baies,
mais s’imposent à partir de 3° d’alcool.
3. Le concept de l’inoculation des moûts par la levure pure préparée (sécurité)
vient de Müller-Thurgau en 1890.
4. Les 2 premières LSA, Montrachet et Pasteur Champagne ont été produites
en 1965 aux USA pour une grande cave viticole de Californie
5. A’heure actuelle 80% des vins sont produits par addition de L.S.A.
Fermentation malo-lactique
• Pour bon nombre de vins
produits dans les régions
tempérées l’acidité due à
l’acide malique est diminuée
par la fermentation opérée par
Oenococcus oeni, qui suit la
fermentation alcoolique.
• A un effet négatif
sur les vins blancs
aromatiques
COOH
Acide malique
CH2
H
OH
COOH
CO2
CH3
H
OH
COOH
Acide lactique
Industrie laitière
Laits fermentés : yogourts. Fermentation par bactéries lactiques
 acidification (stabilisation)
 caillage lié à la destructuration des micelles
de caséines
Fromages: même principe, mais l’accélération de la formation du caillé
est obtenu par la présure (hydrolyse partielle des caséines)
puis affinage
Fermentations alimentaires, suite
•
•
•
•
•
•
Alcools (Whisky, Vodka, Cognac….)
Aliments dérivés du Soja
Charcuterie (saucissons secs)
Chocolat
Café
Choucroute et ensilages
Principalement bactéries lactiques
Autres méthodes de conservation
•
•
•
•
•
•
•
•
Salaison : dessication par le sel
Confitures : augmentation de la pression osmotique
Deshydratation, lyophilisation
Stérilisation et pasteurisation
Congélation
Radappertisation
Filtration pour les liquides
Addition de conservateurs chimiques
Principaux conservateurs
•
•
•
•
•
Acide propionique
Acide benzoïque et benzoates
Acide sorbique
SO2 et sulfites
Nitrites
Risques alimentaires
• Botulisme (Clostridium botulinum)
• Mycotoxines (Aflatoxines, patuline,
ochratoxines ): moisissures
• Listériose (Listeria monocytogenes)
• Intoxications alimentaires, Salmonella, E.
coli ,virus, liés à un manque d’hygiène
Décès liés à la consommation d’aliments 1995 (source
INSERM)
• Causes de décès pouvant provenir
d’ingestion accidentelle d’aliments
toxiques ou contaminés
Hommes Femmes
854
1219
• Décès liés à l’alcool (intoxication
éthylique et cancers)
18 745
4768
275 106
256 512
Total décès
Industrie agroalimentaire
Production mondiale des industries agroalimentaires 2700 milliards $ US de C.A.
En Europe production de 660 milliards €
France, Allemagne, Italie, Royaume Uni, Espagne
représentent 80% de la production totale.
L ’industrie agroalimentaire est le troisième employeur industriel de l’Union
3,5 millions de salariés, 29000 entreprises avec forte proportion de PME
Source bilan ANVAR juin 2004 – Christine Ton Nu
Industrie agroalimentaire française
Chiffre d’affaires 136 milliards € en 2003
Deuxième employeur de France après la mécanique
Solde d’exportation de 8 milliards € en 2003 ( 50% boissons)
Fragilité structurelle liée à la faible taille des entreprises,
les relations difficiles avec la grande distribution, insuffisance de
leader (Danone, le premier français est 10 ème).
Source bilan ANVAR juin 2004 – Christine Ton Nu
Classement des principaux groupes agroalimentaires mondiaux en 2002
(source : CIAA)
Cargill
Nestlé
Kraft
Unilever
ConAgr
a
PepsiCo
Coca
Cola
Diageo
Master
foods
Danone
USA
Suisse
USA
PaysBas
GB
USA
USA
USA
GB
USA
France
54,9
Mi. €
C.A.
52.6
42.5
30.8
30.0
22.4
19.0
14.8
14.5
Produits
à
base de
céréales
Céréales,
Produits
laitiers,
Boissons
Confiseri
e
Produits
laitiers,
Boissons
alcoolisée
s,
Confiseri
e,
Café
Viandes,
Produits
transformés,
Produits
agricoles
Snacks,
Boissons,
Céréales
boissons
Boissons
alcoolisée
s,
Boulange
rie
Snacks,
Boissons,
Repas
Produits
laitiers,
Boissons,
Biscuits
Céréales
Produits
laitiers,
Boissons
alcoolisée
s,
Confiseri
e,
Café
Qualité des produits alimentaires
• Institut National des Appellations d’Origine
INAO
A.O.C. Construites sur des notions de délimitation et
« d’usages loyaux et constants »
Mis en place au départ pour lutter contre les crises viticoles
L’A.O.C. définit un cahier de charges et un contrôle
A.O.C. et I.G.P.
• A.O.C. étendue
• Fromages : Comté, Roquefort, Cantal, Roblochon, Munster
(La production de fromages AOC au lait cru représente 70% de
la production totale de fromages AOC
• Viandes : Taureau de Camargue, Bœuf Maine-Anjou, agneau
de Barèges-Gavarnie, volaille de Bresse, dinde de Bresse
• Noix de Grenoble ou Périgord
• Pommes du Limousin …
•
Autres labels: Label Rouge, Agriculture Biologique
Réglementation Union Européenne
En 1992 introduction de
– AOP Appellation d’Origine Protégée
– IGP Indication Géographique Protégée
– AS Attestation de spécificité
– Cahier de charge plus souple que AOC français mais
permettant de protéger les savoir-faire et les recettes
traditionnelles