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RÉSUMÉ
L’industrie agroalimentaire cherche à mettre au point des techniques analytiques rapides, fiables et peu coûteuses pour contrôler la qualité des aliments et des produits alimentaires. Parmi les méthodes développées, celle des biocapteurs donne des résultats prometteurs, notamment sur l’analyse des contaminants des aliments (toxines, pesticides, résidus médicamenteux, microorganismes pathogènes...). Grâce à l’association d’un élément sélectif biologique de reconnaissance (anticorps, enzyme, ADN, cellule...) et un transducteur, le biocapteur permet de détecter et de quantifier rapidement certains constituants des matrices alimentaires. Compacts, ils présentent une spécificité et une sensibilité élevées, et la possibilité d’être portables.
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Didier DUPONT : Chargé de recherche à l’Institut national de la recherche agronomique (INRA) - Unité de recherches en technologie et analyse (URTAL)
INTRODUCTION
L’industrie agroalimentaire a besoin de techniques analytiques pour contrôler ses procédés de transformation et vérifier la composition et la qualité des produits générés. Ces techniques doivent être rapides, justes, spécifiques et peu coûteuses. Les biocapteurs, qui combinent un élément sélectif biologique de reconnaissance (anticorps, enzyme, ADN, cellule…) et un transducteur, présentent ces qualités. Des biocapteurs permettant la détection et/ou la quantification de sucres, acides, alcools, édulcorants et acides aminés dans les aliments sont utilisés dans l’industrie agroalimentaire depuis plusieurs années. Plus récemment, de nouvelles applications portant sur les contaminants des aliments (toxines, pesticides, résidus médicamenteux, microorganismes pathogènes…) ont été développées. Toutefois, des efforts considérables restent à faire pour que ces techniques soient utilisées en routine sur ce type d’applications.
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Perspectives
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6. Applications dans le domaine agroalimentaire
6.1 Sucres, alcool et acides organiques
C’est probablement dans ce domaine qu’on trouve le plus d’applications des technologies de biocapteurs.
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Le glucose est un substrat important puisqu’il est utilisé comme édulcorant dans les aliments et représente un facteur de croissance pour les microorganismes utilisés dans les procédés de fermentation.
Pour la quantification du glucose dans les aliments, Mello & Kubota [20], dans leur revue bibliographique, dénombrent une quinzaine de biocapteurs dédiés à cette application. Les transducteurs utilisés sont principalement de type ampérométrique. L’enzyme immobilisée à la surface du biocapteur est, dans tous les cas, la glucose oxydase. Les matrices analysées sont essentiellement liquides (soda, jus de fruits, vin, lait) avec également quelques applications sur le miel, les biscuits et les yaourts. La gamme de détection, très variable suivant le type de biocapteur et la matrice analysée, s’étend généralement entre 0,01 et 50 mM.
D’autres sucres ont également été quantifiés grâce à des biocapteurs et, en particulier, le fructose. Le fructose est un monosaccharide largement présent dans les fruits, les légumes, le miel, les sodas et les aliments pour diabétique car il présente un pouvoir sucrant supérieur au glucose et au sucrose. C’est donc un analyte d’intérêt pour l’industrie agroalimentaire.
dans le miel le fructose est à une teneur en moyenne de 38 %, alors que le glucose n’est qu’à 31 %. La concentration en fructose est également un indicateur de la fraîcheur des fruits.
Les transducteurs utilisés sont également de type ampérométrique [20]. L’enzyme de choix pour cette application est la fructose déshydrogénase et les matrices analysées sont les jus de fruits, le lait, les sodas, le vin, le miel et les sucreries. La gamme de détection s’étale de 0,1 à 15 mM. Enfin, des biocapteurs ont permis la quantification de lactose [11] et de lactulose [21] [22] dans le lait, ce dernier étant un excellent indicateur de l’intensité du traitement thermique subi par le lait.
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Une autre application majeure des biocapteurs ampérométriques est la détermination de l’éthanol dans les vins et spiritueux. Pour cette application, les enzymes les plus utilisées sont l’alcool...
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Applications dans le domaine agroalimentaire
ANNEXES
L’industrie des biocapteurs est en pleine croissance. Le marché comporte 4 segments : médical, environnemental, agroalimentaire et militaire, les applications dans le domaine médical étant très majoritaires (90 % des ventes correspondent à celles de biocapteurs détectant le glucose).
Du côté de l’agroalimentaire, c’est dans le domaine de la détection des pathogènes que le marché est le plus important. Aux États-Unis, une étude récente indique que l’industrie agroalimentaire américaine pratique chaque année plus de 144 millions de tests microbiologiques (dont 16,3 % pour la recherche de pathogènes, 15,7 % pour les champignons et levures et 30,8 % pour les coliformes et E. coli). En 2000, 27,5 millions de tests de détection des pathogènes ont été effectués et ce chiffre devrait dépasser 34 millions en 2005, ce qui représente un marché de 192 millions de dollars. Au niveau des pathogènes, la détection des bactéries elles-mêmes représente 82 % du marché, la quantification des toxines produites ne représentant que 15 %.
Pour la détection des pesticides, ce marché devrait s’élever à 13 millions de dollars en 2005. Toutefois, c’est surtout pour la détection des OGM que le marché devrait connaître la plus forte progression (13,6 % par an) pour atteindre 34 millions de dollars en 2005.
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