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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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5. Principaux types de biocapteurs
L’activité biologique d’un composé avec son substrat peut être suivie de différentes manières, par exemple par une consommation d’oxygène ou de peroxyde d’hydrogène une mesure de fluorescence, un changement de pH, de température ou de masse… De nombreux transducteurs ont été utilisés pour développer des biocapteurs. La nature du transducteur sert souvent de base pour la classification des différents biocapteurs. Les avantages et inconvénients des différents types de biocapteurs sont listés dans le tableau 1.
5.1 Biocapteurs électrochimiques
Le premier biocapteur, mis au point en 1962, était électrochimique et permettait la mesure du glucose [1].
Le principe des biocapteurs électrochimiques repose sur l’immobilisation du ligand sur une électrode. La réponse biochimique à l’addition d’un substrat est transformée en un signal électrique amplifié et quantifiable. Les biocapteurs électrochimiques peuvent être ampérométriques ou potentiométriques.
Les biocapteurs électrochimiques ont pour principaux avantages leur simplicité, leur coût de revient relativement faible et leur rapidité de réponse. En revanche, ils peuvent manquer de sélectivité. En effet, quand le potentiel appliqué est élevé, si l’échantillon à analyser contient des substances électroactives contaminantes ou des protéines, celles-ci vont avoir tendance à s’agglomérer sur l’électrode [8]. L’utilisation de ces biocapteurs pour des matrices aussi complexes que le lait demande donc de nombreuses adaptations pour réduire les interférences.
HAUT DE PAGE5.1.1 Biocapteurs ampérométriques
Les biocapteurs ampérométriques mesurent le courant généré à un potentiel constant par une réaction de type oxydoréduction. Le plus souvent, une enzyme de type oxydase est fixée sur l’électrode. Le biocapteur mesure soit la consommation d’oxygène, soit la production de peroxyde d’hydrogène. Les électrodes à H2O2 sont plus sensibles mais moins sélectives que les électrodes à O2. La concentration en analytes est proportionnelle...
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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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