Besoins nutritionnels

En relation avec la composition chimique de l’organismeet les besoins énergétiques

Plantes: besoins en minérauxEau, lumière et airOrganismes autotrotrophes

Animaux: selon leur espèce:Organismes hétérotrophes

herbivorescarnivores

Besoins nutritionnels

Chez un adulte, dépendront :

- des besoins énergétiques

- du turnover métabolique

Animaux : 80 % eau

/ Poids sec: protéines 50%acides nucléiques 10%polysaccharides 10%lipides 10%minéraux 20%

Structure schématique d‘une cellule

ADN

ARN messager

Protéines : structure enzymes

ADN

ADN : information génétique

Noyau

Membrane plasmique

polynucléotide

Lipides, protéines

polysaccharides

cytoplasme

1.Nucléole 2.Noyau3.Ribosome4.Vésicule 5.Réticulum endoplasmique rugueux6. Appareil de Golgi7.Cytosquelette8.Réticulum endoplasmique lisse9.Mitochondrie 11.Vacuole12.Lysosome 13.Centriole

Wikipedia Encyclopédie

Structure d’une cellule eucaryotique

Besoins nutritionnels

1. Turnover métabolique : synthèses des constituants liés à la dégradation

1. Protéines; collagène, élastine, enzymes…2. Acides nucléiques : ARNm, ARNr…3. Polysaccharides : glycannes….4. Lipides : triglycérides, cholestérol , sphingolipides ….

2. Thermorégulation : nécessité de maintenir l’homéothermie37° homme42° poulet

3. Activité physique : apport calorique lié à l’effort musculaire

Besoins alimentaires pour les humainsturnover métabolique

1. Acides nucléiques :

N N

NN

N

N N

NN

O

N N

N

O

O

N

N

O

N

adénine guanine thymineuracile

cytosine

+ desoxyribose + acide phosphorique

Synthèse de novo et recyclage important; dégradation des purines en acide urique

Purines Pyrimidines

Besoins alimentaires pour les humainsturnover métabolique

2. Protéines: constituées de 20 acides aminés (série L)

NH2

COOHR Le radical R confère la spécificité

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

O

OH OH

OH

OH

CH2OH

glucose

O

HO

OH

OH

CH2OH

CH2OH

fructosemonosaccharides sucres principauxdes fruits

disaccharidesaccharose 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 spécifiquesnécessaires dans la diète.

4. Lipides :

OH

Cholestérol

1-linolényl-2-oléyl-phosphatidylcholine

Éléments de structure des membranes biologiques

CH2

CH

CH2

O P O

O

O

O

O

O

N

O

++

Lipides de réserve : triglycérides et esters de cholestérol

CH3 COOH

CH3 COOH

Acide linolénique C18:3 (9,12,15) ou 3

Acide linoléique C18:3 (9,12,15) ou 6

Les acides gras polyinsaturés sont « essentiels »

CH3 COOH

Acide oléique C18:1 ou 9

Triglycérides:

glycérol estérifié par acides gras

CH2

CH

O

O

O

O

CH2

O

O

Triglycéride

Lipides de réserve

graines, adipocytes….

Lipides de communication cellulaire

hormones stéroïdes, prostaglandines, cérébrosides, céramides ….

Besoins nutritionnels énergétiques

Métabolisme de base environ : 2000kcal/j

Activité très importante: 3400 kcal/jfemmes: -30%

valeur calorique des aliments

-glucides 4kcal/g

-protéines 4kcal/g

-lipides 9 kcal/g

(éthanol 7kcal/g)

régime alimentaire équilibré

-10-15% de protéines animales et végétales

-30-35% de lipides (actuellement 36-42%)

-50-55% de glucides

Besoins métaboliques

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

Besoins glucidiques : sucres rapides , sucres lents

Vitamines (coenzymes) : pas de besoin en cas d’alimentation équilibrée

Fibres ( polysaccarides ) solubles (pectines, gommes), insolubles (cellulose),confort digestif

Homme de Cro-Magnon

Vit de chasse et cueillette, en petits groupes

donc pas de problèmes nutritionnels

-25 000 a

Avec la vie en société nécessité de stocker les aliments

Civilisation sumérienne (Musée du Louvre)

-3000 ans Mésopotamie

Amphores servant à la fabricationde 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

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 

                                                                                  

 

Histoire du vin

Champions de l’administration, les Egyptiens étiquetaient le vin. L’origine du raisin était notée

 

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.

Origine de la bière

Fermentations

Protection des aliments par transformation des sucres en:

- éthanol + CO2 : levure de boulangerie - acide lactique : 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 48H28°

Taille des cellules de levure

Comparaison de la taille des levures et bactéries

Photographie en microscopie électronique X 20 000voir 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 génétiqueOutil 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 totalLes 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

DéterminantGénétique

copies

Taille kb

Déficienceschez les mutants

chromosomes 2µm plasmide

DNA mitochondrial

Virus RNA ds

2 x 16

200-2200

tous types

60-100

6,3

aucune

8 - 130

70-76

petites

L-A M L-BC T W

103 170 150 10 10

Toxine killer sans

hérédité

localisationmendélienne non mendélienne

noyau cytoplasme

Organisation génomique d’une cellule de levure

Cycle de la levure Saccharomyces cerevisiae

méiose

asque

aa

spores

a

germination

cellules diploïdes végétatives

Zygote

2nCellules végétative n

sporulation

n

Fusioncellulaire

Génétique moléculaire de la levure

1. Isolement de mutants 2. Complémentation interallélique3. Recombinaison, cartes génétiques4. Vecteurs permettant la surexpression génique5. 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

G418 : marqueur de sélection

promoteur cDNA

terminateur

Séquences nécessaires à la replication

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 membraneMatériel 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 fermentationet 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 produitesen 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 négatifsur les vins blancs aromatiques

CH2

OHH

COOH

COOH

CH3

H

COOH

OH

CO2

Acide malique

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

• Alcools (Whisky, Vodka, Cognac….)• Aliments dérivés du Soja • Charcuterie (saucissons secs)• Chocolat• Café• Choucroute et ensilages

Fermentations alimentaires, suite

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

• Décès liés à l’alcool (intoxication éthylique et cancers)

Total décès

Hommes Femmes 854 1219

18 745 4768

275 106 256 512

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 ConAgra

PepsiCo Coca Cola

Diageo Master

foods

Danone

USA Suisse USA Pays-Bas

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, Pro-

duits laitiers,

Boissons

Confiserie

Produits laitiers,

Boissons

alcoolisées,

Confiserie,

Café

Produits laitiers,

Boissons

alcoolisées,

Confiserie,

Café

Viandes,Produits trans-

formés,

Produits

agricoles

Snacks,

Boissons,

Céréales

boissons Boissons

alcoolisées,

Boulangerie

Snacks,

Boissons,

Repas

Produits laitiers,

Boissons,

Biscuits Céréales

Qualité des produits alimentaires

• Institut National des Appellations d’Origine

I N A O

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