4-2-Enzymes amylolytiques
4-2-1-Production de sirop de glucose et de
fructose
Le terme de saccharification s'applique à
l'opération d'hydrolyse permettant de transformer les maltodextrines en
glucose et en petits oligosaccharides du type maltose et maltotriose par les
enzymes amylolytiques. Selon le degré final d'hydrolyse, la
dextrinisation conduit à des sirops de glucose et/ou de fructose
(Buléon et al., 1990).
Les propriétés résultant de la structure
d'oligomère de glucose (1 à 3 unités de glucose), telles
que le pouvoir sucrant, le caractère plastifiant, le rôle de
régulateur de pression osmotique et la fermentescibilité sont
utilisées dans la conception de divers aliments (confiserie,
pâtisserie, biscuiterie) et dans les industries de fermentation
(brasserie, antibiotique) (Buléon et al.,
1990). Ces mêmes propriétés interviennent dans
l'industrie pharmaceutique comme excipient stabilisant ou précurseur de
réactions chimiques et enzymatiques (vitamine C, D-mannitol
hexanitrate). Elles interviennent aussi dans les industries pharmaceutiques et
en cosmétologie en tant qu'émolliant, émulsifiant ou
rétenteur d'eau. Le sorbitol est utilisé comme produit de base
des pâtes et gels dentifrices. Il est aussi utilisé dans les
industries chimiques comme plastifiant ou comme réactif polyalcool
hexafonctionnel pour les réactions d'estérification (polyesters,
esters d'acide gras) (Buléon et al., 1990).
4-2-2-Amélioration de la solubilité de
l'amidon
La liquéfaction de l'amidon par les amylases conduit
principalement aux maltodextrines qui correspondent à des
oligosaccharides linéaires ou ramifiés de 5 à 10
unités glucose. Cette étape de dextrinisation vise principalement
à améliorer le facteur solubilité des molécules
natives d'amylose et d'amylopectine et à augmenter la solubilité
des solutions obtenues aux températures modérées (60
°C) (Buléon et al., 1990). Ainsi,
l'introduction d'enzymes amylolytiques dans les bouillies infantiles permet non
seulement d'augmenter leurs densités énergétiques mais
aussi de diminuer leurs viscosités (Bruyeron et al.,
2006).
4-3-Enzymes cellulolytiques et
hémicellulolytiques
Les applications industrielles des enzymes cellulolytiques et
hémicellulolytiques sont multiples. Le complexe xylanolytique est
utilisé dans les phénomènes de bioblanchiment de
pâtes à papier, de biomécanique de pulpage et de
biomodification des fibres. En effet, dans l'industrie papetière, la
dégradation du xylane contenu dans les pâtes à papier par
un complexe xylanolytique permet de libérer non seulement le xylose et
les xylodextrines mais aussi le tanin et la lignine responsables de la
coloration sombre du papier. Ce traitement enzymatique permet de blanchir les
pâtes à papier et de réduire la consommation (Beq
et al., 2001 ; Viikari et al., 1994)
d'organochlorés dont le déversement dans la nature entraîne
la pollution de l'environnement (Shoham et al. 1992 ;
Sa-Pereira et al., 2003). Ces enzymes facilitent le processus
de pulpage et permettent de réduire l'emploi de méthodes
mécaniques de pulpage et par conséquent la consommation
d'énergie (Bhat, 2000). Elles améliorent les
propriétés de fibrillation et de drainage des pâtes, par
conséquent l'amélioration de l'efficacité du traitement et
de la rigidité du papier (Bhat, 2000). Dans l'industrie
du textile, des tiges séchées de ramie (herbe ou gazon de Chine)
sont incubées avec le complexe xylanolytique pour favoriser la
libération de longues chaînes de fibre de cellulose. La xylanase
du complexe xylanolytique utilisée en industrie papetière et
textile doit être dépourvue de toute activité cellulasique
afin d'éviter la dégradation de la cellulose (Csiszar
et al., 2001 ; Bruhlmann et al., 2000). Elles
réduisent ou remplacent les méthodes chimiques de rouissage du
lin, du jute, du chanvre, etc. (Beq et al., 2001 ; Prade,
1995). En boulangerie et biscuiterie, la xylanase est utilisée
pour améliorer les propriétés technologiques des
pâtes de farines telles que la capacité de rétention de
l'eau, l'élasticité et la consistance tout en permettant une
meilleure panification et une amélioration de la texture, la structure
et la couleur de la mie (Bhat, 2000 ; Maat et al.,
1992). Les enzymes cellulolytiques et hémicellulolytiques sont
employées en industrie des boissons (jus de fruits, nectars et
purées, et vins) pour améliorer la macération, la
clarification des jus, le rendement d'extraction, la filtration, la performance
du processus et la qualité du production. Pour la production du jus de
fruit, elles permettent de réduire la viscosité, le maintien en
suspension des pulpes et la dissolution des précipités. En
vinification, elles interviennent aussi pour accélérer le jutage
(Larreta-Garde, 1997 ; Subramaniyan et Pema, 2002). Ces
enzymes en association avec des protéases et d'autres enzymes, sont
utilisées pour produire des suppléments diététiques
ou pour améliorer la digestibilité (Polizeli et
al., 2005). En effet, la dégradation enzymatique du xylane
par le complexe
xylanolytique entraîne la libération du xylose.
Le xylose est converti par hydrogénation catalytique en xylitol dont les
applications sont nombreuses en diététique grâce à
ses propriétés humectantes, édulcorantes et à son
effet « rafraîchissant » (Parajo et al.,
1998). Il est recommandé médicalement pour
prévenir l'ostéoporose, certaines infections respiratoires, le
désordre métabolique des lipides, les lésions
rénales et parentérales (Larreta-Garde, 1997).
Les enzymes cellulolytiques et hémicellulolytiques sont utilisées
dans le traitement et le recyclage des déchets agricoles, dans la
production des substances fermentescibles et de combustibles renouvelables
(bioéthanol) (Mielenz, 2001 ; Saha, 2003). En effet,
ces enzymes vont hydrolyser la cellulose et les hémicelluloses pour
donner des sucres fermentescibles. Ces derniers, par bioconversion, vont
être transformés en carburant ou comestibles.
Dans la nutrition animale (aliments pour monogastrique et
ruminant), ces biocatalyseurs permettent de diminuer la quantité de
polysaccharides non amylolytiques réduisant ainsi la viscosité
intestinale et entraînant l'amélioration de l'utilisation des
protéines et de l'amidon. Elles améliorent la performance de
l'animal, augmente la digestibilité et la valeur nutritive d'aliments
faiblement dégradables tels que l'orge et le blé
(Mathlouthi et al., 2002, 2003).
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