%NVUEDELOBTENTIONDU %0$503"5%&-6/*7&34*5² %&506-064& $ÏLIVRÏPAR Institut National Polytechnique de Toulouse (INP Toulouse) $ISCIPLINEOUSPÏCIALITÏ Sciences des Agroressources 0RÏSENTÏEETSOUTENUEPAR Sylvain FORET LE vendredi 16 décembre 2011 4ITRE Etude d'un nouveau procédé de fractionnement des co-produits de fabrication de jambon sec et des propriétés physico-chimiques et fonctionnelles des extraits et raffinats %COLEDOCTORALE Sciences de la Matière (SDM) 5NITÏDERECHERCHE Laboratoire de Chimie Agro-Industrielle (LCA) - UMR 1010 INRA/INPT - ENSIACET $IRECTEURS DE4HÒSE Luc Rigal - Ingénieur de Recherche - LCA - ENSIACET - INP de TOULOUSE Gérard VILAREM - Ingénieur de Recherche - LCA - ENSIACET - INP de TOULOUSE 2APPORTEURS Farid CHEMAT - Professeur - Université d' Avignon Mohamed GHOUL - Professeur - INPL - ENSAIA - Nancy MEMBRES DUJURY: Alain PERIQUET - Professeur - Université de Toulouse, Président Driss ELOTHMANI - HDR - Enseignant-Chercheur - ESA - Angers, Membre Luc Rigal - Ingénieur de Recherche - LCA - ENSIACET - INP de TOULOUSE, Membre Gérard VILAREM - Ingénieur de Recherche - LCA - ENSIACET - INP de TOULOUSE, Membre Farid CHEMAT - Professeur - Université d' Avignon, Rapporteur Mohamed GHOUL - Professeur - INPL - ENSAIA - Nancy, Rapporteur Sommaire Sommaire REMERCIEMENTS............................................................................................................................................ 5 INTRODUCTION .............................................................................................................................................. 11 1. LES CO-PRODUITS DE L’INDUSTRIE DE CHARCUTERIE DE PORC : PRODUCTION, VALORISATION ET COMPOSITION .......................................................................................................... 13 1.1. L’INDUSTRIE DES PRODUITS CARNES .................................................................................................. 15 1.1.1. Production de viande.................................................................................................................... 16 1.1.1.1. Le marché mondial ............................................................................................................................. 16 1.1.1.2. Le marché français.............................................................................................................................. 16 1.1.2. La production de charcuterie de porc........................................................................................... 17 1.1.2.1. Le marché mondial ............................................................................................................................. 17 1.1.2.2. Le marché français.............................................................................................................................. 18 1.1.3. Les co-produits de l’industrie des produits carnés....................................................................... 21 1.1.4. La production de farines animales ............................................................................................... 25 1.1.4.1. Intérêt des farines animales................................................................................................................. 25 1.1.4.2. La crise de l’Encéphalopathie Spongiforme Bovine (ESB) ................................................................ 26 1.1.4.3. Réglementation et incidence sur la filière ........................................................................................... 29 1.1.4.4. Les procédés de fabrication de farines animales ................................................................................. 30 1.1.5. Les voies de valorisation des co-produits de l’industrie des produits carnés............................... 35 1.1.5.1. La fabrication de concentré de protéines pour animaux de compagnie (Pet Food)............................. 35 1.1.5.2. La fabrication de matières grasses. ..................................................................................................... 37 1.1.5.3. La fabrication de gélatine.................................................................................................................... 39 1.1.5.4. La fabrication de produits à haute valeur ajoutée................................................................................ 43 1.1.5.5. La production d’énergie, de compost et d’engrais fertilisants............................................................. 45 1.2. LES CO-PRODUITS DE LA FABRICATION INDUSTRIELLE DU JAMBON.................................................... 47 1.2.1. La production industrielle de « jambons » ................................................................................... 47 1.2.2. Etat des connaissances sur les constituants des co-produits de fabrication du jambon............... 51 1.2.2.1. Structure et composition de l’os.......................................................................................................... 51 1.2.2.2. Structure et composition des cartilages, tendons et ligaments............................................................. 55 1.2.2.3. Structure et composition des muscles et matières grasses................................................................... 58 1.3. LES CONSTITUANTS CHIMIQUES DES CO-PRODUITS DE LA FABRICATION DU JAMBON ......................... 61 1.3.1. La fraction protéique .................................................................................................................... 62 1.3.1.1. Les collagènes, protéines majoritaires des os, cartilages, ligaments et tendons .................................. 62 1.3.1.2. Les protéines du muscle...................................................................................................................... 65 1.3.2. La fraction matières grasses......................................................................................................... 68 1.3.3. La fraction minérale ..................................................................................................................... 69 1.3.4. La fraction protéoglycane............................................................................................................. 70 1.3.5. Les autres fractions minoritaires.................................................................................................. 75 1.4. CONCLUSION...................................................................................................................................... 77 2. CARACTERISATION DE LA MATIERE PREMIERE...................................................................... 81 2.1. REPARTITION DES PRINCIPAUX CONSTITUANTS DU CO-PRODUIT DE JAMBON SEC............................... 82 2.1.1. Caractéristiques générales du co-produit de jambon sec............................................................. 82 2.1.2. Répartition en lipides, protéines et matières minérales du co-produit de jambon sec. ................ 84 2.2. CARACTERISATION DE LA FRACTION PROTEIQUE DU CO-PRODUIT DE JAMBON SEC ............................ 85 2.3. CARACTERISATION DE LA FRACTION LIPIDIQUE DU CO-PRODUIT DE JAMBON SEC .............................. 93 2.4. CARACTERISATION DE LA MATIERE MINERALE DU CO-PRODUIT DE JAMBON SEC ............................... 98 2.5. CARACTERISATION DE CONSTITUANTS MINORITAIRES DU CO-PRODUIT DE JAMBON SEC .................. 100 2.5.1. Les glycosaminoglycanes (GAG)................................................................................................ 101 2.5.2. Les composés aromatiques ......................................................................................................... 101 2.6. CONCLUSION.................................................................................................................................... 103 3. ETUDE DU FRACTIONNEMENT AQUEUX DES CO-PRODUITS DE JAMBON SEC ............. 105 3.1. ADAPTATION DU PROCEDE DE FRACTIONNEMENT AQUEUX AUX CO-PRODUITS DE JAMBON SEC....... 107 3.2. BROYAGE DES CO-PRODUITS DE JAMBON SEC................................................................................... 110 3.3. ETUDE DE L’INFLUENCE DES PRINCIPAUX FACTEURS SUR LE FRACTIONNEMENT AQUEUX DES CO- PRODUITS DE JAMBON SEC .............................................................................................................................. 114 -1- Sommaire 3.3.1. La granulométrie du solide......................................................................................................... 114 3.3.2. La nature du solvant de fractionnement ..................................................................................... 116 3.3.3. La température, le ratio liquide/solide et la durée de contact.................................................... 117 3.4. ETUDE DE L’INFLUENCE DE LA TEMPERATURE, DU RATIO LIQUIDE/SOLIDE ET DE LA DUREE DE CONTACT SUR L’EXTRACTION DES LIPIDES, DES PROTEINES ET DES GAG DU CO-PRODUIT DU JAMBON SEC ... 123 3.4.1. Choix du protocole et du domaine expérimental ........................................................................ 123 3.4.2. Dépouillement du plan d’expérience .......................................................................................... 128 3.4.3. Analyse des surfaces de réponse................................................................................................. 130 3.4.3.1. Rendement en matières sèches extraites et séparées ......................................................................... 130 3.4.3.2.