At the national level
1) Investigation of inputs of interest for the manufacture of beverages
Desobgo, Z.S.C.*, Naponni, F.Y., and Nso, E. J. 2013. Caractérisation des moûts et bières du sorgho Safrari houblonnés avec Vernonia amygdalina et Nauclea diderrichii. International Journal of Innovation and Applied Studies, 2(1), 83-91
Abstract: The objective of this work consisted in studying the procedures of the manufacture of beer from sorghum, in order to be able to put forward its qualities and to develop the local bittering substances such as Vernonia amygdalina and Nauclea diderrichii. In this study, Safrari sorghum cultivar was malted and brewed under laboratory controlled conditions. Different types of beers were manufactured using combinations of Vernonia amygdalina and Nauclea diderrichii as tropical hops. The extract, reducing sugars, free amino nitrogen (FAN) of worts hopped with Vernonia amygdalina and Nauclea diderrichii was respectively from: 16 °P; 8 g/L to 25 g/L; 193 mg/L to 263 mg/L. Concerning final beer, the same residual characteristics were respectively from: 4.5 °P to 6.5 °P; 1 g/L to 2.5 g/L; 17 mg/L to 60 mg/L. pH of worts and beer ranged from 3.5 to 4.5.
Nso, E.J., Aseaku, J.N., Desobgo, Z.S.C., Ngulewu, C., Aleambong, D.K. & Taira, A., 2013. Comparison of the mashing and brewing potentials of crude extracts of Abrus precatorius, Burnatia enneandra and Cadaba farinosa. Journal of Brewing and Distilling. 4 (2), 46-50
Abstract: The mashing and brewing potentials of crude extracts of three plants commonly used in Northern Cameroon to make starch gruels sweet were assessed using sorghum cultivar Safrari as an adjunct. Alpha-amylase activities of the extracts fluctuated between 18 and 122 U/g, while the diastatic power and the β-carboxypeptidase activities ranged between 83 and 123 WK, and 16 and 63 mg FAN/min/μL, respectively. A longer mashing time (180 min) was necessary to obtain higher yields of extracts. Extract obtained was 18.7 °P for malted Safrari, 14.6 °P for malted barley, and 9.5, 13.5 and 11.4 °P after mashing Safrari adjuncts with extracts from Abrus precatorius, Burnatia enneandra and Cadaba farinosa, respectively. Similar levels of reducing sugars ranging between 60 and 65 g/L were obtained when mashing was carried out using A. precatorius, B. enneandra and crude extracts, but about 50 g/L were obtained for C. farinosa. Free amino nitrogen fluctuated between 56 and 72 mg/L for C. farinose and B. enneandra, respectively, but was as low as 17 mg/L for A. precatorius. Fermentability was low for the worts obtained after mashing Safrari adjuncts using the extracts of the three plants, as compared to the worts of malted sorghum cultivar Safrari and barley.
French
L'utilisation d'enzymes techniques a grandement facilité et amélioré le traitement des aliments au cours des dernières décennies. Le brassage avec de grandes quantités d'adjuvants ou avec des malts d'orge mal modifiés utilisant des enzymes exogènes dans l'industrie brassicole améliore les rendements en extraits. On sait que le sorgho malté présente de faibles taux d'enzymes brassicoles importantes, telles que l'α-amylase et la β-amylase, mais qu'il peut être brassé facilement avec des enzymes commerciales adéquates. Ces enzymes et d'autres sont extraites de micro-organismes et de plantes et, commercialisées en tant qu'enzymes techniques. Dans le nord du Cameroun, les bouillies d'amidon à base de sorgho, de maïs et de riz sont traditionnellement sucrées à l'aide d'extraits bruts de plantes Abrus precatorius, Burnatia enneandra et Cadaba farinosa. Ceci pourrait traduire la présence d’enzymes amylolytiques. Dans le but de valoriser ces plantes, il a été question d’évaluer le potentiel brassicole et le brassage avec les extraits bruts de ces plantes en utilisant du sorgho Safrari non malté comme matière première.
Résumé : Les activités d'alpha-amylase des extraits ont fluctué entre 18 et 122 U / g, tandis que le pouvoir diastasique et les activités de β-carboxypeptidase se situaient entre 83 et 123 WK, et 16 et 63 mg FAN / min / μL, respectivement. Un temps de brassage plus long (180 min) était nécessaire pour obtenir des rendements plus élevés en extraits. L'extrait obtenu était de 18,7 °P pour le Safrari malté, de 14,6 °P pour l'orge maltée et de 9,5, 13,5 et 11,4 °P après brassage de Safrari non malté avec les extraits de Abrus precatorius, Burnatia enneandra et Cadaba farinosa, respectivement. Des niveaux similaires de sucres réducteurs compris entre 60 et 65 g/L ont été obtenus lors du brassage avec A. precatorius, B. enneandra et des extraits bruts, mais environ 50 g/L ont été obtenus pour C. farinosa. La teneur en acides aminés libres a fluctué entre 56 et 72 mg/L pour C. farinosa et B. enneandra, respectivement, mais était aussi bas que 17 mg/L pour A. precatorius. La fermentabilité était faible pour les moûts obtenus après brassage de Safrari en utilisant les extraits des trois plantes, en comparaison avec les moûts de Safrari et d'orge malté.
Taira, A., Desobgo, Z.S.C.*, Nso, E.J., 2015. Partial purification of α-amylase from Burnatia enneandra Micheli. Part 1: Extraction using statistical model. International Journal of Research in Biotechnology and Biochemistry. 5 (1), 13-19
Burnatia enneandra Micheli is an Alismataceae-family herbaceous plant native to the Sudano-Sahelian area. This plant is mostly found in the north and far north of Cameroon, where it thrives in swampy environments. This plant is called "tigna'ri" by the Tupuri and "Anjakooje" by the Peuls. Due to the remoteness of the grazing sites, these dried and crushed Burnatia enneandra Micheli tubers are used to "soften" the slurry during grazing. Finally, white latex is often used to treat wounds in children as well as various intestinal parasites. Scientific research has been done using this tuber in its traditional form. These studies revealed that these tubers had a very low simple sugar content, implying that the Burnatia enneandra tuber is not sweet and that the delicious porridge is attributable to compounds having amylolytic potential rather than simple sugar content. This points to the presence of amylolytic enzymes in the tuber. The characterization of musts formed by saccharification of sorghum grain with extracts of Burnatia enneandra Micheli was the focus of other preliminary study in the brewing domain. The enzymatic extracts produced from these tubers were found to be capable of hydrolyzing sorghum starch in these investigations. The overall goal is to extract the -amylase from Burnatia enneandra Micheli crude extract. More specifically, it will be a matter of simulating the process of extracting amylase from the tuber and optimizing the extraction conditions.
Abstract: The impact of pH, stirring speed and centrifugation time was tested on α-amylase specific activity of Burnatia enneandra tubers from Cameroon. The response surface methodology using Doehlert experimental design as instrument, was employed to establish, validate and optimize the mathematical model conducive to understand the influence of extraction factors (pH, stirring speed and centrifugation time) either singular or in interactions. It was exhibited that pH as singular factor and, in its first degree (X1) provided 12 % of the specific activity of α-amylase although, stirring speed (X2) and centrifugation time (X3) provided 3 % and 10 % respectively. It was also observed that, the raise of pH reduced specific activity of α-amylase while, an increase of centrifugation time increased the specific activity of α-amylase. The combined effort (interaction) of pH / centrifugation time and stirring speed / centrifugation time was significant with respective contribution of 25 % and 9 % respectively. For optimization, a theoretical triplet (pH, 4.02; stirring speed, 147.3 rpm and centrifugation time, 10 min) was exhibited and, gave 49.33±1.9 U/mg as maximal α-amylase specific activity from Burnatia enneandra.
French
Burnatia enneandra Micheli est une plante herbacée de la région soudano-sahélienne appartenant à la famille des Alismataceae. Au Cameroun, cette plante pousse principalement dans les zones marécageuses du nord et de l'extrême nord. Les noms communs de cette plante sont connus chez les Tupuri comme "tigna'ri" et chez les Peuls comme "Anjakooje". Ces tubercules de Burnatia enneandra Micheli séchés et broyés sont utilisés pour "adoucir" le lisier pendant le pâturage en raison de l'éloignement des zones de pâturage. Enfin, le latex blanc est couramment utilisé pour traiter les blessures et certains parasites intestinaux des enfants. Avec l'utilisation traditionnelle de ce tubercule, des travaux scientifiques ont été réalisés. Ces travaux ont montré que ces tubercules avaient une très faible teneur en sucre simple, ce qui suppose que le tubercule de Burnatia enneandra n'est pas sucré et que la bouillie sucrée ne serait pas due à sa haute teneur simple en sucre mais plutôt aux substances à potentiel amylolytique. Ceci suggère la présence dans le tubercule d'enzymes amylolytiques. D'autres travaux préliminaires liés à la zone de brassage ont porté, sur la caractérisation des moûts obtenus par saccharification de la maïsche de sorgho par des extraits de Burnatia enneandra Micheli. Ces études ont montré que les extraits enzymatiques obtenus à partir de ces tubercules étaient capables d'hydrolyser l'amidon de sorgho. L'objectif général est d'extraire l'α-amylase de l'extrait brut de Burnatia enneandra Micheli. Plus précisément, il s'agira de modéliser le processus d'extraction de l'αamylase du tubercule et d'optimiser les conditions d'extraction.
Résumé : L'impact du pH, de la vitesse d'agitation et du temps de centrifugation a été testé sur l'activité spécifique de l'α-amylase des tubercules de Burnatia enneandra du Cameroun. La méthodologie de surface de réponse utilisant le plan expérimental de Doehlert comme instrument a été utilisée pour établir, valider et optimiser le modèle mathématique permettant de comprendre l'influence des facteurs d'extraction (pH, vitesse d'agitation et temps de centrifugation) singuliers ou en interactions. Il a été montré que le pH comme facteur singulier et, dans son premier degré (X1) a fourni 12% de l'activité spécifique de l'α-amylase bien que la vitesse d'agitation (X2) et le temps de centrifugation (X3) fournissaient 3% et 10% respectivement. On a également observé que l'augmentation du pH réduisait l'activité spécifique de l'α-amylase tandis qu'une augmentation du temps de centrifugation augmentait l'activité spécifique de l'α-amylase. L'effet combiné (interaction) du pH/temps de centrifugation et de la vitesse d'agitation/temps de centrifugation était significatif avec une contribution de 25% et 9% respectivement. Pour l'optimisation, un triplet théorique (pH, 4,02 ; vitesse d'agitation, 147,3 tr/min et temps de centrifugation, 10 min) a été obtenu et a donné 49,33 ± 1,9 U/mg comme activité spécifique maximale de l'amylase de Burnatia enneandra.
Nguemogne A. C., Desobgo Z. S.C.*, Nso E. J. 2017. Comparative study of limit dextrinase potential of three sorghum cultivars (Safrari, Madjeru and S.35). Journal of the American Society of Brewing Chemists. 75(3), 255-261
Abstract: Limit dextrinase extracted from three sorghum cultivar malts (Safrari, S.35, and Madjeru) used for the production of bili-bili, a traditional beer in the northern part of Cameroon, was subjected to comparison using dextrin as a substrate. A four-factor Doehlert experimental design was used to build a model in order to optimize the impact of factors (temperature, pH, buffer concentration, and incubation time) involved in the extraction of free limit dextrinase from sorghum. The response surface methodology revealed that the action of those factors was different for each sorghum cultivar, with closer behavior between Safrari and S.35. Madjeru was revealed to be completely different. Optimizing the concerted actions of the factors for limit dextrinase specific activity gave the following combinations: for Safrari, 43°C, pH 4, 135 mM, and 300 min, with maximal specific activity of 3.10 U/μg; for Madjeru, 35°C, pH 5.77, 50 mM, and 60 min, with maximal specific activity of 1.51 U/μg; and for S.35, 50°C, pH 4, 191 mM, and 205 min, with maximal specific activity of 3.05 U/μg.
French
Le sorgho est une céréale africaine native, très bien adaptée aux conditions semi-arides et soudano-sahéliennes de l'Afrique. Comme le riz et l'orge, le sorgho appartient à la famille des Gramineae. La disponibilité du sorgho et sa teneur élevée en amidon et en protéines devraient encourager l'utilisation locale. Son moût nourrissant lui permet d'être l'un des meilleurs choix en tant que matière première dans le processus de brassage. Bien que le sorgho ait été utilisé pendant des siècles pour brasser la bière traditionnelle (opaque) en Afrique, ces dernières années, le brassage de la bière de sorgho a été développé dans les brasseries. Ces types de bières sont différents des bières européennes parce qu'ils contiennent de grandes quantités de matériaux qui ne sont pas respectivement solubilisés et fermentés pendant le brassage et la fermentation. Plusieurs travaux ont été publiés sur le sorgho, le malt de sorgho et la technologie de brassage du sorgho. Ces publications se sont concentrées sur des problèmes remarquables de brassage propres aux caractéristiques des grains de sorgho et du malt. Parmi les problèmes généralement mis en évidence, il y a l'insuffisance d'enzymes, en particulier celles qui hydrolysent l'amidon. Des essais sur l'amélioration des propriétés de brassage du sorgho ont été écrits pour les procédés de maltage et de brassage dans le but de permettre le développement d'enzymes hydrolysant l'amidon telles que l'α-amylase, la β-amylase, et la limite dextrinase. Le rôle principal joué par la limite dextrinase sur le clivage de l'amidon α1,6-glycosidique de l'amidon a été reconnu depuis des années. De nombreuses études ont été menées pour isoler et purifier cette enzyme des céréales et pour caractériser son action sur l'amylopectine et ses produits de dégradation. Cela a été principalement fait sur l'orge et d'autres céréales comme le maïs, le riz et le sorgho. Les résultats de l'étude menée sur les propriétés de trois cultivars de sorgho utilisés pour la production de boisson bili-bili dans le nord du Cameroun ont révélé un fort potentiel enzymatique du malt de sorgho local. Le but de ce travail était donc d'extraire la limite dextrinase du malt de trois cultivars de sorgho (Madjeru, Safrari et S.35) produits au Cameroun et de comparer son activité spécifique par modélisation et optimisation.
Résumé : La limite dextrinase extraite de trois malts de cultivars de sorgho (Safrari, S.35 et Madjeru) utilisés pour la production de bili-bili, une bière traditionnelle dans le nord du Cameroun, a été comparée en utilisant la dextrine comme substrat. Un plan d’expérience de Doehlert à quatre facteurs a été utilisé pour construire un modèle afin d'optimiser l'impact des facteurs (température, pH, concentration du tampon et temps d'incubation) impliqués dans l'extraction de la limite dextrinase libre du sorgho. La méthodologie de surface de réponse a révélé que l'action de ces facteurs était différente pour chaque cultivar de sorgho, avec un comportement plus proche entre Safrari et S.35. Madjeru s'est révélé être complètement différent. L'optimisation des actions concertées des facteurs sur l'activité spécifique de la dextrinase limite a donné les combinaisons suivantes : pour Safrari, 43 ° C, pH 4, 135 mM et 300 min, avec une activité spécifique maximale de 3.10 U/μg; pour Madjeru, 35 ° C, pH 5,77, 50 mM et 60 min, avec une activité spécifique maximale de 1,51 U/ug; et pour S.35, 50 ° C, pH 4, 191 mM et 205 min, avec une activité spécifique maximale de 3,05 U/ug.
Nguemogne A. C., Desobgo Z.S.C.*, Nso E. J. 2018. A Screening approach for The Expression of Total Amylase activity during Malting of Safrari Sorghum Cultivar. Research Journal of Science and Technology, 10(4), 244-252.
Abstract: A fractional factorial design with a level of confidence of P<0.05 was carried out to determine the factors which have an influence on total amylase activity of a Cameroonian sorghum cultivar Safrari. An equation relating total amylase activity to the factors such as grains disinfection, alkaline steeping, renewal of steeping liquor, steeping time and temperature, steeping with air-rest periods, germination time and temperature, kilning time and temperature and finally grinding malt with roots and shoots, gave a good fit to first order equation (R2=0.98). Among the eleven factors screened, the following five have shown a significant impact on total amylase activity of Safrari sorghum malting process: the renewal of the steeping liquor, germination time, kilning time and temperature and grain disinfection. Grain disinfection being the only one with a highly negative impact, meaning that the use of a disinfectant is detrimental for starch hydrolysing enzyme synthesis during malting of Safrari sorghum.
Fali, M. H., Desobgo, Z.S.C.* & Nso, E.J., 2019. Sorghum coffee–lactose stout production and its physico-chemical characterization. Beverages. 5 (20), 1-21
Abstract: Sorghum (Safrari) was valorized into sorghum coffee-lactose stouts using Vernonia amygdalina as a bittering ingredient. These sorghum grains and subsequent sorghum pale malt were tested for their acceptability in the brewing field. Results obtained were the germinative capacity of 99.29 ± 0.58%, a germinative energy of 98.56 ± 1.79%, a thousand corns weight 48.08 ± 0.02 g for the grains, and a diastatic power of 187.44 ± 7.89 WK for sorghum malt. The worts and beers produced were characterized and were found suitable. Moreover, alcohol content in stout beers obtained was between 8.8% and 9.4% ABV. Sensory evaluation was implemented on beers using 30 panellists and the best combination was the one using 50% lactose (250 g) and 50% coffee (250 g) in 5 L of wort during wort boiling.
French
Le sorgho est la quatrième culture de l’Afrique en termes de tonnage après le maïs, le riz et le blé. Dans certaines régions d'Afrique et d'Inde, le grain de sorgho a été utilisé traditionnellement pour la production de porridge, de boissons alcoolisées et pour la fabrication de pain. Plus de 300 millions de personnes dans les pays en développement dépendent du sorgho comme source d'énergie. C'est le cas au Cameroun où le sorgho est la plus grande source d'énergie dans la partie nord du pays avec une production annuelle importante de 1 102 000 tonnes. Compte tenu de la concurrence des entreprises multinationales, le sorgho semble être la meilleure alternative à la production de bière blonde. L'orge est devenue la matière première de base du brassage pour les pays producteurs d'orge non producteurs d'orge tels que le Cameroun. Le processus de brassage de bière blonde avec des céréales autres que l'orge est en train de devenir une pratique courante, en particulier dans les pays non producteurs d'orge, en raison de divers inconvénients liés à l'orge. L'orge est une céréale tempérée et le climat africain ne convient pas à sa culture. Cela pose un problème majeur. Le grain d'orge ou le malt d'orge doivent être importés, d'où la flambée des prix due à la vigueur de la demande mondiale et aux coûts d'expédition élevés, qui se traduit par des taux de change précieux et une augmentation du prix de la bière hors de portée de la plupart des Africains. L'importation désavantage également les agriculteurs locaux car elle leur refuse des marchés potentiels. Cela se produit au Cameroun et cela oblige les industries à repenser leurs investissements pour remplacer le maltage dans d'autres céréales. Le sorgho peut être utilisé efficacement au Cameroun pour la production de bière. La composition chimique du sorgho le rassure en tant que céréale alternative à l'orge dans la production de bière de type lager. On croyait auparavant que la bière ne pourrait pas être produite sans orge. Cependant, il est bien connu que les céréales comme le sorgho pourraient constituer un substrat alternatif pour la fabrication de la bière traditionnelle. Les travaux de recherche sur le sorgho progressent rapidement et les bières de sorgho commercialement acceptables, aussi bien en lager qu’en ale. Le Nigéria, l’Afrique du Sud, l’Ouganda, la Tanzanie, la Zambie et le Zimbabwe brassent avec succès la lager et la bière de sorgho commerciales. L'utilisation de matières cultivées localement comme matériau de brassage est rentable et peut potentiellement stimuler l'économie régionale du Cameroun. Cela profiterait aux producteurs de sorgho à revenu garanti et réduirait donc le chômage. De plus, l'utilisation d'une culture indigène réduirait les coûts logistiques pour les fabricants, ce qui réduirait les prix de vente de la bière. Les fabricants seraient en mesure de négocier avec le gouvernement des taxes moins élevées sur les bières à base de sorgho, ce qui contribuerait à une autre réduction importante des coûts présentant des avantages particuliers pour le consommateur. Cela aiderait à créer de la bière blonde abordable pour les consommateurs pour qui ce type de bière est inabordable. Ces facteurs entraîneraient donc une croissance accrue de l’industrie brassicole. La bière de sorgho ne contient pas de gluten et peut être utilisée par les cœliaques. Afin de valoriser le sorgho, nous avons imaginé produire un stout café-lactose-sorgho. Le choix du café et du lactose n'est pas anodin. Les consommateurs de bière ont manifesté leur intérêt pour une telle bière. Une plante amère (Vernonia amygdalina) a été utilisée comme substitut du houblon.
Résumé : Le sorgho (Safrari) a été valorisé en stouts de sorgho aromatisé au café-lactose en utilisant Vernonia amygdalina comme ingrédient amérisant. Ces grains de sorgho et le malt pâle de sorgho qui en a résulté ont été testés pour déterminer s'ils étaient acceptables dans le secteur brassicole. Les résultats obtenus sont une capacité germinative de 99,29 ± 0,58%, une énergie germinative de 98,56 ± 1,79%, un poids de mille grains égal à 48,08 ± 0,02 g pour les grains et un pouvoir diastatique de 187,44 ± 7,89 WK pour le malt de sorgho. Les moûts et les bières produits ont été caractérisés et ont été jugés appropriés. De plus, la teneur en alcool des bières fortes obtenues était comprise entre 8,8% et 9,4%. L'évaluation sensorielle a été effectuée sur des bières avec 30 panélistes et la meilleure combinaison était celle qui utilisait 50% de lactose (250 g) et 50% de café (250 g) dans 5 L de moût chauffé pendant l'ébullition du moût.
Taira Aurélien, Desobgo Zangue Steve Carly*, Nso Jong Emmanuel. 2019. Use of Aqueous Two-Phase System for Partial Purification and Characterization of α-Amylase from Burnatia enneandra Micheli. Journal of Food Stability, 2(2), 26-41.
Abstract: Alpha-amylase from Burnatia enneandra Micheli, a tuber plant from a rural area of Cameroon, extracted under optimal conditions was purified using aqueous two-phase extraction system (ATPS). The separation behaviour was further investigated. Polyethylene glycol (PEG, % w/w), ammonium sulphate (AS, % w/w) and pH were optimized for the purification of B. enneandra alpha-amylase. Optimum conditions for purification factor were PEG, 13.1 %, AS, 12 % and pH 4. Highest enzyme recovery was achieved at PEG, 13.0 %, AS, 12 % and pH 5.1. Further, enzyme characterization surveys acknowledged that alpha-amylase formed was just an acidic enzyme. The pH and temperature at which the enzyme was well expressed were 5.5 and 70 °C respectively. Another characteristic of the enzyme was determined like the Michaelis-Menten constant (Km) and Vmax which value obtained was respectively 89.32 μg/mL and 2.99 μg/mL/min.
Nguemogne Annick Chancelle, Desobgo Zangue Steve Carly*, Nso Jong Emmanuel. 2020. Optimisation de l’Extraction de la Dextrinase Limite de la Variété de Sorgho Camerounais Safrari. Journal of Food Stability, 3(2), 9-26.
Abstract: The response surface methodology, using a 4-factor Doehlert design, was used to optimize the extraction of limit dextrinase from Safrari sorghum malt. The factors studied were temperature, pH, mass ratio of malt / volume of buffer (m / v) and time. The generated model linking dextrinase limit activity to the previous factors has been validated. The analysis of variance showed that three simple effects (temperature, ratio and time), an interaction (pH / extraction time) and all the quadratic effects significantly influence (P <0.05) the activity of limit dextrinase during extraction. All of the significant effects except the pH / time interaction contributed to lower activity of limit dextrinase. The values found for optimal extraction are 23 °C, 10 h, 5.0 and 5/32 respectively for temperature, time, pH and the ratio mass of malt / volume of buffer. The experimentation with this condition led to an optimal enzymatic activity in limit dextrinase of 140 mU/mL.
Practical Application Limit dextrinase obtained from the Cameroonian sorghum variety Safrari can be used to reduce the turbidity of worts especially when brewed with cereals which lead to opaque beers. This is quite important because none of the enzymes used by brewing factories in Cameroon are from local origin.
French
Résumé : La méthodologie des surfaces de réponses, utilisant un plan de Doehlert à 4 facteurs, a été utilisée pour optimiser l’extraction de la dextrinase limite du malt de sorgho Safrari. Les facteurs étudiés ont été la température, le pH, le ratio masse de malt/volume de tampon (m/v) et le temps. Le modèle généré reliant l’activité enzymatique de la dextrinase limite aux précédents facteurs a été validé. L’analyse de variance a montré que trois effets simples (température, ratio et temps), une interaction (pH/temps d’extraction) et tous les effets quadratiques influencent significativement (P < 0,05) l’activité enzymatique de la dextrinase limite pendant l’extraction. Tous les effets significatifs à l’exception de l’interaction pH/temps ont contribué à baisser l’activité enzymatique de la dextrinase limite. Les valeurs trouvées pour une extraction optimale sont 23 °C, 10 h, 5,0 et 5/32 respectivement pour la température, le temps, le pH et le ratio masse de malt/volume de tampon. L’expérimentation de cette condition a conduit à une activité enzymatique enzymatique optimale en dextrinase limite de 140 mU/mL.
Application pratique : La dextrinase limite obtenue à partir de la variété de sorgho camerounais Safrari, peut être utilisée pour réduire la turbidité des moûts et principalement, lors du brassage avec les céréales qui conduisent à des bières opaques. Ceci est assez important car aucune des enzymes utilisées par les usines brassicoles au Cameroun sont d'origine locale.
2) Optimization of beverage manufacturing process variables
Abstract: The effect of commercial enzymes on liquefaction of starch from unmalted sorghum was studied. The effects which these enzymes had on rates of filtration were evaluated. Models were developed, validated and optimized to establish the actions of enzymes, either alone or in combination. Preliminary studies on the sorghum cultivars Safrari, Madjeru and S.35 showed that α-amylase was the backbone enzyme for starch liquefaction among the enzymes used (α-amylase, Filtrase, protease and β-amylase). Models confirmed this observation as α-amylase individually in its first order (X1) contributed 25, 11 and 17 %, and in its sum of first and second orders (X1 + X12) contributed a 29, 31 and 36 % yield of filtrate for Safrari, Madjeru and S.35 respectively. The ease of starch liquefaction, assessed by summing the first and second orders of individual intervention of all enzymes, was found to be in the order of Madjeru, S.35 and Safrari (79, 70 and 56 % of yield of filtrate respectively). The importance of the enzyme combination in starch liquefaction in Safrari, S.35 and Madjeru was shown to be 44, 30 and 21 % respectively. Enzyme combinations giving maximal starch liquefaction, as identified from a Doehlert experimental matrix, displayed a similar yield of filtrate (Safrari: 85 ml, Madjeru: 84 ml and S.35: 81 ml) after filtration of a 130 ml mash during 1 h. Validation of the models revealed the model developed for Madjeru was the most reliable (R2 = 0.994), while those developed for Safrari (R2 = 0.987) and S.35 (R2 = 0.976) were slightly less reliable. Model optimization gave theoretical enzyme (Brewers Amyliq TS, Filtrase NLC, Brewers Protease and β-amylase) combinations of 25 mg, 5.68 mg, 100 mg and 67.4 U for Safrari, 15.06 mg, 0.51 mg, 24.32 mg and 53.8 U for Madjeru and 19.01 mg, 6.36 mg, 58.76 mg and 43.48 U for S.35, with a resulting yield of filtrate of 94, 87.7 and 83.8 ml respectively.
Desobgo Z.S.C.*, Nso E.J. and Dzudie Tenin, 2011. The response surface methodology as a reliable tool for evaluating the need of commercial mashing enzymes for alleviating the levels of reducing sugars of worts of malted sorghum: Case of the Safrari cultivar. Journal of Brewing and Distilling, 2(1) 5-15.
Abstract: A three factor Doehlert design was used to develop a statistical model to optimize the action of three commercial mashing enzymes (Hitempase 2XL, Bioglucanase TX and Brewers protease) on reducing sugars content of the worts of unmalted and malted Safrari sorghum. The response surface methodology revealed that increasing amounts of Hitempase considerably increased reducing sugars content during mashing of unmalted Safrari sorghum grist to about 90 g/L. Limited amounts of reducing sugars were obtained with increasing concentrations of both Bioglucanase (≈ 40 g/L) and Brewers Protease (≈ 30 g/L). The milling process facilitated the dissolution of about 10 g/L in yields of reducing sugars for the unmalted Safrari sorghum mash type without the help of enzyme. None of the three enzymes as sole mashing enzyme appeared to be of use in mashing malted Safrari, as reducing sugars yields were at maximum (168 g/L) after dissolving the grist in water and rather decreased with increasing amounts of enzyme supplements. Optimizing the concerted actions of the three enzymes for reducing sugars content of unmalted Safrari sorghum mash gave a combination of 2163 U, 937.5 BGU and 0 mg for Hitempase, Bioglucanase and Brewers Protease respectively. This gave a maximal reducing sugars content of 126.57 g/L. This combination was 0 U, 137.48 BGU and 0 mg for malted Safrari sorghum mash, giving a maximal reducing sugars yield of 168.56 g/L.
Desobgo Z.S.C.*, Nso E.J. and Dzudie Tenin, 2011. Use of the response surface methodology for optimizing the action of mashing enzymes on wort reducing sugars of the Madjeru sorghum cultivar. Journal of Brewing and Distilling, 2(1), 5-15.
Abstract: A three factor Doehlert design was used to develop a statistical model to optimize the action of three commercial mashing enzymes (Hitempase 2XL, Bioglucanase TX and Brewers protease) on reducing sugars content of the worts of unmalted and malted Madjeru sorghum. The response surface methodology revealed that increasing amounts of Hitempase considerably increased reducing sugars content during mashing of unmalted and malted Madjeru sorghum grist to about 105.39 g/L and 132.25 g/L respectively. The milling process contributed to about 22 g/L and 54 g/L for the unmalted and malted mash types respectively. Increasing amounts of Bioglucanase was virtually insignificant, while for Brewers protease, reducing sugar yields rather decreased to nil for both the unmalted and malted mash types. Optimization of the concerted actions of the three enzymes for reducing sugars content of unmalted Madjeru sorghum mash gave a combination of 1995 U, 89.31 BGU and 28.86 mg for Hitempase, Bioglucanase and Brewers Protease respectively. This gave a maximal reducing sugars content of 108.78 g/L. This combination was 3000 U, 0 BGU and 49.69 mg for malted Madjeru sorghum mash, giving a maximal reducing sugars yield of 153.15 g/L.
Desobgo Z.S.C.*, Nso, E.J., and Dzudie Tenin, 2011. Modeling the action of technical mashing enzymes on extracts and free-amino nitrogen yields of the Madjeru sorghum cultivar. Journal of Brewing and Distilling, 2(3), 29-44.
Abstract: The action of three technical mashing enzymes (Hitempase 2XL, Bioglucanase-TX and Brewers Protease) on yields of extract and free amino nitrogen (FAN) of the worts of mashes of unmalted and malted Madjeru sorghum was modeled and analyzed using the response surface methodology. The analysis showed that increasing amounts of Hitempase 2XL considerably increased yields of extract during mashing of unmalted Madjeru sorghum grist. The use of Bioglucanase-TX was not indispensable, while Brewers Protease contributed very little. Increasing amounts of Hitempase contributed approximately 45 % of the free amino nitrogen, while Brewers Protease influence amounted to not more than 15 %. Bioglucanase’s action was globally nil. Addition of the three enzymes into malted Madjeru sorghum mashes had no significant effect on the yields of extracts and FAN, but the milling operation singularly liberated more than 50 % of FAN for both mash types. Optimization of the concerted actions of the three enzymes for extract yield for unmalted Madjeru sorghum mash gave a combination of (1960.5 U; 132.61 BGU and 28.86 mg) for Hitempase, Bioglucanase and Brewers Protease respectively). This gave a maximal extract yield of 16.55 °P. This combination was: 2610 U; 0 BGU and 40.44 mg for malted Madjeru sorghum mash, giving a maximal extract yield of 16.35 °P. Optimization for free amino nitrogen for unmalted Madjeru sorghum mash gave a combination of: 3000 U; 0 BGU and 100 mg for Hitempase, Bioglucanase and Brewers Protease respectively). This gave maximal FAN of 93.55 mg/L. The combination was: 3000 U; 0 BGU and 100 mg for malted Madjeru sorghum mash, giving a maximal FAN of 144.48 mg/L.
Desobgo Z.S.C.*, Nso, E.J., and Dzudie Tenin, 2011. Optimisation of the Action of Commercial Mashing Enzymes on Wort Extracts and Free Amino Nitrogen of the Safrari Sorghum Cultivar. MBAA TQ, 48(3), 77-86.
Abstract: The influence of three commercial mashing enzymes (Hitempase 2XL, Bioglucanase TX and Brewers Protease) used as sole mashing enzymes on yields of extract and free amino nitrogen (FAN) of the worts of the mashes of unmalted and malted Safrari sorghum was studied using the response surface methodology. The study revealed that increasing amounts of Hitempase considerably increased yields of extract during mashing of unmalted Safrari grist, while the effect of Bioglucanase was smaller, and that of Brewers Protease was insignificant. Extract yields decreased with increasing amounts of the three enzymes during the mashing of malted Safrari. This decrease was least expressed in the case of Brewers Protease. Yields in FAN amounted to less than 50 %, with increasing amounts of both Hitempase and Brewers Protease, but constantly decreased to nil for Bioglucanase’s action in both unmalted and malted Safrari mashes. The milling operation singularly liberated more than 50 % of FAN for both mash types and for each of the enzymes. Optimisation of the concerted actions of the three enzymes for extract yields gave a combination of 2,098.5 U, 937.5 BGU and 0 mg (for Hitempase, Bioglucanase and Brewers Protease, respectively) for unmalted Safrari sorghum mash. This gave a maximal extract yield of 18°P. The combination was 0 U, 28.68 BGU and 0 mg for malted Safrari sorghum mash, giving a maximal extract yield of 18.82°P. Optimisation for FAN gave a combination of 2,434.5 U, 0 BGU and 100 mg (for Hitempase, Bioglucanase and Brewers Protease, respectively) for unmalted Safrari sorghum mash. This gave maximal FAN of 144.77 mg/L. The combination was 2,191.5 U, 0 BGU and 100 mg for malted Safrari sorghum mash, giving a maximal FAN of 196.73 mg/L.
Luc Takongmo NGouadjo, André Youmssi, Desobgo, Z.S.C.*, Naponni, F.Y., and Joseph Kayem. 2013. Optimization of the extraction of roselle (Hibiscus sabdariffa L.) dried calyxes’ juice. International Journal of Innovation and Applied Studies, 2(4), 500-511
Abstract: The objective of the work consisted in modeling and optimizing the juice extraction physicochemical characteristics from Hibiscus sabdariffa L., in order to be able to put forward its qualities. This was done using response surface methodology (RSM). The models obtained at 60°C using Doehlert experimental design were of second order with interaction. The validation of those models used the coefficient of correlation R2 (0.998 and 0.994 respectively for turbidity and extract), the absolute average deviation (AAD) (0.068 and 0.056 respectively for turbidity and extract), the bias factor (0.95 and 0.98 respectively for turbidity and extract) and the exactitude factor (1.08 and 1.05 respectively for turbidity and extract). In this study, factors as calyxes/water ratio and maceration time which influenced significantly on juice turbidity and extract was modeled and optimized. The calyxes/water ratio contributions were 34% and 43% respectively for turbidity and extract while, the maceration time contributions were 23% and 10% respectively for turbidity and extract. At 60 °C of extraction temperature, we were able to have turbidity up to 307.22 NTU and extract up to 12 °B. When optimizing the responses, it was possible to have juices with less turbidity (≤ 200 NTU) and high extract (≥ 6 °B).
Desobgo, Z.S.C.* & Nso, E.J., 2013. Optimization of the impact of Hitempase 2XL, Bioglucanase TX and Brewers Protease on the turbidity of Madjeru sorghum cultivar wort. International Journal of Applied Research and Studies. 2 (1), 1-10.
Abstract: The action of three technical mashing enzymes (Hitempase 2XL, Bioglucanase TX and Brewers Protease) on the turbidity of the worts of unmalted and malted Madjeru sorghum mashes was modeled and analyzed using response surface methodology. The analysis showed that both Hitempase 2XL and Bioglucanase TX had significant impact on unmalted Madjeru worts turbidity during mashing of unmalted Madjeru sorghum grist, with a contribution of 15% and 11% respectively. Bioglucanase TX and Brewers Protease had significant impact on malted Madjeru worts turbidity, they contributed respectively for 7% and 13%. The interaction X1X2 also had a significant impact on wort turbidity of unmalted Madjeru for which it contributed 23%. The interaction X1X3 had a significant impact on wort turbidity of malted Madjeru for which it contributed 24%. Optimization of the concerted actions of the three enzymes for turbidity of unmalted Madjeru gave a combination of (0 U; 298.25 BGU and 0 mg) for Hitempase 2XL, Bioglucanase TX and Brewers Protease respectively. This gave a minimal turbidity of 0.00 NTU. This combination was: 1387.50 U; 0 BGU and 32.23 mg for malted Madjeru, giving a minimal turbidity of 5.27 NTU.
French
La disponibilité du sorgho en Afrique génère un développement économique vital, il est essentiel que la recherche appliquée se concentre sur la capacité à faire de cette céréale l'outil de la sécurité alimentaire en Afrique. Sa faible quantité en enzymes due à leur développement insuffisant au cours du maltage impose souvent l'utilisation des enzymes brassicoles commerciales en complément pour obtenir les meilleures caractéristiques des moûts. En effet, des différences ont été signalées sur la composition et la qualité brassicole des cultivars de sorgho malté. Ceci pourrait toutefois être attribué à la variété de sorgho utilisée pour le maltage. Ce constat est également observé après la filtration maïsche liée à la qualité du malt de sorgho. Le rôle des enzymes industrielles dans la facilitation des procédés de brasserie est basé sur le fait qu'elles ont une grande capacité catalytique, même lorsqu'elles sont utilisées en très petite quantité (traces). Les modèles observés dans la littérature sont complexes et difficiles à mettre en œuvre, et ils concernent presque exclusivement l'orge et non le sorgho. La bière de sorgho étant connue pour être opaque, il est nécessaire d’essayer de la rendre plus claire en agissant sur les enzymes industrielles à ajouter, dans l’optique de rapprocher la qualité du bili-bili (bière traditionnelle de mil ou sorgho) de celle des bières conventionnelles.
Résumé : L’optimisation des actions concertées des trois enzymes sur la turbidité des moûts du cultivar Madjeru non malté a donné une combinaison de 0 U; 298,25 BGU et 0 mg pour Hitempase 2XL, Bioglucanase TX et Brewers Protease respectivement. Cela a donné une turbidité minimale de 0,00 NTU. La meme étude faite sur le cultivar Madjeru malté a donné plutôt une combinaison enzymatique de 1387.50 U; 0 BGU et 32,23 mg pour Hitempase 2XL, Bioglucanase TX et Brewers Protease respectivement, donnant une turbidité minimale de 5,27 NTU. Ceci démontre que l’on pourrait bien avoir des bières de sorgho aussi claire que les bières conventionnelles d’orge malté.
Taira A., Desobgo Z.S.C.*, Nso, J.E. 2015. Partial purification of α-amylase from Burnatia enneandra Micheli. Part 1: Extraction using statistical model. International Journal of Research in Biotechnology and Biochemistry, 5(1), 13-19.
Abstract: The impact of pH, stirring speed and centrifugation time was tested on α-amylase specific activity of Burnatia enneandra tubers from Cameroon. The response surface methodology using Doehlert experimental design as instrument, was employed to establish, validate and optimize the mathematical model conducive to understand the influence of extraction factors (pH, stirring speed and centrifugation time) either singular or in interactions. It was exhibited that pH as singular factor and, in its first degree (X1) provided 12 % of the specific activity of α-amylase although, stirring speed (X2) and centrifugation time (X3) provided 3 % and 10 % respectively. It was also observed that, the raise of pH reduced specific activity of α-amylase while, an increase of centrifugation time increased the specific activity of α-amylase. The combined effort (interaction) of pH / centrifugation time and stirring speed / centrifugation time was significant with respective contribution of 25 % and 9 % respectively. For optimization, a theoretical triplet (pH, 4.02; stirring speed, 147.3 rpm and centrifugation time, 10 min) was exhibited and, gave 49.33±1.9 U/mg as maximal α-amylase specific activity from Burnatia enneandra.
Makebe, C. W., Desobgo, Z. S. C.*, Nso, E. J. 2017. Optimization of the Juice Extraction Process and Investigation on Must Fermentation of Overripe Giant Horn Plantains. Beverages. 3(2), 1-18.
Abstract: The study was initiated to optimize the enzymatic extraction process of plantain pulp using response surface methodology. Weight loss of plantain decreased until it became stable at an over-ripe stage. The significant regression model describing the changes of extraction yield and Brix with respect to hydrolysis parameters was established. Temperature contributed to reducing the yield from 53.52% down to 49.43%, and the dilution factor increased the yield from 53.52% to 92.97%. On the contrary, the dilution factor significantly reduced Brix from 21.74 ºBx down to 0.15 ºBx, while the enzyme concentration increased Brix from 21.73 ºBx to 26.16 ºBx. The optimum conditions for juice extraction from plantain pulp were: temperature: 25 ºC; enzyme concentration: 5%; dilution ratio: 1.10; and extraction time: 24 h. The implementation of these conditions led to (resulted in obtaining) obtaining a must yield of more than 70% and Brix between 10 ºBx and 15 ºBx. The total polyphenols and flavonoids were 7.70 ± 0.99 mg GAE /100 g and 0.4 ± 0.01 µg rutin/g for must and 17.01 ± 0.34 mg GAE/100 g and 4 ± 0.12 µg rutin/g and 7.70 ± 0.99 for wine, indicated the presence of antioxidant activity in the produced wine. On the other hand, the total soluble solids were between 16.06 ± 0.58 ºBx and 1.5 ± 0.10 ºBx, which permitted obtaining a wine with low alcohol content.
French
Il y a un abus généralisé des bananes, en particulier celles qui ne répondent pas aux normes de qualité pour l'exportation. En raison de la façon dont le fruit banane/plantain est organiquement dynamique et complète la transpiration, la maturation et d'autres exercices biochimiques même après la récolte, les pertes sont élevées. Ce phénomène s'est déplacé pour briser la nature des aliments à feuilles, les rendant invendables. Le gaspillage des fruits de banane plantain en raison d'une mauvaise manutention ou d'une sur-maturation après récolte reste un problème notable aujourd'hui. Le changement de plantain trop mûr en d'autres éléments importants a été le principal moteur de notre questionnement. On a choisi de se concentrer sur la production de vin à partir de plantains sur-matures. Ceci s’est fait en utilisant la méthodologie de la surface de réponse et en appliquant des enzymes industrielles pour extraire quantitativement le jus de plantain, en déterminant les paramètres pour un rendement optimal et en analysant certains paramètres physico-chimiques avant et après la fermentation.
Résumé: Les conditions optimales pour l'extraction du jus de la pulpe de plantain étaient: température: 25 ° C; concentration enzymatique: 5%; taux de dilution: 1,10; et temps d'extraction: 24 h. La mise en œuvre de ces conditions a permis d'obtenir un rendement en moût supérieur à 70% et Brix compris entre 10 °Bx et 15 °Bx. Les polyphénols et les flavonoïdes totaux étaient de 7,70 ± 0,99 mg GAE / 100 g et 0,4 ± 0,01 µg rutine / g pour le moût et 17,01 ± 0,34 mg GAE / 100 g et 4 ± 0,12 μg rutin / g et 7,70 ± 0,99 pour le vin, a indiqué la présence d'une activité antioxydante dans le vin produit. D'autre part, les solides solubles totaux se situaient entre 16,06 ± 0,58 °Bx et 1,5 ± 0,10 ° Bx, ce qui permettait d'obtenir un vin à faible teneur en alcool.
Adebo, O. A., Njobeh, P. B., Mulaba-Bafubiandi, A. F., Adebiyi, J. A., Desobgo, Z. S. C., Kayitesi, E., 2018. Optimization of fermentation conditions for ting production using response surface methodology. Journal Food Processing and Preservation. 42: e13381. https://doi.org/10.1111/jfpp.13381
Abstract: This study investigated the effect of fermentation conditions (time and temperature) of sorghum on the composition of ting, using the Doehlert design of response surface methodology (RSM). Fermentation temperature and time were optimized and pH, titratable acidity (TTA), total viable bacteria count (TBC), total lactic acid bacteria count (TLABC), total fungal and yeast count (TFYC), tannin content (TNC), total phenolic content (TPC), total flavonoid content (TFC), and antioxidant activities (AA) were determined. Experimental and predicted values obtained were similar, with statistical indices indicating the validity of the models generated (R2 between 93.45 and 99.71%, AAD values close to 0, Bf and Af values close to 1). Numerical multi-response optimization of parameters suggested optimal fermentation conditions to be 34 8C for 24 hr. Physicochemical characterization of ting samples using scanning electron microscopy (SEM), X-ray diffraction (XRD), and Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR) showed slight changes in morphology, similarity in diffraction patterns and presence of different functional groups, respectively. Results of this study could provide information for the commercialization of quality ting.
French
Ting, est un produit de sorgho fermenté couramment consommé au Botswana, en Afrique du Sud et dans d'autres pays voisins. Il est connu pour son goût aigre et sa saveur unique et il est utilisé comme aliment de sevrage (boisson) pour les nourrissons et consommé pendant les cérémonies. Différentes conditions de fermentation pour la préparation de ting ont été rapportées dans la littérature, avec des variations dans leur processus de fermentation, qui n'ont pas de conditions standardisées ou optimisées disponibles. Une procédure d'optimisation largement acceptée est la méthodologie de surface de réponse (RSM), qui est une collection de méthodes statistiques et mathématiques pour obtenir les conditions optimales de facteurs pour des réponses souhaitables. Le plan de surface de réponse de Doehlert est facilement appliqué pour optimiser des variables plus efficacement car elles ont la capacité d'explorer l'ensemble d'un domaine expérimental (Ferreira, dos Santos, Quintella, Neto, et Bosque-Sendra, 2004).
Résumé : L'optimisation numérique multi-réponse des paramètres a suggéré des conditions de fermentation optimales à 34 °C pendant 24 heures. La caractérisation physicochimique d'échantillons utilisant la microscopie électronique à balayage (MEB), la diffraction des rayons X (DRX) et la spectroscopie infrarouge à transformée de Fourier (IRTF) ont montré de légères modifications de la morphologie, de la similitude des diagrammes de diffraction et de la présence de différents groupes fonctionnels. Les résultats de cette étude pourraient fournir des informations pour la commercialisation d’un Ting de qualité.
Ninga, K.A., Sengupta, S., Jain, A., Desobgo, Z.S.C., Nso, E.J., De, S., 2018. Kinetics of enzymatic hydrolysis of pectinaceous matter in guava juice. Journal of Food Engineering. 221, 158-166.
Abstract: The objective of the current study is to investigate the hydrolysis of pectinaceous matter in guava juice and to model the depectinization kinetics using commercial pectinase from Aspergillus niger. The procedure involves enzymatic treatment of guava juice at 45 _C with enzyme concentration (% w/w) 0.033, 0.055, 0.078 and 0.1. The degree of hydrolysis of pectinaceous matter and the rate of enzymatic reaction are determined. The results show an increase in the degree of hydrolysis with time for each enzyme concentration. Depectinization kinetics reveal allosteric behavior and is modeled using the Hill Equation. The image analysis of the sample using field emission scanning electron microscopy shows a change in the smoothness and homogeneity of the sample, indicating degradation of pectin network.
French
Le jus de goyave contient des colloïdes qui sont principalement des polysaccharides (pectine, cellulose, hémicellulose et lignine), des protéines et des tanins. Ces particules peuvent se déposer pendant le stockage, conduisant à l'hétérogénéité du jus. La pectine rend difficile la clarification du jus, car elle est généralement associée à des polymères végétaux et des débris cellulaires ayant une structure moléculaire analogue à une fibre, créant ainsi un encrassement pendant la filtration. La présence de pectine rend le jus de goyave visqueux et trouble. Les polysaccharides pectiques sont des molécules polygalacturonate, dans lequel les chaînes d'acides 1e4-d-galacturonique sont liés avec les branches de résidus L-rhamnopyranosyle, et des chaînes latérales neutres de L-arabinose, D-galactose et le D-xylose. Ce sont les principaux composants de la paroi cellulaire et de la lamelle moyenne des tissus végétaux. La pectine subit des changements structuraux au cours du développement et de la maturation des fruits, contribuant ainsi de manière significative au ramollissement de la texture des fruits charnus en train de mûrir. La teneur en pectine de la goyave mûrie se situe entre 0,58% et 0,66%. La viscosité et la turbidité du jus de goyave peuvent être diminuées par la dépectinisation enzymatique, la dégradation de la pectine et des polysaccharides. La pectinase hydrolyse la pectine et provoque la floculation des complexes de pectine/protéine, de sorte que le jus résultant a peu de pectine et une viscosité beaucoup plus faible, facilitant le processus de filtration subséquent. L'hydrolyse enzymatique des substances pectiques dépend de plusieurs facteurs de fonctionnement tels que la concentration enzymatique, le temps d'incubation et la température. Dans la plupart des cas, le pH n'est pas pris en compte car l'hydrolyse est effectuée au pH naturel du jus de fruit. Il y a eu une étude explorant la cinétique de l'hydrolyse enzymatique de la pectine pure en général. En outre, des études existent sur la cinétique de la dépectinisation du jus extrait de divers fruits, comme la pomme, la groseille, le cassis, la betterave sucrière et la passion. Mais, dans toutes ces études, la pectine a été isolée de leurs sources avant d'étudier la cinétique de l'hydrolyse. La cinétique d'hydrolyse de ces pectines extraites ainsi que de la pectine pure a montré un comportement de type Michaelis-Menten. Dans un cadre industriel pratique, l'extraction de la pectine du jus de fruit et son hydrolyse deviennent inutilement complexes et coûteuses. Ainsi, dans un scénario de vie réelle, la dépectinisation doit être entreprise sur du jus de fruit réel. Cependant, dans le cas de la dépectinisation du jus de goyave réel, l'hydrolyse de la pectine devient compliquée en présence d'autres polysaccharides, comme la cellulose, l'hémicellulose, la lignine, etc. Ces composés peuvent accélérer ou inhiber la réaction d'hydrolyse. Ces interactions complexes n'ont pas été prises en compte dans les études. Sur la base de ces interactions complexes, l'hydrolyse des molécules de pectine peut ou non présenter un comportement hyperbolique, tel que décrit par la cinétique de Michaelis-Menten. Les chercheurs ont étudié dépectinisation dans les jus de fruits de la vie réelle, mais ils ont analysé le système en utilisant la méthodologie de surface de réponse pour obtenir les conditions optimales de fonctionnement. Comme mentionné, les analyses basées sur la surface de réponse n'ont pas provoqué le mécanisme de réaction sousjacent, ni établi la cinétique de la réaction, qui est obligatoire pour concevoir un réacteur avec succès. Cela sera tenté dans la présente étude. Au meilleur de la connaissance des auteurs, les rapports sur le mécanisme de réaction de dépectinisation du jus de goyave réel sont rares dans la littérature. Par conséquent, l'objectif de l’étude est d'étudier la cinétique de la désintégration des substances pectinacées lors du traitement enzymatique du jus de goyave ainsi que le mécanisme possible, et d'interpréter les conditions opératoires optimales de la dépectinisation.
Résumé : L'objectif des travaux est d'étudier l'hydrolyse de la matière pectinacée dans le jus de goyave et de modéliser la cinétique de dépectinisation à l'aide de la pectinase commerciale d'Aspergillus niger. La procédure implique un traitement enzymatique du jus de goyave à 45 °C avec une concentration en enzyme (% m/m) de 0,033, 0,055, 0,078 et 0,1. Le degré d'hydrolyse de la matière pectinacée et le taux de réaction enzymatique sont déterminés. Les résultats montrent une augmentation du degré d'hydrolyse avec le temps pour chaque concentration enzymatique. La cinétique de dépectinisation révèle un comportement allostérique et est modélisée à l'aide de l'équation de Hill. L'analyse d'image de l'échantillon par microscopie électronique à balayage à émission de champ montre un changement dans la régularité et l'homogénéité de l'échantillon, indiquant une dégradation du réseau de pectine.
Makebe, C. W., Desobgo, Z. S. C., Ambindei, W. A., Billu, A., Nso, E. J., & Nisha, P. (n.d.). Optimization of pectinase-assisted extraction of Annona muricata L. juice and the effect of liquefaction on its pectin structure. Journal of the Science of Food and Agriculture, https://doi.org/10.1002/jsfa.10600
Abstract:
BACKGROUND: Soursop (Annona muricata L.) is an underutilized tropical and subtropical fruit with high nutritional and therapeutic benefits. This fruit is faced with enormous post harvest losses due to its high perishability. This work was aimed to optimize the pectinase assisted extraction conditions of soursop juice using Doehlert design and to study the effect of pectinase on its pectin structure.
RESULTS: The predicted models were validated for all the responses studied and the regression coefficients ranged from 0.905 to 0.987 (P ≤ 0.05). An incubation time of 172 min, enzyme concentration of 0.04% (w/w) and incubation temperature at 42.9 °C were found to be the optimal conditions for soursop juice extraction, which resulted in 75.20%, 3.74, 7.35 °Brix, 87.06%T, and 0.44% MAE for soursop juice yield (%), pH, total soluble solids (TSS) (°Brix), clarity (%T) and titratable acidity (% malic acid equivalent, MAE), respectively. Morphologically, untreated soursop pulp presented a non-uniform spherical surface; enzyme hydrolyzed soursop exhibited ruptured and wrinkled surface; meanwhile for the different pectin obtained, untreated soursop pectin depicted porous surface and enzyme hydrolyzed soursop pectin showed whirling rough surface. Fourier-transform infrared (FTIR) confirmed the presence of similar chemical group stretching and vibrations in commercial pectin and soursop pectin.
CONCLUSION: Under the optimum conditions, the numerical predictions were similar to the experimental data obtained, thus confirming the validity of the models. Application of enzyme treatment caused the breakdown of pectin structure as illustrated by scanning electron microscopy (SEM) and FTIR analyses.
At international level
3) Optimization of the elimination of unwanted aromas from brewery worts
Desobgo, Z.S.C.*, Stafford, R.A. & Metcalfe, D.J.A., 2015. Dimethyl sulphide stripping behaviour during wort boiling using Response Surface Methodology. Journal of the American Society of Brewing Chemists. 73 (1), 84-89
Abstract: The action of two wort variables (power input and boiling time) on the residual dimethyl sulfide (DMS) of two boiled wort substitutes (water/DMS and water/sugar/DMS) was modeled and analyzed using response surface methodology. The analysis showed that both power input and boiling time had significant impact on residual DMS during wort boiling, with power input contributions of 12.4 and 11.9% for water/DMS and water/sugar/DMS, respectively, and boiling time contributions of 45.6 and 48.8% for water/DMS and water/sugar/DMS, respectively. The interaction also had a significant impact on residual DMS for the water/DMS wort substitute, with a contribution of 2.8%. The volatilization coefficient (k2) obtained at each power input were not statistically significantly different for the two wort substitutes but exhibited exponential growth evolution: from 0.0202 to 0.0436 min–1 and from 0.0143 to 0.0360 min–1 for water/DMS and water/sugar/DMS wort substitutes, respectively. To achieve an energy target of 50 ppb by minimizing the energy consumed at the end of boiling, the following conditions were adopted: for water/DMS, boiling at 500 W for 123 min (3.66 MJ); for water/sugar/DMS, boiling at 500 W for 174 min (5.19 MJ).
French
Le DMS (Dimethyl sulfide) est un composé soufré reconnu comme étant une source de flaveur désagréable. Il est volatil et résulte de la conversion d'un précurseur (S-méthyl méthionine, SMM) du malt pendant l'ébullition et, dans une moindre mesure, pendant la fermentation de la bière. Il pourrait contribuer de plusieurs façons, positivement ou négativement, aux flaveurs de nombreux produits alimentaires et boissons fermentées. Il est connu comme un composant important de la flaveur de la bière, et plusieurs études ont été faites afin d'identifier, de quantifier et de comprendre sa formation et son élimination du moût et de la bière. De nombreuses techniques de détection ont été développées à cette fin. Pour une meilleure compréhension du DMS, des modèles cinétiques ont été développés afin de prédire sa formation via SMM et son élimination lors de l'ébullition et de la fermentation du moût. L'approche de modélisation dans la littérature était principalement empirique et axée sur le temps d'ébullition. Le but de cette étude était d'étudier le comportement affiché durant l’élimination du DMS en utilisant une approche de méthodologie de surface de réponse (RSM). La puissance de chauffe et le temps d'ébullition ont été utilisés comme variables. Deux substituts de moût (eau/DMS et eau/sucre/DMS) ont été considérés pour étudier l'impact du principal composant de moût (sucre) sur l’élimination du DMS.
Résumé : L'analyse a montré que la puissance de chauffe et le temps d'ébullition avaient un impact significatif sur le DMS résiduel lors de l'ébullition du moût, avec des contributions de 12.4 et 11.9% pour l'eau/DMS et l'eau/ sucre/DMS respectivement et 45.6 et 48.8 % pour l'eau/DMS et l'eau/sucre/DMS, respectivement. L'interaction entre les deux variables a également eu un impact significatif sur le DMS résiduel pour le substitut de moût eau/DMS, avec une contribution de 2,8%. Le coefficient de volatilisation (k2) obtenu à chaque apport de puissance n'était pas statistiquement significatif pour les deux substituts de moût mais affichait une croissance exponentielle de 0.0202 à 0.0436 min-1 et de 0.0143 à 0.0360 min-1 pour l'eau/DMS et eau/sucre/DMS substituts de moût, respectivement. Pour atteindre un objectif énergétique de 50 ppb en minimisant l'énergie consommée en fin d'ébullition, les conditions suivantes ont été retenues : pour l'eau/DMS, ébullition à 500 W pendant 123 min (3,66 MJ); pour l'eau/sucre/DMS, bouillant à 500 W pendant 174 min (5,19 MJ).
Desobgo, Z.S.C.*, Stafford, R.A. & Metcalfe, D.J.A., 2017. Derivation and application of a simultaneous volatile formation and stripping kinetics equation for wort boiling. Journal of the American Society of Brewing Chemists. 75(1), 11-21
Abstract: The paper showed the derivation of an equation to represent simultaneous dimethyl sulfide (DMS) formation and stripping during wort boiling. It also demonstrated a framework of linearization techniques for the resulting equation, which should facilitate its implementation. DMS formation and stripping were modelled by first-order rate equations with the rate constants k1 and k2 representing the rate constants for rate of DMS formation and DMS removal via stripping, respectively. The simultaneous processes of DMS formation and stripping were represented using an instantaneous differential mass balance. The resulting solution was seen to be similar to an equation stated previously by Mitani et al. Linearization of the derived simultaneous DMS formation and stripping model was done using a MacLaurin series coming from Taylor’s series expansion.
French
Le dimethyl sulfide (DMS) figure parmi les arômes les plus critiques dans le processus de brassage. La volatilisation de ce composé instable est une procédure exceptionnellement complexe, et il est fait de deux réactions synchrones, qui sont le changement de Sméthylméthionine (SMM) en DMS et son élimination. Cette circonstance difficile créé de nombreuses sortes de techniques aussi bien au niveau de la forme des tanks que des équations d'ébullition afin de gérer l'élimination de DMS. Pour cette raison, le principal modèle connu pour l'extraction de DMS est celui de Mitani, qui est de forme non linéaire. De tels modèles non linéaires sont fréquemment linéarisés pour faciliter leur mise en œuvre. Dans ce travail, la dérivation détaillée d'un modèle de formation et d’élimination simultanée du DMS est décrite, et le modèle non linéaire final est comparé avec le modèle déclaré par Mitani. Pour faciliter la mise en œuvre, la linéarisation du modèle non linéaire a été réalisée en utilisant une expansion de la série MacLaurin-Taylor.
Résumé : Le papier a montré la dérivation d'une équation pour représenter la formation et l’élimination simultanées du dimethyl sulfide (DMS) pendant l'ébullition de moût. Il a également démontré des techniques de linéarisation pour l'équation qui en résulte, ce qui devrait faciliter sa mise en œuvre. La formation et l'élimination du DMS ont été modélisées par des équations de vitesse de premier ordre avec les constantes de vitesse k1 et k2 représentant respectivement les constantes de vitesse pour la formation de DMS et l'élimination de DMS. Les processus simultanés de formation et d'élimination du DMS ont été représentés en utilisant un bilan de masse différentiel instantané. La solution résultante s'est révélée similaire à une équation énoncée précédemment par Mitani et al. La linéarisation du modèle dérivé de formation et d'élimination de DMS simultané a été faite en utilisant une série de MacLaurin provenant de l'expansion de la série de Taylor.
Desobgo, Z.S.C.*, Stafford, R.A. & Metcalfe, D.J.A., 2017. Modeling of dimethyl sulfide stripping behavior when applying delayed onset of boiling during wort boiling. Journal of the American Society of Brewing Chemists. 75(3), 269-275
Abstract: The response surface methodology, using the central composite design as a tool for modeling, was used to study the impact of two parameters (power supply and boiling time) and their effect on dimethyl sulfide (DMS) removal during wort boiling, when applying delayed onset of boiling. It was observed that the two parameters were significantly impacting the DMS removal with a 21% contribution for power supply and a 58% contribution for the boiling time (P = 0.000 for both). The interaction of the two factors was also significant (P = 0.008) with a contribution of 7%. With the S-methyl methionine conversion to DMS following the pseudo first-order kinetics reaction, k1 was computed as 0.0054 min–1, and the values of k2 were between 0.0151 and 0.407 min–1. After several statistical analyses, we learned that the results coming from the theoretical equations for DMS removal at each studied power supply were not significantly different from the experimental value obtained in the laboratory, validated by the use of these equations. The time spent to reach the residual DMS target of 30, 50, and 100 ppb was 141–377, 94–295, and 60–197 min, respectively, and the energy used to reach the same target was 11.31–12.69, 8.46–8.85, and 5.40–5.91 MJ, respectively.
French
La fabrication de la bière, qui est un processus complexe, génère une certaine saveur au cours de plusieurs traitements tels que le maltage, le brassage, l'ébullition et la fermentation. Au cours du processus de maltage, un produit chimique appelé S-méthyl méthionine (SMM), dont le niveau augmente pendant la germination, est responsable de la formation de diméthylsulfure (DMS). Une partie de SMM est transformée en DMS pendant la trempe et l'ébullition et, parce que le DMS lui-même est très volatil, il est éliminé pendant l'ébullition, et les composants de soufre provenant de ce processus sont principalement des sources de flaveurs DMS. La forte volatilité du DMS et la concentration plus faible obtenue après ébullition permettent l'utilisation de techniques multiples telles que la chromatographie pour estimer sa concentration résiduelle. Des travaux antérieurs ont démontré l'importance de l'ébullition du moût sur l'élimination du DMS, et des modèles cinétiques ont été présentés. Mais dans tous ces articles, le processus d'ébullition était continu, à l'exception du système de traitement Shoko, qui utilisait un temps de maintien chauffé. En fait, pendant l'ébullition normale du moût, un lot de moût est chauffé en continu pour atteindre le point d'ébullition, et le processus d'ébullition est réalisé à un taux d'évaporation cible pendant la durée de l'ébullition. La vitesse d'évaporation de la cible est destinée à produire toutes les fonctions classiques d'ébullition du moût telles que la formation de matières volatiles, l’élimination des volatils, la stérilisation, l'isomérisation du houblon, la formation de la rupture à chaud et ainsi de suite. Les taux d'évaporation typiques ont graduellement été réduits au cours des années de 10-15% par heure (% volumétrique par heure) dans les années 1980 à actuellement 4-7% par heure. Le principal moteur de cette réduction a été d'économiser de l'énergie et, par conséquent, de réduire les coûts de production et l'empreinte écologique du processus de brassage. Dans cette étude, le retard d'ébullition (DOOBOIL) a été mis en œuvre et l'impact de l'alimentation en énergie et du temps d'ébullition en utilisant la méthodologie de surface de réponse a été étudié sur les coefficients d'élimination DMS et de réaction cinétique.
Résumé : La méthodologie de surface de réponse, utilisant le plan composite centré comme outil de modélisation, a été utilisée pour étudier l'impact de deux paramètres (alimentation et temps d'ébullition) et leur effet sur l'élimination du diméthylsulfure (DMS) lors de l'ébullition du moût. Il a été observé que les deux paramètres avaient un impact significatif sur l'élimination du DMS avec une contribution de 21% pour l'alimentation électrique et une contribution de 58% pour le temps d'ébullition (P = 0,000 pour les deux). Avec la conversion de la S-méthylméthionine en DMS suivant la pseudo réaction cinétique du premier ordre, k1 a été calculé et on a obtenu 0,0054 min-1, et les valeurs de k2 étaient comprises entre 0,0151 et 0,407 min-1Le temps passé à atteindre la cible de DMS résiduel de 30, 50 et 100 ppb était respectivement de 141-377, 94-295 et 60-197 min, et l'énergie utilisée pour atteindre la même cible était de 11,31-12,69, 8,46- 8,85 et 5,40-5,91 MJ, respectivement.
Desobgo, Z.S.C.*, Stafford, R.A., Ndinteh D.T., Metcalfe, D.J.A., & Meijboom R., 2017. Impact of gaseous carbon dioxide and boiling power on dimethyl sulphide stripping behavior during wort boiling. Journal of the American Society of Brewing Chemists. 75(4), 324-332.
Abstract: The impact of carbon dioxide (CO2) supply flow rate on dimethyl sulfide (DMS) removal during wort boiling was studied when applying a 1 h hold between the end of preheating and the beginning of boiling. This was done during wort boiling by varying the boiling power (from 500 to 1,500 W), aiming to reduce energy consumption to reach the target of an end-of-boil DMS concentration of 100 ppb (w/v). When using the Mitani equation, which describes S-methyl methionine (SMM) conversion into DMS and DMS stripping, the preboiling step allowed a reaction rate coefficient of SMM conversion (k1) value of 0.0099 min–1 to be obtained. The values of volatilization rate coefficient of DMS (k2) during the provision of CO2 at a flow rate between 5 and 11 L/min and boiling power between 500 and 1,500 W were between 0.02049 and 0.07882 min–1. It was found that the coefficient k2 increased with the increase of CO2 supply flow rate and the increase of boiling power. At a fixed boiling power of 1,500 W, the use of CO2 supply flow rate permitted the target of 100 ppb to be attained in an interval of 39.21 min for 11 L/min to 62.31 min for 5 L/min. The energy saved in the boiling process when applying CO2 supply flow rate between 5 and 11 L/min was 2.49–4.57 MJ.
French
La réduction des coûts de production d'énergie est une préoccupation majeure pour les industries alimentaires en général et pour les brasseries en particulier. L'une des principales cibles est la réduction du temps de traitement des étapes énergivores. Cette réduction du temps de traitement ne doit pas avoir d'impact négatif sur la qualité du produit, ce qui permet de développer de bonnes caractéristiques qualitatives et physicochimiques du produit. Dans le processus de brassage, l'ébullition du moût est l'une des étapes les plus gourmandes en énergie, et c'est l'une des dernières étapes de traitement dans lesquelles les caractéristiques physicochimiques du moût sont fixées avant la fermentation. Pendant l'étape d'ébullition, les caractéristiques et le profil des moûts sont développées, comprenant la formation de nombreux arômes indésirables. Parmi la multitude de composants de mauvaise saveur, le diméthyl sulfide (DMS) est une préoccupation majeure. Le DMS se développe à partir de S-méthyl méthionine (SMM) et augmente au cours du processus de maltage. La conversion thermique du SMM en DMS, l'oxydation du DMS en diméthylsulfoxyde (DMSO) et le fait que le DMS soit volatil permettent à l'étape d'ébullition du moût d'être potentiellement une méthode d'élimination de cet arôme. De nombreux protocoles chromatographiques efficaces rapportés dans la littérature permettent l'évaluation des concentrations résiduelles de DMS après maltage, ébullition du moût et fermentation. Les procédures d'ébullition du moût dans la salle de brassage (et la recherche sur celui-ci) consistent en l'exécution d'une ébullition continue et en appliquant un modèle théorique pour estimer certains paramètres liés à l’élimination du DMS ou, plus récemment, un modèle polynomial utilisant la méthodologie de surface de réponse; De plus, une équation dérivée et l'application d'une cinétique de formation et d’élimination de ces volatils simultanés pour l'ébullition du moût ont été développées. Certaines études ont rapporté utiliser le débit d'alimentation en CO2 pour accélérer l’élimination du DMS, mais aucun d'entre eux n'a étudié l'impact simultané du débit d'alimentation en CO2 et de la variation de puissance d'ébullition, comme facteurs de réduction d'énergie, sur le comportement DMS.
Résumé : L'impact du débit d'alimentation en dioxyde de carbone (CO2) sur l'élimination du diméthyl sulfide (DMS) pendant l'ébullition du moût a été étudié en appliquant une prise de 1 h entre la fin du préchauffage et le début de l'ébullition. Cela a été fait pendant l'ébullition du moût en faisant varier la puissance d'ébullition (de 500 à 1500 W), afin de réduire la consommation d'énergie pour atteindre la cible d'une concentration de DMS de 100 ppb (m/v). Lors de l'utilisation de l'équation de Mitani, qui décrit la conversion de Sméthylméthionine (SMM) en DMS et l’élimination du DMS, l'étape de pré-ebullition a permis d'obtenir un coefficient de réaction de la conversion SMM (k1) de 0,0099 min-1. Les valeurs du coefficient de vitesse de volatilisation du DMS (k2) lors de la fourniture du CO2 à un débit compris entre 5 et 11 L/min et de la puissance d'ébullition entre 500 et 1500 W étaient comprises entre 0,02049 et 0,07882 min-1. Il a été constaté que le coefficient k2 augmentait avec l'augmentation du débit d'alimentation en CO2 et l'augmentation de la puissance d'ébullition. À une puissance d'ébullition fixe de 1500 W, l'utilisation du débit d'alimentation en CO2 a permis d'atteindre l'objectif de 100 ppb dans un intervalle de 39,21 min pour 11 L/min et à 62,31 min pour 5 L/min. L'énergie économisée dans le processus d'ébullition lors de l'application du débit d'alimentation en CO2 entre 5 et 11 L/min était de 2,49-4,57 MJ.
Books Chapters
Apart from the research work that gave rise to the publications, I participated in the collaboration that I have with other researchers, in the writing of 5 books in which I wrote a chapter each. Two of these books have already been published and the last has obtained the galley proof.
En dehors des travaux de recherche qui ont donné lieu aux publications, j’ai participé de part la collaboration que j’ai avec d’autres chercheurs, à la rédaction de 5 livres dans lesquels j’ai rédigé un chapitre chacun. Deux de ces livres sont déjà publiés et le dernier a obtenu le galley proof. Il s’agit là de
Modélisation de l’action des hydrolases sur quelques caractéristiques physico-chimiques des moûts de deux cultivars de sorgho
Desobgo, Z. S. C.*, Nso, E. J., Tenin, D. 2012. Modélisation de l’action des hydrolases sur quelques caractéristiques physico-chimiques des moûts de deux cultivars de sorgho. Thèse de Doctorat PhD en Génie des Procédés. (pp 206). ENSAI, Université de Ngaoundéré
Abstract: Mathematical modeling and optimization of the action of the mashing enzymes: Hitempase 2XL, Brewers Protease and Bioglucanase TX on the characteristics: extract, turbidity, reducing sugar and free amino nitrogen of the worts of the unmalted and malted sorghum cultivars Madjeru and Safrari, is carried out using the Response Surface Methodology (RSM). The RSM gives polynomial multi variable models, all of second degree with interactions, for the characteristics. These models are validated with the coefficients of determination (R2) comprised between 0.912 and 0.995, absolute average deviation (AAD) comprised between 0.006 and 0.101, the bias factor (comprised between 0.8 and 1.05) and with the accuracy factor (comprised between 1.01 and 1.28). Following the analysis of the effect of the mashing enzymes, the effect of Hitempase is most pronounced followed by that of Brewers Protease. The use of Bioglucanase seems indispensable. In general, the individual contributions of these enzymes are significant (P <0.05), while those of their interactions are not significant (P > 0.05). For same amounts of enzymes, the worts of malted Madjeru and Safrari present superior characteristics (P < 0.05) compared to those of the unmalted cultivars. Finally, the ranges of enzymatic combinations which permit obtaining worts of precise characteristics: extract ≥ 12 °P, turbidity ≤ 15 NTU, reducing sugars ≥ 90 g/L, free amino-nitrogen ≥ 80 mg/L) for each unmalted or malted sorghum cultivar, are established.
French
Résumé: En utilisant des cultivars de sorgho non malté et malté (Madjeru et Safrari), une modélisation et une optimisation de l’action des enzymes (Hitempase 2XL, Brewers Protease et Bioglucanase TX) sont étudiées. Les caractéristiques physico-chimiques que sont l’extrait, la turbidité, les sucres réducteurs et les acides aminés libres de moûts ont été choisies. La Méthodologie des Surfaces de Réponse (MSR) a donné pour ces caractéristiques, des modèles polynomiaux multi variables, tous du second degré avec interactions. Ils ont été validés grâce aux coefficients de détermination (R2) compris entre 0,912 et 0,995, aux analyses absolues de déviations moyennes (AADM) comprises entre de 0,006 à 0,101, aux facteurs de biais (compris entre 0,8 et 1,05) et aux facteurs d’exactitude (compris entre 1,01 et 1,28). Suite à l’analyse de l’action de ces enzymes autour de ces caractéristiques, l’effet le plus ressenti est celui de l’Hitempase, suit celui de Brewers Protease. La Bioglucanase quant à elle ne s’est pas montrée indispensable. Globalement, les contributions individuelles de ces enzymes présentent un impact significatif (P < 0,05), tandis que les interactions de leurs actions prises globalement présentent un impact non significatif (P > 0,05). Pour les mêmes doses en enzymes, les moûts de Madjeru et de Safrari maltés présentent des caractéristiques supérieures (P < 0,05) à celles des mêmes cultivars non maltés. Enfin, les plages des combinaisons enzymatiques permettant d’obtenir des moûts de caractéristiques précises : Extrait ≥ 12 °P ; turbidité ≤ 15 NTU ; sucres réducteurs ≥ 90 g/L et acides aminés libres ≥ 80 mg/L pour chaque cultivar de sorgho non malté ou malté sont établies.
Microbial Enzyme Technology in Food Applications
Desobgo, Z. S. C.*, Mishra, S. S., Behera, S. K., & Panda, S. K. 2017. Scaling-up and Modelling Applications of Solid State Fermentation and Demonstration in Microbial Enzyme Production Related to Food Industries: An Overview. In R. C. Ray & C. M. Rosell (Eds.), Microbial Enzyme Technology in Food Applications (pp. 520): CRC Press, Taylor & Francis Group.
The aim of food processing is to produce food that is palatable and tastes good, extend its shelflife, increase the variety, and maintain the nutritional and healthcare quality of food. To achieve favorable processing conditions and for the safety of the food to be consumed, use of food grade microbial enzymes or microbes (being the natural biocatalysts) is imperative. This book discusses the uses of enzymes in conventional and non-conventional food and beverage processing as well as in dairy processing, brewing, bakery and wine making. Apart from conventional uses, the development of bioprocessing tools and techniques have significantly expanded the potential for extensive application of enzymes such as in production of bioactive peptides, oligosaccharides and lipids, flavor and colorants. Some of these developments include extended use of the biocatalysts (as immobilized/encapsulated enzymes), microbes (both natural and genetically modified) as sources for bulk enzymes, solid state fermentation technology for enzyme production. Extremophiles and marine microorganisms are another source of food grade enzymes. The book throws light on potential applications of microbial enzymes to expand the base of food processing industries.
French
Le but de la transformation des aliments est de produire des aliments appétissants et savoureux, de prolonger leur durée de conservation, d'augmenter la variété et de maintenir la qualité nutritionnelle et sanitaire des aliments. Pour obtenir des conditions de traitement favorables et pour la sécurité de la nourriture à consommer, l'utilisation d'enzymes microbiennes de qualité alimentaire ou de microbes (étant les biocatalyseurs naturels) est impérative. Ce livre traite des utilisations des enzymes dans le traitement des aliments et des boissons conventionnels et non conventionnels, ainsi que dans la transformation des produits laitiers, le brassage, la boulangerie et la vinification. En dehors des utilisations conventionnelles, le développement d'outils et de techniques de bioprocédés a considérablement élargi le potentiel d'application étendue d'enzymes telles que la production de peptides bioactifs, d'oligosaccharides et de lipides, d'arômes et de colorants. Certains de ces développements incluent l'utilisation prolongée des biocatalyseurs (en tant qu'enzymes immobilisées/encapsulées), des microbes (naturels et génétiquement modifiés) comme sources d'enzymes en vrac, de la technologie de fermentation à l'état solide pour la production d'enzymes. Les extrêmophiles et les micro-organismes marins sont une autre source d'enzymes de qualité alimentaire. Le livre jette la lumière sur les applications potentielles des enzymes microbiennes pour élargir la base des industries de transformation des aliments.
Innovations in Technologies for Fermented Food and Beverage Industries
Desobgo, Z. S. C.* 2018. Modernization of Fermenters for Large-Scale Production in the Food and Beverage Industry. In Panda, Sandeep Kumar, Halady, Prathap Kumar Shetty (Eds.), Innovations in Technologies for Fermented Food and Beverage Industries. (pp. 343) Springer International Publishing.
Abstract: Fermentation is an inexpensive and low-energy method of conserving decomposable unprocessed materials. Many foods have microbial sources or include components generated by fermentation using microorganisms. This procedure is helpful for extending the usability of food and drinks, as well as improving the health benefits of products. This chapter examines the modern aspects of food and beverage fermentation in large-scale fermenters. Descriptions of fermenters and their underlying technology are provided for each case to demonstrate the link between the equipment and the process. Engineering characteristics are reported for bioreactor scale-up, including important problems in the scaling and exploitation of bioreactors. Agitation in bioreactors is also discussed. Some aspects associated with bioreactor/fermenter design when computer simulation is used are reported. Finally, the technology of modern bioreactor types is presented.
French
Résumé: La fermentation est une méthode peu coûteuse et peu énergivore de conservation de matériaux non transformés décomposables. De nombreux aliments ont des sources microbiennes ou comprennent des composants générés par la fermentation à l'aide de microorganismes. Cette procédure est utile pour étendre l'utilisation de la nourriture et des boissons, ainsi que pour améliorer les avantages pour la santé des produits. Ce chapitre examine les aspects modernes de la fermentation des aliments et des boissons dans les fermenteurs à grande échelle. Des descriptions des fermenteurs et de leur technologie sous-jacente sont fournies pour chaque cas afin de démontrer le lien entre l'équipement et le processus. Les caractéristiques d'ingénierie sont rapportées pour la mise à l'échelle du bioréacteur, y compris des problèmes importants dans la mise à l'échelle et l'exploitation des bioréacteurs. L'agitation dans les bioréacteurs est également discutée. Certains aspects associés à la conception du bioréacteur/fermenteur lorsque la simulation par ordinateur est utilisée sont signalés. Enfin, la technologie des types de bioréacteurs modernes est présentée.
Production d’une boisson probiotique à base de sève de Raphia fermentée
Mbarga M. J. A., Tatsadjieu N. L, Desobgo Z. S. C. 2018. Production d’une boisson probiotique à base de sève de Raphia fermentée. (pp 125). Editions Universitaires Européenne.
Abstract: In order to contribute to the diversification of the range of probiotic products limited until now to the dairy matrices and to valorize the local raw materials, we set ourselves the objective of finding the conditions of fermentation of the fresh sap of Rafia farinifera by two probiotic ferments namely L. fermentum and B. bifidum. We first characterized raffia sap physicochemically and studied the ability of ferments and their viability in the sap. The physicochemical characteristics of the sap (3.801% ± 0.037 dry matter, 7.044 ± 0.172 g of ash per 100 g of dry matter, 10.789 ± 1.388 g of reducing sugars per liter, titratable acidity of 4.44 equivalent grams of lactic acid per liter, pH of 4.12, 2.91 ± 0.94 g of total phenol compounds per liter, density of 1.158 g / L and a Brix of 4.2) and the viability of the ferments in the latter showed the feasibility of this work. Moreover, the optimization of physicochemical parameters thanks to the Box-Behnken model after maximizing Brix, reducing sugars and proteins and setting the pH at 4, lactic acidity at 9 g / L, the amount of probiotics at 1,00 E+10CFU / mL, as well as the inhibition diameters at 14 mm for Salmonella sp and 12 mm for the other 3 strains tested (L. monocytogenes, E. coli and B.cereus) led to the following operating conditions: B.bifidum and L. fermentum seeding rates of 10% and 2.82% respectively, an incubation temperature of 37 ° C and an incubation time of 14 H 2 min. Thus, these conditions made it possible to obtain a drink having a titratable acidity of 8 g of lactic acid / L, a pH of 3.87, a protein content of 574.6 (mg / L), a Brix of 5 ,47 and an amount of probiotics of 1.13 E + 8 CFU / mL. Beyond this optimization, a sensory analyse performed on the optimized product showed that it was organoleptically acceptable.
French
Résumé: Dans l’optique de contribuer à la diversification de la gamme des produits probiotiques limités jusqu’ici aux matrices laitières et de valoriser les matières premières locales, l’objectif de trouver les conditions de fermentation de la sève fraiche de Rafia farinifera par deux ferments probiotiques à savoir L. fermentum et B. bifidum a été fixé. La caractérisation de la sève de raphia a été réalisée et les valeurs suivantes ont été obtenues : 3,801 % ± 0,037 de matière sèche, 7,044 ± 0,172 g de cendres par 100 g de matière sèche, 10,789 ± 1,388 g de sucres réducteurs par litre, acidité titrable de 4,44 équivalent gramme d’acide lactique par litre , pH de 4,12, 2,91 ± 0,94 g de composés phénoliques totaux par litre, masse volumique de 1,158 g/L et un Brix de 4,2. Le suivi de la viabilité des ferments dans cette sève ont montré une évolution de celle-ci traduisant la possibilité de fermenter cette sève avec les deux souches. Par ailleurs, l’optimisation des paramètres physicochimiques grâce au modèle de Box-Behnken après avoir maximisé le Brix, les sucres réducteurs et les protéines et fixé le pH à 4, l’acidité lactique à 9 g/L, la quantité de probiotiques à 1,00 E+10 UFC/mL, ainsi que les diamètres d’inhibition à 14 mm pour Salmonella et 12 mm pour les 3 autres souches testées (L.monocytogenes, E.coli et B.cereus) a conduit aux conditions opératoires suivantes : des taux d’ensemencement de B.bifidum et L.fermentum respectifs de 10 % et 2,82 % , une température d’incubation de 37 °C et un temps d’incubation de 14 h. Ainsi, ces conditions ont permis d’obtenir une boisson ayant une acidité titrable de 8 g d’acide lactique/L, un pH de 3,87, une teneur en protéines de 574,6 mg/L, un Brix de 5,47 et une quantité de probiotiques de 1,13*10+8 UFC/mL. Au-delà de cette optimisation, une analyse sensorielle réalisée sur le produit optimisé a montré que celui-ci était acceptable sur le plan organoleptique.
Wine making: Basics and applied aspects
Desobgo, Z. S. C.* & Nso, E.J., 2020. Winemaking: Control, Bioreactor and Modelling of Process. In Joshi V.K. & Ramesh C. Ray (Eds.), Wine making: Basics and applied aspects. (pp. 700). CRC Press, Taylor & Francis Group. (Galley Proof)
Agribusiness is embedded in production systems; hence the many current procedures subject to in depth studies on methods to develop better systems for safety and quality. It is the way to ensure the quality and respect for the requirements of security, the system costs and natural effect. Among the classification (specifically structuring, preservation, separation and bioconversion) of nourishment forms, bioconversion incorporates most likely the biggest class of procedures. It is focal in the generation of maturing foods with some outstanding cases from the winemaking factory. Winemaking is customarily considered to be beginning with the blending of the berries and the introduction of yeast to realise fermentation. Innovation, smashing and regular squeezing could be viewed as the final stages of the vineyard operation. The control of quality of wine is basically essential. Institution study has accentuated the necessity to examine vulnerability to oxygen, extraction management of the substances from the skin, temperature monitoring amid fermentation, observing of sugar depletion and monitoring of microbes and malolactic fermentation. At present, the search is on for better quality items, keeping in mind that the general utilisation of wine is reducing, interest in astounding wines is expanding. Buyers are drinking less though ‘better’. Wine producers throughout the world are consolidating winemaking techniques of centuries with new methodologies and thoughts, to satisfy purchaser’s interest for better item quality and a maintainable and healthy lifestyle. This chapter presents an overview of winemaking, monitoring, safety and quality control, which display the activities concerning each unit operation, the bioreactor characteristics and uses and finally, innovative approaches aimed at optimising the process efficiency.
French
L'agroalimentaire est intégré aux systèmes de production ; d’où les nombreuses procédures actuelles faisant l’objet d’études approfondies sur les méthodes permettant de développer de meilleurs systèmes de sécurité et de qualité. C'est le moyen d'assurer la qualité et le respect des exigences de sécurité, des coûts de système et des effets naturels. Parmi la classification (en particulier la structuration, la préservation, la séparation et la bioconversion) des formes de produits alimentaires, la bioconversion englobe très probablement la plus grande classe de procédures. Elle est au cœur de la génération d’aliments en cours de maturation avec quelques cas exceptionnels provenant de l’usine de vinification. On considère généralement que la vinification commence avec l'assemblage des baies et l'introduction de levure pour réaliser la fermentation. L'innovation, le broyage et une compression régulière pourraient être considérés comme les étapes finales de l'exploitation du vignoble. Le contrôle de la qualité du vin est fondamentalement essentiel. Une étude institutionnelle a accentué la nécessité d'examiner la vulnérabilité à l'oxygène, la gestion de l'extraction des substances de la peau, la surveillance de la température pendant la fermentation, l'observation de l'épuisement des sucres et la surveillance des microbes et la fermentation malolactique. À l'heure actuelle, on recherche des produits de meilleure qualité, tout en gardant à l'esprit que l'utilisation générale du vin diminue, l'intérêt pour les vins étonnement augmente. Les acheteurs boivent moins que "mieux". Les producteurs de vin du monde entier consolident les techniques de vinification de plusieurs siècles avec de nouvelles méthodologies et idées, afin de satisfaire l’intérêt de l’acheteur pour une meilleure qualité de produit et un mode de vie durable et sain. Ce chapitre présente une vue d'ensemble de la vinification, de la surveillance, du contrôle de la sécurité et de la qualité. Il présente les activités concernant le fonctionnement de chaque unité, les caractéristiques et les utilisations du bioréacteur et, enfin, des approches novatrices visant à optimiser l'efficacité du processus.
Collaborations conduisant à des publications autres que la filière boisson
Franck Junior Anta Akouan Ekorong, Gaston Zomegni, Desobgo, Z.S.C.*, and Robert Ndjouenkeu. 2015. Optimization of drying parameters for mango seed kernels using central composite design. Bioresources and Bioprocessing, 2(8), 1-9.
Abstract: The combined effect of drying temperature and time was evaluated on residual water content, yield of oil extraction, total phenolic compounds and antioxidant activity of seed kernel from a Cameroonian local variety of mango (Local Ngaoundere). Response surface methodology (RSM) using central composite design (CCD) as tool, was used to develop, validate and optimize statistical models in order to establish the impact of the drying parameters (temperature and time) either alone or in combination. It was shown that drying temperature individually in its first order (X1) contributed 30.81, 21.11, 41.28 and 33.24% while drying time individually in its first order (X2) contributed 39.91, 15.12, 29.92 and 25.87% for residual water content, yield of oil extraction, total phenolic components and antioxidant activity respectively. The increase of drying temperature increased antioxidant activity while the other physicochemical characteristics such as water content, yield of oil extraction and total phenolic components decreased. Concerning drying time, only water content was reduced with an increase of that factor. The synergetic effect of drying temperature and time was effective only for antioxidant activity. A compromise for optimization were then fixed for water content ≤ 10% w/w; oil content ≥ 9% w/w; total polyphenols ≥ 1 mg/g and antioxidant activity ≥ 1000 mg AAE/100 g DM. A simulation for optimization gave, for 60 H and 60°C for drying time and temperature respectively permitted to obtain 4.10% w/w, 9.53% w/w, 1340.28 mg AAE/100 g DM and 1.16 mg/g for water content, oil content, antioxidant activity and total polyphenols respectively.
Oluwafemi A. Adebo*, Patrick B. Njobeh, Steve C. Z. Desobgo*, Mark Pieterse, Eugenie Kayitesi, Derek T. Ndinteh. 2018. Profiling of volatile flavor compounds in nkui (a Cameroonian food) by solid phase extraction and 2D gas chromatography time of flight mass spectrometry (SPME-GC×GC-TOF-MS). Food Science & Nutrition, 6, 2028–2035.
Abstract: The objective of this study was to investigate the volatile flavor compounds of nkui, a Cameroonian food, using solid phase microextraction (SPME) and a two-dimensional gas chromatography time of flight mass spectrometry GC×GC-TOF-MS system. Using SPME, volatile compounds were extracted from nkui and analyzed by GC×GC-TOF-MS. The data retrieved revealed the presence of flavor volatiles including acids (20%), alcohols (4%), aldehydes (10%), aromatic compounds (4%), esters (7%), furans (4%), ketones (11%), terpenes and terpernoids (27%). Although the terpene compounds were the most predominant, an ester (linalyl acetate) had the highest percentage of 19%, conferring a sweet, green and citrus flavor. Results obtained from this study suggest that the characteristic flavor of nkui was due to the combination of different volatile flavor compounds, which contributed to its aroma. Considering the medicinal importance of these compounds, their presence positions nkui as a vital food source with health benefits and medicinal properties.
Tiyou J.P., Desobgo Z.S.C.*, and Nso J.E. 2018. Statistical Models for S.35 Sorghum Stems Conversion by Hydrothermal Treatment. JSM Environmental Science & Ecology, 6(1), 1–11.
Abstract: A three factor Doehlert design was adopted to build statistical models to optimize the action of temperature, time and liquid/solid ratio, on reducing sugars and total phenolic compounds content during sorghum stems hydrothermolysis. Therefore, the models revealed that increasing temperature and time allowed an increase of reducing sugars and total phenolic compounds content, while the impact of liquid/solid ratio was negatively significant. An augmentation of liquid/solid ratio was necessary for solubilization of hemicelluloses and lignin. Also, optimization of the concerted factors impacts for reducing sugars gave a combination of 210°C, 60 min, 10 mL/g with a maximal reducing sugar of 15.16 mg/mL, while optimization of total phenolic compounds content gave a combination of 210°C, 48 min, and 10 mL/g with a maximal total phenolic compound of 0.81mg/mL. Consequently, a compromise was found to obtain high sugar content (≥ 14 mg/mL) and, to obtain at the same time high total phenolic compounds content (≥ 0.8 mg/mL). It was also demonstrated that the best way of removing lignin from sorghum stem was to apply a lower temperature (150°C) and increase the pretreatment severity (meaning increase the reaction time).
Rabiatou Abdourahman, Pouokam Kamdem, Desobgo Z.S.C. 2019. Mise au point d'un café à base de noyaux de baobab (poster, 2019).
Abstract: With a view to obtaining a new “coffee” type product based on baobab kernels, a study was carried out in the laboratory. To achieve this, the three-factor Box-Behnken experiment plan was implemented for the study of fermentation-roasting processes. The experimental design made it possible to model the physicochemical properties studied. The coffee obtained from the soaking-roasting process gives us a sugar content ≥ 16 g / l, a water content between 0 and 4%, a solubility between 50 and 95%, a fiber content ≥ 23 mg / g DM, pH ≤ 6.4, polyphenol content ≥ 46 g / l and a color between 500 and 1000; in comparison with the conventional 'nescafé' coffee we got: sugar content 55.3g / l, a water content of 4%, a solubility of 90%, a fiber content of 26.9mg / g DM, a pH of 5.502, a polyphenol content of 60.89 g / l and a color 540. It appears that after comparison of the two coffees, the process of steeping-roasting used for the production of baobab bean 'coffee' gives a coffee acceptable to consumers.
French
Résumé: Dans l’optique d’obtenir un nouveau produit de type « café » à base de noyaux de baobab, une étude a été faite au laboratoire. Pour y parvenir, le plan d’expérience de Box-Behnken à trois facteurs a été mise en œuvre pour l’étude des procédés de fermentation-torréfaction. Le plan d’expérience a permis de modéliser les propriétés physicochimiques étudiées. Le café obtenu à partir du procédé de trempage-torréfaction nous donne une teneur en sucres ≥ 16 g/l, une teneur en eau comprise entre 0 et 4 %, une solubilité comprise entre 50 et 95 %, une teneur en fibre ≥ 23 mg/g MS, un pH ≤ 6,4 , une teneur en polyphénols ≥ 46 g/ l et une couleur comprise entre 500 et 1000 ; en comparaison avec le ‘nescafé’ café conventionnel nous avons obtenu : teneur en sucre 55,3g/l , une teneur en eau de 4% , une solubilité de 90% , une teneur en fibres de 26,9mg/g MS , un pH de 5,502 , une teneur en polyphénols de 60,89 g/l et une couleur 540. Il en ressort qu’après comparaison des deux cafés, le procédé de trempage-torréfaction utilisé pour la production des ‘café’ de grain de baobab donne un café acceptable par les consommateurs.
Armel Césaire Assabjeu, Eric Noubissié, Steve Carly Zangué Desobgo, Ahmed Ali. 2020. Optimization of the enzymatic hydrolysis of cellulose of triplochiton scleroxylon sawdust in view of the production of bioethanol. Scientific African 8, e00438
Abstract: The objective of the work is to optimize the enzymatic hydrolysis step in the production process of bioethanol based on sawdust. For this purpose, sawdust from Ayous (Triplochiton scleroxylon) was sampled and characterized. After pre-treatment with the organosovl method, a composite experimental design centred on three factors (substrate loading, enzyme loading and hydrolysis time) was used to study their effects on the release of reducing sugars during hydrolysis. The d-glucose monomers obtained were fermented and the product was distilled. The results obtained reveal that the pretreated Ayous sawdust contains a cellulose content of 53.2 ± 0.3%. At the end of the enzymatic hydrolysis, an increase in the enzyme loading and the hydrolysis time were recorded, followed by a decrease in the substrate loading thus contributing to a better hydrolysis yield of the celluloses. A loading of 9.07% in substrate associated with a loading of 21.36 FPU/gDM of enzyme for 72 hrs constituted the optimal conditions allowing the release of the maximum of reducing sugars and an optimal yield of hydrolysis of celluloses. The optimum values of the reducing sugars and the conversion yield are 21.88 mg/ml and 69%. The yield of Gay - Lussac obtained is 38 g/g. All this shows that it is possible to produce bioethanol from white sawdust.
French
Résumé: L'objectif des travaux est d'optimiser l'étape d'hydrolyse enzymatique dans le processus de production de bioéthanol à base de sciure. À cette fin, la sciure de bois d'Ayous (Triplochiton scleroxylon) a été échantillonnée et caractérisée. Après un prétraitement avec la méthode organosolv, une conception expérimentale composite centrée sur trois facteurs (charge du substrat, charge enzymatique et temps d'hydrolyse) a été utilisée pour étudier leurs effets sur la libération de sucres réducteurs pendant l'hydrolyse. Les monomères d-glucose obtenus ont été fermentés et le produit a été distillé. Les résultats obtenus révèlent que la sciure Ayous prétraitée contient une teneur en cellulose de 53,2 ± 0,3%. A la fin de l'hydrolyse enzymatique, une augmentation de la charge enzymatique et du temps d'hydrolyse a été enregistrée, suivie d'une diminution de la charge du substrat contribuant ainsi à un meilleur rendement d'hydrolyse des celluloses. Une charge de 9,07% en substrat associée à une charge de 21,36 FPU/gDM d'enzyme pendant 72 heures a constitué les conditions optimales permettant la libération du maximum de sucres réducteurs et un rendement optimal d'hydrolyse des celluloses. Les valeurs optimales des sucres réducteurs et le rendement de conversion sont de 21,88 mg / ml et 69%. Le rendement en Gay-Lussac obtenu est de 38 g/g. Tout cela montre qu'il est possible de produire du bioéthanol à partir de sciure blanche.
