Modélisation et optimisation de l’extraction et de fermentation de jus de datte (Phoenix dactylifera L) « Bournow » par la méthodologie des surfaces de réponses. (2024)
Dans l’optique de valoriser la datte « Bournow », variété majoritaire des palmeraies de Borkou, au nord du Tchad dans le domaine de la boisson, une caractérisation morphologique suivie de la détermination de l’humidité ont été effectuées sur celle-ci. L’analyse physicochimiques a été realisée sur les produits pour obtenir un jus fermentescible. Des techniques d’extraction et de fermentation ont été appliquées suivant la méthodologie de surfaces de réponses (MSR) pour modéliser et optimiser les procédés. Afin d’atteindre cet objectif, le plan composite centré à quatre facteurs a été utilisé pour étudier l’effet des paramètres opératoires d’extraction (température, temps, ratio volume/masse et volume d’enzyme) sur les composés majeurs (Brix, couleur et rapport sucre/acide) et mineurs (pH, acidité titrable, vitamine Polyphénols totaux et acides aminés libres) de la datte. La fermentation de l’extrait a été réalisée avec un ferment à potentiel probiotique suivant, le plan de Box-Benhken à trois facteurs afin étudier l’effet des paramètres opératoires (temps, dose de ferment et Brix initial) sur le Brix final, le pH, la turbidité, la couleur, l’acidité titrable et le rapport sucre/acide. Des modèles polynomiaux multivariables tous du second degré avec interactions ont été obtenus et validés suivant les critères de validation (ANOVA). Suite à l’analyse des données et l’effet des paramètres opératoires d’extraction et de fermentation sur les différentes réponses mesurées, il est ressorti que la teneur en eau (12%) et les caractéristiques morphologiques de Bournow présentent globalement une qualité médiocre pour l'ensemble des caractères mesurés nécessitant sa valorisation. La variation des facteurs à différents niveaux a entrainé au cours de l’extraction, une augmentation ou une diminution des composés majeurs et mineurs. La zone optimale de température, temps, ratio eau/pulpe et volume d’enzyme obtenue a été : Température 95°C ; Temps10 min ; Ratio Eau/pulpe 2/0 et Volume d’enzyme 0,5 ml. Cette combinaison a permis d'obtenir pour les composés majeurs : un Brix de 21,89°B, un rapport sucre/acide de 13,99 et une couleur de 197,49ASBC. Les désidérabilités individuelles pour le degré Brix, la couleur et le rapport sucre/acide ont été respectivement de 0,683, 0,917 et 0,768. La désirabilité composite a été de 0,784, proche de 1, ce qui a montré que les paramètre ont présenté des résultats favorables pour toutes les réponses dans leur ensemble. La désirabilité individuelle en revanche, a indiqué que les paramètres ont été plus efficaces pour maximiser la couleur (0,91718) que pour le rapport sucre/acide (0,76893), et enfin pour le Brix (0,68336). La même combinaison a permis d'obtenir pour les composés mineurs : des acides aminés libres de 587,88mg/L, des polyphénols de 6,25g EAG/100g MS, les vitamines C de 116, 5 mg/l et un pH de 4,13. Les désidérabilités individuelles des acides aminés libres, des polyphénols et des vitamines C ont été respectivement de 0,841; 0,852 et 0,875. La désirabilité composite a été de 0,856. Cette désirabilité (0,856) étant proche de 1, montre également que les paramètres ont impacté positivement sur toutes les réponses mesurées. Les données de la désirabilité individuelle ont montré egalement que les paramètres ont été plus efficaces pour maximiser la vitamine C (0,875) que les polyphénols (0,852) et les FAN (Free Amino Nitrogen) 0,841. Au niveau de la fermentation, l’optimisation a donné pour les valeurs des facteurs x1, x2 et x3, le triplet : Temps de fermentation 72h ; dose de ferments 0,05UI et Brix initial 18,12°B. Le respect du cahier de charge a permis d’obtenir comme combinaison optimale de la fermentation, les caractéristiques physicochimiques suivantes : Acidité titrable 2,98g/L ; Rapport sucre/acide 5,85 ; couleur 42,23 ASBC ; pH 4,16 et Brix 17,23°B.
