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Dernière mise à jour : Mai 2021

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Comité Interne en Agriculture Biologique

CIAB - Comité interne en agriculture biologique

BIOPRESERVGRAIN Protection des grains de céréales au cours du stockage : utilisation de substances naturelles actives formulées dans des matrices biosourcées

Agriculture biologique - BIOPRESERVGRAIN AgriBio4
© Inra / Christophe Maître
Contre les insectes et moisissures, des substances autorisées en AB telles que des huiles essentielles présentent une efficacité limitée, car leur action est trop fugace. L’objectif de ce projet est de concevoir des formulations, à base de matériaux bio-sourcés issus des sous-produits des céréales, assurant une diffusion lente et prolongée des substances actives.

En agriculture biologique (AB), les bonnes pratiques de stockage des lots de blé de l’après récolte sont basées sur la démarche de protection antiparasitaire intégrée (PAI). Cette approche préventive n’est pas toujours suffisante pour enrayer une infestation par les insectes granivores ou les moisissures en cours de stockage, ce qui se traduit par des pertes de qualité et un impact économique significatif au moment de la mise en marché. Depuis l’interdiction d’emploi du synergiste de l’activité insecticide des pyréthrines naturelles (le PBO), il n’existe plus de substance active insecticide autorisée en protection des céréales qui soit suffisamment efficace contre les principaux insectes granivores. De son côté, l'agriculture conventionnelle est confrontée à la présence, dans les produits alimentaires à base de céréales, de résidus des pesticides utilisés lors du stockage des grains.
Face à cette problématique, le projet propose une nouvelle stratégie de lutte corrective consistant à incorporer des biomolécules naturelles en formulation solide au moment du remplissage des cellules de stockage. Ces substances bioactives sont intégrées dans des générateurs élaborés en matériaux bio-sourcés, structurés sous forme de granulés. Cette formulation en matrice-réservoir est mise au point pour assurer la protection de la charge en bioactifs avant utilisation et pour se comporter comme un générateur à diffusion contrôlée après activation au moment de l’incorporation dans le grain. La constitution et la morphologie des granulés sont aussi conçues pour permettre leur bonne répartition dans les cellules de stockage et faciliter leur séparation ultérieure des grains par un traitement physique.
L’étude a comporté plusieurs étapes, allant de la mise au point de la fabrication de ce produit innovant jusqu’à la caractérisation de l’activité insecticide et fongicide des bioactifs diffusés dans le grain. Ces bioactifs sont issus d’huiles essentielles (HE) autorisées en tant que substances actives phytosanitaires pour la protection des productions végétales de l’AB (huile de girofle, d’écorce d’orange douce, de pin, de citronnelle). Ces huiles ont été sélectionnées car elles possèdent à la fois des activités insecticides et fongicides, ce qui permet de lutter en même temps contre les 2 types d’infestations. La première étape a consisté en une modélisation de la relation entre composition/propriétés des matrices et capacité de charge/vitesse de diffusion dans le silo de grains dans des conditions environnementales (T°C, HR) de risque d‘infestation activation. L’efficacité insecticide sur des espèces cibles a été vérifiée par des bioessais en conditions d’infestation artificielle de petits lots de blé. Des essais fongicides (croissance et production d’ochratoxines) ont aussi été effectués. La qualité finale des grains et des fractions de mouture a été estimée.
À l'issue du projet, l'objectif est de viser une valorisation industrielle du procédé. C'est pourquoi les spécifications techniques et résultats concernant la formulation et la mise en oeuvre des granulés ne sont pas divulgués dans des publications scientifiques ou de transfert. Afin de sécuriser les discussions avec des industriels intéressés, le procédé a fait l'objet du dépôt d'une déclaration d’invention auprès du service
de valorisation de l'Université de Montpellier. Celle-ci a permis d’obtenir un financement de la SATT AxLR (Société d'accélération du transfert de technologies - Languedoc-Roussillon) pour un programme de maturation initiale d'un an, dont les objectifs sont de simplifier et d'optimiser le procédé de fabrication, de maîtriser la répartition des granulés dans le silo et l’étape de séparation grains/granulés, et de réaliser des essais insecticides et fongicides à une échelle "pilote", en mini-cellule contenant 200 kg de grain.

Mot Clés : Huiles essentielles, libération contrôlée, insecticides, stockages céréales, matériaux bio-sourcés

Ce projet est porté par Pascale Chalier (Inra Montpellier), UMR IATE (Inra/SupAgro/Cirad/Université de Montpellier). chalier @ univ-montp2.fr

Financé dans le cadre du programme AgriBio4, il est prévu pour une durée de 3 ans (septembre 2015 - août 2018).

Résultat marquant #1 : Dépôt d'une déclaration d'invention "Elaboration de granulés insecticides pour la préservation au stockage post-récolte en silos de grains issus de l’agriculture biologique"

Cette déclaration d'invention protège un savoir-faire qui propose une solution adaptée à la protection des grains de l’AB comme le blé lors du stockage. Elle repose sur l’utilisation d’huiles essentielles déjà utilisées en AB et sur l’obtention de granulés à partir de coproduits issus des céréales ou d’autres produits agricoles. Ces granulés sont aptes à retenir puis à libérer les HE de façon contrôlée lors de l’augmentation des risques d’infestation par les insectes et les moisissures, puisque la libération des principes actifs est déclenchée par une variation de température et d’humidité. L’introduction des granulés sur un lit de grains infestés par des insectes ou des moisissures permet d’enrayer le développement de ces bioagresseurs. Le procédé mis au point pour la conception et la fabrication des matrices permet la production de granulés cohésifs, résistants à l’abrasion, ayant des propriétés d’écoulement et de mise en tas contrôlées, stables mécaniquement et suffisamment chargés en HE pour obtenir les effets insecticide et fongicide recherchés.

Résultat marquant #2 : Mise au point d'une méthode rapide d’analyse d’HE encapsulées par spectroscopie d’infra-rouge

Une méthode rapide de quantification des huiles essentielles encapsulées, par spectroscopie d’infra-rouge, a été mise au point. Cette méthode non destructive, adaptée à un emploi en routine dans les laboratoires d’analyse, a permis d’obtenir des résultats très satisfaisants malgré la complexité de la signature spectrale des HE, due à la présence de nombreux composés, mais aussi de celle de la matrice d’encapsulation, contenant à la fois des protéines, de l’amidon et des lipides. Il a été démontré que la méthode testée sur l’HE de clou de girofle et de menthe verte permettait de suivre la libération quantitative au cours du temps de l’HE encapsulée mais aussi les éventuelles modifications du profil aromatique au cours du stockage.

Présentation du projet

Les réalisations de BIOPRESERVGRAIN (fiche du séminaire de bilan - novembre 2019)

Diaporama du séminaire de bilan - novembre 2019

Le projet soumis (2015)

Publication

Rodriguez J. D. W, Peyron, S., Rigou P., Chalier P. 2018. Rapid quantification of clove (Syzygium aromaticum) and spearmint (Mentha spicata) essential oils encapsulated in a complex organic matrix using an ATR-FTIR spectroscopic method. PLOS ONE 13(11): e0207401. DOI : 10.1371/journal.pone.0207401

Poster

Wicochea-Rodríguez J. D., Gastaldi E., Ruiz T., Rigou, Peyron S. Chalier P. Rapid ATR-FTIR method for monitoring the release of major components of clove essential oil encapsulated into a complex organic matrix. Proceedings of the XV Weurman Flavour Research Symposium 18 -22 septembre 2017 à Graz, Autriche. In Flavour Science, 2018, Eds Siegmund, B. Leitner, E. pp 449-502, DOI, 10.3217/978-3-85125-593-5