Télécharger - Espace INRS

Transcription

du Québec
Université
INRS CentreEauTerreEnvironnement
CONCEPTION
D'UNEDIÈTEPOURL'ÉLEVAGEDE CYDIAPOMONELTAEN
AGROALIMENTAIRES
UTILISANTLES EAUXUSÉESDES INDUSTRIES
DE CERTAINSAGENTSNUTRITIFS
COMMESUBSTITUTS
Par
JEAN ROBERTGNEPE
Thèseprésentée
pourl'obtention
Doctor(Ph.D.)
du gradede Philosophiae
en Sciencesde I'Eau
Jurvd'évaluation
externe
Examinateur
de géniechimie
Prof.JamesT. Agbebavie,Département
U.Q.T.R
Directeur
de recherche
à
Dr. HarnaivoRasamimanana.
BioTEPPInc.
interne
Examinateur
Prof.PatrickDrogui,(INRS-ETE)
Directeurde recherche
Prof.TyagiRajeshwarDayal
(INRS-ETE)
de recherche
Codirecteurs
Prof.SatinderKaurBrar(INRS-ETE)
invité(INRS-ETE)
Dr.JoséValéro,Chercheur
@J e a nR o b e rtGN E P E2. 0 1 1
RESUME
Le carpocapsede pomme(CP), Cydiapomonella(L) est le principalravageurdes pommeset
de contrôlecontre
des autresvergersdansles régionstempérées.Les méthodestraditionnelles
chimiquesqui ont un impactnéfastesur la
ces insectessont dominéespar les insecticides
Face à cela, le contrôle biologiquepar le virus granulose
santé et I'environnement.
(Baculovirus)s'est avéréle plus efficacecontrele CP, sans affecterles organismesbénéfiques
est produiten infectant,par des granulovirus,des larvesdu
et la biodiversité.Ce bioinsecticide
le coûtde production
de la
Cependant,
et commerciales.
CP élevéessur des diètesspécifiques
qui
diète est très élevé à cause du prix des composantssynthétiqueset semi-synthétiques
entrentdans sa composition.Cela, limitela productionde ce Baculovirus.Face à ce problème,
(industried'amidon,
les boues municipaleset les eaux usées d'industriesagroalimentaires
peuventêtre utiliséescomme agentsnutritifs
industriede jus de pommeet micro-brasserie)
alternatifsà certainsingrédientsactifs(Farinede soja, germe de blé et extraitde levure)de la
de ces
diète standardafin de réduireson coût de production.Les résultatsde la caractérisation
différentsrejetsont permisde sélectionneret de choisirles boues d'industriesde pommes
(POM)(45 ! 11 g/L ST; 22.0! 0.039/Lglucides;11.3t 1.3g/L protéines;
2 ! 0.2lipides)et les
(EMB)(65 t 15 g/L ST; 25.5! 5.5 g/L glucides;16.9t 2.1 glL
eaux uséesde micro-brasserie
protéines;6 t 1.6 g/L lipides)commeles rejetsqui ont fournile potentielnutritifle plusélevéet
dont la teneur en rnétauxlourd ne présenteaucun risque (car très faible) pour les larves
élevéessur les diètesproduites.Néanmoins,le potentielnutritifet la rhéologiedes rejetsont été
et de lyophilisation,
afin de résoudrele problème
d'hydrolyse
amélioréspar des prétraitements
au seindes diètesproduitesà partirdes
de la viscositéet des taillesdes particulesrencontrées
rejets. Le remplacementdes ingrédientsstandardspar les rejets choisiss'est effectuésur la
base de masse sèche de la concentrationdes nutriments(protéines,glucides,lipides et
minéraux)apportésdansles diètesproduitessansmodifierleurquantitéet surtoutsansaffecter
la texture,la structureet la rhéologiede la diète.
Pour obtenir une meilleurediète pouvantrentabiliserl'élevagede C. pomonel/adans les
'C, 50 % et 16h:8),l'optimisation
de la productionde la
conditionsstandardsde l'industrie(25
diète à partirdes rejets(EMB et POM) hydrolysésou non, et des ingrédientsremplaçables
de la
(farinede soja, germe de blé et extraitde levure)a été réaliséepar la méthodologie
ANOVA.Les résultatsobtenusont montré
réponseen surface(MRS)et le logicielSTATISTICA
que les diètesEMBH+FSet POMH+FSavecles rejetshydrolysés(à pH initial,30 min et à 100
'C) ont fourniles meilleursrésultatsen élevagede carpocapse(93% d'éclosiondes æufs, 80%
de surviedes larveset obtentionde 53% d'adultespour la dièteEMBH+FS;et 80% d'éclosion,
70% larves et 35% d'adultespour la diète POM+FS)par rapport à la diète contrôle (90%
d'éclosion,80% larves et 44% d'adultes).Ces résultatssont excellentsvis-à-visdu bilan de
massenutritiveobtenusur EMBH+FS(4 mg glucide,3 mg protéineet 1,1 mg lipideassimilés)
et sur POMH+FS(3 mg glucide,2 mg protéineet 0,8 mg lipideassimilés);
et surtoutà causede
la rhéologiedes diètesEMBH+FS(397 mPa.set 87 pm) et POMH+FS(235 mPa.set 156 pm)
qui a été beaucoupréduitepar rapportà la diète contrôle(105 mPa.s et 186 pm) pour
rentabiliser
l'élevagedu carpocapse
de pomme.
En définitive,la substitutionde un ou plusieursingrédients(farine de soja, germe de blé et
(EMB et POM)disponibles
extraitde levure)de la diète standard,par les rejetsagro-industriels
en tout temps, économiqueset riches en nutriments,peut réduire le coût de la diète et
contribuerà valoriserde façon utile et économiqueles rejetsagroindustriels(les boues et les
eaux usées).Ceci peut réduireaussi le coût de productiondu granulovirussur le marché,
améliorer la lutte biologique contre le carpocapse de pomme et limiter I'utilisationdes
insecticides
chimiques.
iv
ABSTRACT
The codlingmoth (CM), Cydiapomonella(1.1758),is a principalpest of the orchardsin the
temperateregions.The traditionalpest controlmethodshave been mostlydominatedby the
which resultedin adverseimpactson environmentand health.At this
chemicalinsecticides
juncture,biologicalcontrolusingbaculovirus
provesto be the mostoptimalmethodagainstthe
This bioinsecticide
is
CM larvae,withoutaffectingother beneficialorganismsand biodiversity.
producedby infectinggranulovirus,
of CM larvaewhichis cultivated
a naturalentomopathogen
on a commercialdiet. However,the productioncost of the diet is higherdue to the use of
syntheticand semi-syntheticingredientswhich make up its constitution.This limits the
production
on an economicalscale.ln orderto confrontthis problem,agro-industrial
baculovirus
brewerywastewater-B\Mffand apple pomacesludgewastes(starchindustrywastewater-SlW,
POM) and municipalwaste (wastewatersludge-\ÂMS)can be used as alternativenutrients
agentsof certainactivecomponents(soyaflour,wheat germ and yeastextract)of standarddiet
to reduceits productioncost.The resultsshowedthat POM (45 t 11 g/L ST; 22.0 ! 0.039/ L
(65 t 15 g/L ST; 25.5t 5.5 g/L
11.3t 1.3g/L proteins;2t 0.2lipids)and BVlAIV
carbohydrates;
16.9x 2.1 glL proteins;6 t 1.6g/L lipids)possessedhighernutrientcontent(C1,
carbohydrates;
N1,proteins,carbohydrates
and lipids)were lowerin toxicelements(metalsand gas),viscosity
and particlesize as comparedto SIW and WWS. In order to furtherincreasethe nutritional
potentialand improvethe rheologicalabilityof these wastes,pre-treatmentwas effectuatedby
hydrolysisand freeze-drying.The pre-treatmentreduced the viscosity and particlessize of
alternativediets.The replacementof standardcomponentsby wastesbasedon dry mass of the
lipidsand minerals)resultedin excellentdiet
carbohydrates,
of nutrients(proteins,
concentration
without affectingthe taste, the structureand the rheologyof the diet. The hydrolysispretreatmentprocessfor effectivebreedingof C. pomonellalawae was tested on diets optimized
(B\AAffH+SF
usingSTATISTICA
ANOVA
and POMH+SF)by the responsesurfacemethodology
software. The industrystandardconditionsused for larval breedingwere 25 "C,50 % and
16h:8.The obtainedresultsshowedthat the diet B\AMH+SF(93 % hatching,8Oo/olarvaeand
53 % adults)and POMH+FS(80 % hatching,70 o/olawaeand 35 % adults)with the hydrolyzed
wastes(in pH initial,30 min and in 100 'C) suppliedthe best resultsbreedingof codlingmoth
larvaecomparedto controldiet (90 % hatching,80 % larvaeand 44 % adults).These results
3 mg
demonstratethe nutrientmass balanceobtainedfor BWWH+SF(4 mg carbohydrate,
proteinand 1.1 mg lipids)and POMH+SF(3 mg carbohydrate,2
mg proteinand 0.8 mg lipids);
and especiallydue to improvedrheologyof B\AMH+SFdiets (397 mPa.s and 87 pm) and
POMH+SF(235 mPa.sand 156 pm) as comparedto controldiet (105 mPa.sand 186 pm) to
make breeding of the codling moth profitable.Later, the replacementof one or several
ingredients(soya flour, wheat germ and yeast extract)of standarddiet, by the agro-industrial
wastes(B\ A/Vand POM)which are economicaland rich in nutrients,can reducethe cost of the
diet. This can to lead to possibledecreasedcost of productionof the granulovirusand improve
the biological
controlagainstthe codlingmothby limitingthe use of chemicalinsecticides.
VI
AVANT.PROPOS
DANSCETTETHÈSE
PUBLICATIONS
/ MANUSCRITS
waste as ingredient
1. Gnepe J.R., Brar S.K., Tyagi R.D.,ValéroJ.R., (2011)Agro-industrial
replacementfor codling moth diet. Nova Science Publishers,lnc., chapitre3854. Manuscit
accepté.
2. Gnepe J.R., Brar S.K., Tyagi R.D.,ValéroJ.R., (2011)Rheologicalprofileof diets produced
wastes for rearingcodling moth larvae for baculovirusbiopesticides.
using agro-industrial
Joumalof EnvironmentalScience
and HealthPaft B (2011)46, 1-12.
optimization
of agro-industrial
3. GnepeJ.R.,BrarS.K.,TyagiR.D.,ValéroJ.R.,(2011) Statistical
diets for rearingof Cydia pomonellaby ResponseSurfaceMethodology.Agronomy Research
joumal, I (1-2),281-297.
of agro-industrial
waste
4. Gnepe J.R., Brar S.K.,Tyagi R.D.,ValéroJ.R., (2012)Pre-treatment
used as alternative nutrients for rearing Cydia pomonella. Brosysfems Engineeing,
1. 12.002
doi: 10.1016[. biosystemseng.20l
des larvesde Cydra
5. GnepeJ.R.. BrarS.K.,TyagiR.D.,ValéroJ.R.,(2011)Activitéenzymatique
pomonellaélevéessur des diètesà base des rejetsagroindustriels
hydrolysés.Brbfechnologie,
Agronomie,Sociétéet Environnement.Manuscritsoumrs.
6.
: GnepeJ.R., Brar S.K.,TyagiR.D.,ValéroJ.R.,(2011)Dietsfor breedingof codling
moth larvae: conventionaland alternativeapproach.Nova Science Publishers,lnc., chapitre
3849.Manuscritaccepté.
vii
CONGRESET CONFERENCES
des
1. GnepeJ.R., Brar S.K.,TyagiR.D.,ValéroJ.R. (2011)Bilannutritifet activitéenzymatique
hydrolysés.
larvesde Cydiapomonellaélevéessur les diètesà base des rejetsagro-industriels
27st Congressof the East Canada Researchon the Water Quality, CAWQ, ACQE, Friday,
October7, 2011 at Québec,Québec,
Canada.
2. GnepeJ.R., Brar S.K.,TyagiR.D.,ValéroJ.R.,SurampalliR.Y.(2009)Diètesproduitesà partir
pour l'élevagede Cydiapomonella- bilan nutritionnelle.
25sf
des eaux uséesagro-industrielles
Congress of the East Canada Research on the Water Quality, CAWQ, ACQE, Fiday,
November4, 2009at Ottawa,Ontaio, Canada.
des déchets
3. 9nepe J.R.. Brar S.K.,TyagiR.D.,ValéroJ.R.,SurampalliR.Y. (2008)Faisabilité
pour fa productionde la diète d'insecte(Cydiapomonella).24stEasternCanadianSymposium
on Waterquality Research-Montreal, Nov 3rd, 2008,Montréal,Canada.
4. Gnepe J.R., Brar S.K.,Tyagi R.D.,ValéroJ.R.,SurampalliR.Y. (2008)Productiond'unediète
pour l'élevagede Cydia pomonellaà partir des ressourcesnaturelles(eaux usées et boues
d'épuration).IWA Wotd Water Congress and Exhibition. 7-12 September 2008, Sherbrook,
Canada.
of IWA
5. Gnepe J.R., Brar S.K.,Tyagi R.D.,ValéroJ.R., SurampalliR.Y. (2007) Proceedings
specialistconferencemoving forward wastewaterbiosolidssustainability:technical,manageial,
and publicsynergy.June 24-27,2007Moncton,New Brunswick,Canada,pp 1101-1108.
vill
REMERCIEMENTS
vont I'encontrede mon directeurde thèse, le ProfesseurRajeshwarD.
Mes remerciements
Tyagi,de mes co-directeurs,
le Dr. SatinderK. Brar et du Dr. José R. Valéro,pour m'avoir
et
acceptédansleuréquipede recherche,pourleurssuiviset leursconseilsdurantl'élaboration
l'aboutissement
finalde monprojetde doctorat.
Je remercieles autresmembresdu jury, le ProfesseurAgbegbaviJamesT., le présidentdu
jury,le Dr. HarnaivoRasamimanana
et le Dr. PatrickDroguid'avoiracceptéde participerà cette
soutenancede thèse.Leursremarquesaviséesm'ontpermisde mieuxorientermon projetde
vont égalementau Dr. SatinderK. Brar qui n'a ménagé
doctorat.Mes sincèresremerciements
aucuneffortpour me soutenirdans cettequêtedu savoir.
les plus chaleureuxau DirecteurMr.
Je ne sauraisterminersans adressermes remerciements
Yves Bégin, aux personnelsde I'INRS et en particuliersaux techniciensdu laboratoire
(Michelle,Sébastien,Paulineet StéphanePrémont)dont le concoursa été très déterminant
dans la réalisation
de ce projet.
(Kokou,
mes collèguesde laboratoire
Enfin,je remercietous mes amisde l'lNRS,en particulier
Khan,Thung...)qui m'ontapportéune aideprécieuseduranttoutecettepérioded'étude.
À ma mèreet à mon oncleFaninAdamaqui m'ontsoutenuduranttout mon parcoursscolaire.À
mon pèrequi nousa quittéen Février2008,que cettethèsete comblede joie depuislà haut.
À ma patrie la Côte d'lvoire,que la bannièrede l'éternelDieu soit pour toi un manteau
protecteurindestructible.
Que Dieuvous bénisse
tx
TABLE DES MATIÈRES
nÉsuuÉ...
.......................iii
A8STR4CT...............
.............:...........v
AVANT-PROPOS
...........vii
REMERCIEMENTS
TABLEDESMAT|ÈRES..........
.........xi
LISTEDESTABLEAUX........
..........xix
L I S T ED E SF | G U R E S . . . . . . . . . . . . . . . . . r r . . . . . . . . . . .
.......xxiii
T N T R O D U C T T.O
. . .N. . . .
C h a p i t r eI S Y N T H È S E . . . . . . . . . . . . . . .
Partie1 Revuede littérature..............
........................1
........5
................7
1.1Le Carpocapsede pomme:..............
............7
1.1.1Définition,structureet biologie....
............7
géographique.............
1 . 1 . 2D i s t r i b u t i o n
...........9
1.1.3Symptômeset dégâts..
1 . 1 . 4M o y e n sd e 1 u t t e . . . . . . . . . .
1 . 2B a c u l o v i r u s . . . . . . . .
............12
.....15
1.2.1Définitionet structure..
..........15
1.2.2Cycled'infectionet productioncommercialedu Baculovirus.........
.........16
1.3Dièted'insectes
1.3.1Définitionet Historique
1.3.2Diètesstandardsou conventionnelles
1.3.3Diètesalternativesou non conventionnelles
1.3.4Les composantsnutritifs des diètes d'insectes
.......19
.........19
....................20
..........20
.....21
1.4 Prétraitementdes eaux uséesagroindustrielleset des boues d'épuration..................29
1 . 4 . 1H y d r o l y s e . . . . . . . . . . .
1.4.2Lyophilisation..
1.4.3Modificationdes caractèresphysiquesdes boues
1.5Paramètresd'élevagedes insectes
1.6Activitéenzymatiquechez les insectes................
1.6.1Protéases..........
.....................29
.....35
..................35
..........37
......39
......................41
.....41
1.6.2Amylases.........
......................4{
1.6.3Lipases..............
PATtiE2 PROBLÉMATIQUES
2.1 Productionde la diète d'insecteà partir des eaux usées et des boues
......43
2.1.1Prob|ématiqueducoûtdeproductionde|aDiète
2.1.2Disposition et traitement des eaux usées agroindustrielleset des boues afin
.......44
d'augmenterla solubilisationdes nutrimentset I'assimilationdes diètes
2.1.3Évaluation de t'activité enzymatiquedes tarves du carpocapsede pomme élevées
..........45
sur les diètes relativementà la teneur des nutrimentsassimilés............
- OBJECTIFSDE LA RECHERCHE........
PArtiC3 HYPOTHÈSES
......47
............................47
3.1 Hypothèsede recherche
........47
3.1.1Justificationdes hypothèses..........
.....................49
3.2 Objectifset méthodologies...
3.2.1Objectifgénéral.
......................49
3.2.2Oblectifsspécifiques.........
3.3 Plan expérimental.............
3.3.1Schémadu plan expérimentalde cette thèse
.........51
....................52
3.3.2Démarcheméthodologique.
Partie4 RESULTATSET DISCUSSION
...........55
.............57
4.1 Conceptionde la diète alternative
4.1.1Sélection et caractérisationdes eaux usées agroindustrielleset des boues
....................57
d'épuration
4.1.2Influencedes diètesalternativessur la croissancede Cydia pomone|la..................58
4.1.3Bilan de masse des nutrimentsassimiléspar les larvesdurant leur élevage...........58
4.1.4Étude des propriétésphysiquesdes diètessur la croissancedu CP
......59
4.1.5Optimisationde la diète produiteavec.lesrejets de POMet d'EMB afin de
rentabiliserla culturede G. pomonella.........
....................60
xii
4.2Prétraitementdes rejetssélectionnéspour la productionde la diète...........................63
4.2.1 Caractérisationdu potentiel nutritif et des propriétés physiques des rejets
.....................63
hydrolysés
4.2.2Effetdu prétraitementsur les diètes et la croissancedes Iarvesdu CP....................64
4.3 Influencede l'activitéenzymatiquesur la digestion des alimentspar les larvesde C.
pomonella
......................66
.....67
Bibliographie............
CHAPITREll Conceptiond'une diète économiqueà partir des eaux usées et des boues79
FORCODLING
REPLACEMENT
PARTIE1 AGRO.INDUSTRIAL
WASTEAS INGREDIENT
...........81
M O T HD | E T . . . . . . . . .
......................8s
nÉsumÉ...
.....85
ABSTRACT...............
......................87
l n t r o d u c t i o .n. . . . . . . . . . . . . .
Materialsand methods.............
......89
C o d l i n gm o t h 1 a r v a e . . . . . . . . . . . . . . .
........89
...................89
Gulturemediafor rearingcodlingmoth larvae...............
Pre-treatmentand characterizationof agro-industrialwastes...............
............89
Diet preparation
............90
..........90
Physicalconsistencyof the diet ...........
.............90
Modeof rearing
Techniquesof evaluationof mass and nutrientsof the diet assimilatedby |arvae...........91
Physicaland Chemicalparameters.........
Biologicalparameters
Viabilityof eggs
........91
.....;....r...r.......................93
..............................93
.........93
Viabilityof larvaeand adults
Massand numberof adultsobtained/ fertilityrate...........
Statisticalanalysis....
.....,..........93
......................93
Resultsand discussion..........
wastes..............:.........
of agro-industrial
Selectionand characteristics
........95
.............95
Selectionof ingredientsand mass of wastes
..................95
Physicalconsistencyand pH of diets..........
.....................96
Mass breakdownof nutrientsassimilatedby larvae
.......96
Mass balancestudy and effect of concentrationsof nutrientsconsumedby |arvae.........97
Physicaland chemicalparameters...........
......98
....................98
Hatchingrate of eggs and growth of larvae
.....................98
Physiologicalmass of adults (maleand female)after breeding
......99
Conclusion...............
...101
Acknowledgements
....103
.......105
List of abbreviations..............
...................107
References
PARTIE2 Rheological profile of diets produced using
agro-industrialwastesfor rearingcodling moth larvae
for baculovirusbiopesticides....i.........rr..
......117
nÉsurrlÉ...
...121
A8STRACT...............
....................',23
lntroduction...............
....125
Materialsand methods.............
Codfingmoth |arvae...............
..r-....................125
Pre-treatmentand characterizationof agro-industrialwastes...............
Culturemediafor rearingcodlingmoth 1arvae...............
DietsRheofo9y.............r....r.........
Viscosity
Particlesize ana1ysis...............
..........125
.................126
....................127
............;.....
....127
.....128
..................128
Statisticalanalyses...
....................129
Resultsand discussion..........
Selectionand characteristicsof agro-industrialwastes......
......131
...........131
Rheotogicalprofiles...
...................131
Shear-thinning
behaviour..........
....................132
Rheofogicalmodels
....134
Ghangein particlesize distribution.........
.....134
Viscosityand particlesize effect of diets on larva growth
...........,.135
Conclusions.............
...137
Acknowtedgements
....139
References
...................143
PARTIE3 Statisticaloptimizationof agro-industrialdiets for
rearingof Cydiapomonellaby ReponseSurfaceMethodology..............
nÉsumÉ.....................
.........155
....................
isl
A8STRACT...............
...159
1 . I n t r o d u c t i o.n. . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . .1. 6. .1. .
2 . M a t e r i a l a n dm e t h o d s . . . . . . . . . . . . .
....................163
2.1.Codlingmoth larvae
..............163
2.2.Culturemediafor rearingcodlingmoth larvae...............
2 . 3 .V i s c o s i t y . . . . . . . . . . . . .
..........163
....................164
2.4. Experimentalplan for optimizationof diets used for rearingof codling moth ..........164
parameters..............
2.5.Physico-chemical
....................165
2.6.Statisticalana1yses..............
....................166
3 . R e s u l t sa n d d i s c u s s i o n . . . . . . . . . .
....................167
3.1. Gharacterization
of apple pomaceand microbreweryused for the productionof diets
for rearingof Cydia pomonella
....167
3.2. Experimentalplan for responsesurface methodology(RSM)..
3.3. Optimizationof diets by responsesurface methodology(RSM)..
.................167
.............168
3.4.Ana|ysisofoptimizationofexperimenta|p|anbyRSM.....
3.5.Agar solutionproperties
.......170
4 . C o n c l u s i o n. . . . . . . . . . . .
....................173
Acknowledgments
......175
.......177
References
...................179
CHAPITRElll Influencedu prétraitementsur la croissance
de Cydiapomonellacultivésur les diètesà basedes eaux usées........
..........191
WASTEUSEDAS ALTERNATIVE
PARTIE1 PRE.TREATMENT
OF AGRO.INDUSTRIAL
FORREARINGCYDIAPOMONELLA.............
..............193
NUTRIENTS
nÉsuruÉ...
....................
ies
A8STRACT...............
...197
........199
ABBREVTATTONS
1 . I n t r o d u c t i o.n. . . . . . . . . .
....................201
2. Materialsand methods
.............203
2 . 1C o d l i n gm o t h . . . . . . . . .
..................203
2.2 Samplingdetails
...203
XV
2.3 Pretreatment(hydrolysisand freeze-drying)
...........203
parameters..............
2.4 Physical-chemical
....................204
2.5 Experimentalplan of the pretreatmentoptimization...........
......204
2.6 Culturemediafor rearingcodlingmoth 1arvae...............
...........205
2.7 Statisticalanalyses................
...................205
3. Resultsand discussion..........
....................207
3.1 Selectionand characterizationof agro-industrialwastes and municipalwastewater
sfudge (wws)
...............207
3.2 Hydrolysisinfluenceon agro-industrialwastesbiodegradability..........
....207
3.3 Hydrolysisinfluenceon nutrient potentialof agro-industrialwastes..........................209
3.4 Influenceon solublemetalsconcentration............
3.5 Influenceof diet on Gydiapomonellabreeding
....................210
.......211
4. Conclusion............
....................213
Acknowledgements
References
...................217
CHAPITRElV Activité enzymatiquedes larves de Cydia pomonella
éfevéessur les diètes à base des rejetsagro-industriels.........
......227
Partie lActivité enzymatiquedes larves de Cydia pomonella élevées
sur des diètesà base des rejetsagro-industrielshydrolysés.......
...................229
nÉsuruÉ...
....................2s1
48STR4CT...............
...233
1. lntroduction............
...................235
2. Matérielet méthodes...............
...................237
2.l Carpocapsede pomme
..........237
2.2 Milieuxde culture utilisés pour l'élevagedes larves
du Carpocapsede pomme (CP)..........
...........237
2.3 Les paramètresphysico-chimiques....
....238
2.4 Bilan de masse des nutrimentsdes diètes assimiléespar les larves
2.5 Activité enzymatiquedes larvesde Cydia pomonella
2.6Anafysestatistique...............
3. Résultatset discussion............
.......238
...............239
....................241
.:................
..................243
3.1 Influencede I'hydrolysesur le potentielnutritif des boues agroindustrielles...........243
3.2 lnfluencedes diètes alternativessur la croissancede Cydia pomonella...................244
3.3 Bilan de masse nutritif des larves de Cydia pomonella
xvi
............245
3.4 Activité enzymatiquedes larvesde Cydia pomonella
...............246
4 . C o n cuf s i o n. . . . . . . . . . . .
....................249
Remerciements
..........
...................251
Listedes abréviations...............
Références
CHAPITRE
V Gonclusionset recommandations
C o n c l u s i o n .s. . . . . . . . . . . . . .
...253
...................255
...........265
...................267
Caractérisationet sélectiondes rejets pour l'élevagedu carpocaspede pomme (CP)..268
Propriétésphysiquesdes diètes produitesà base des EMB et de POM
.........269
L'optimisationdes diètesà base des EMB et de POM et élevagede Cydia pomonella...269
Prétraitementd'hydrolysedes rejets utilisés pour la productiondes diètesservant à
f'éfevagedu carpocaspede pomme(CP)..........
.............270
Activité enzymatiquedes larvesdu CP élevéessur les diètes à base d'EMB et de POM
hydrofysée
...................270
Recommandations.....
ANNEXES
Annexe I Donnéesde I'article1 du chapitrell : Agro-industrial
wasteas ingredientreplacement
for codlingmoth diet..
Annexe ll Donnéesde I'article2 du chapitrell : Rheologicalprofile
of diets producedusing agro-industrialwastesfor rearing
codlingmoth larvaefor baculovirusbiopesticides.............
Annexe lll Donnéesde l'article3 du chapitrell : Optimization
of agro-industrial
dietsfor rearing of Gydiapomonella
Annexe lV Donnéesde I'article1 du chapitrelll : Prétraitement
des rejets agroindustriels utilisés comme agents nutritifs
alternatifspour l'élevagede Cydiapomonella
AnnexeV Notes....
Composition,rôle et coût de chaquecomposantde la diète.........
1. Rôle de chaque composantde la diète standardde biotepp
2 . D é f i n i t i o n .s. . . . . . . . . . . .
...................273
...275
................277
............283
.................301
..............305
.......309
..................309
.....311
....................313
3. L'influencede la temperaturesur les composantsde la dietedurantla cuisson........315
4. Rôledes nutrimentspour les insectes...............
........317
5. Rôledes nutrimentsdans la diète......
.......319
6. Caractéristiques
de la dièteet conditionsd'un bon élevage...............
........321
7. Le coût des ingrédientsde la diète standard..
.......329
AnnexeVl Notes...
Présentationdes sites et définitionsdes eaux uséeset des boues d'épuration.............329
1. Présentationdes sites de prélèvementsdes échantillons...............
............331
1.1Eaux uséesAgroindustrielles......
............331
1.2 Boues Secondairesde la Municipalité(BSM)
2. Définitiondes eaux uséeset des boues d'épuration
3. Méthodede calculstatistique
..........334
..................335
....rr.....................:..,.......337
xviii
LISTEDESTABLEAUX
CHAPITREI
T a b l e a u1 . 1 :
Biologieet cyclede développement
Description,
d u c a r p o c a p sdee p o m m e
.......................8
Tableau'1.2:
du carpocapse
de pomme......
classique
Classification
...............9
Tableau1.3:
luttescontresles insectesravageurs..
Lesdifférentes
..............12
Tableau1.4:
danslesvergers............17
biologique
utilisécommeinsecticide
Baculovirus
Tableau1.5:
standardsd'unedièteconventionnelle
Lescomposants
p o u rl ' é l e v a gdee se s p è c e ds e l é p i d o p t è r e . . . . . . . . . . . .
...................27
Tableau1.6:
d'hydrolyse
thermique..
Processus
des prétraitements
.............32
Tableau1.7:
des boues
Traitements
alcalinet thermo-alcalin
Tableau1.8:
pourl'élevage
du CP.............37
nécessaires
Paramètres
environnementaux
.....34
CHAPITREII
T a b l e2 . 1 . 1 :
wastes.. ..109
of differentagro-industrial
characterization
Physico-chemical
T a b l e2 . 1 . 2 :
Massof nutrientspresentin the quantityof wastesusedto replace
.................110
t h ei n g r e d i e not sf s t a n d a rddi e t . . . . . . . . . . . .
T a b l e2 . 1 . 3 :
Numbersand massof the adultsof Cydiapomonella
T a b l e2 . 2 . 1 :
wastes......145
of differentagro-industrial
characterization
Physico-chemical
Table2.2.2:
Totalsolidsconcentrationof differentdiets incorporating
wastes.
agro-industrial
......,......111
.......146
Table2.2.3:
wastes.........147
usingagro-industrial
modelsof dietsproduced
Rheological
T a b l e2 . 3 . 1 :
s astes.......
S c r e e n i nogf v a r i o u w
Table2.3.2.
variablesof differentlevels
Codesand valuesof independent
of 25 for centralcompositedesign(CCD)usingresponsesurface
m e t h o d o l o g( R
y SM).....
.........181
......182
Table2.3.3:
for dietsproducedusingRSM
Studyof rearingparameters
Table2.3.4:
Observed,predictedand residualvaluesof larvalrearing
r e s u l t i nfgr o mC C De x p e r i m e n t s . . . . . . . . . . . . . . .
............184
Designshowingthe setsof each run and corresponding
n u t r i e natn dv i s c o s i t y. . . . . . .. .
............185
Table2.3.5:
....183
Table2.3.6:
Effectof estimationand regressioncoefficientof the components
of modelfittedto the dataof CCD;R2 = 0.804
......186
CHAPITREIII
T a b l e3 . 1 :
Experimentalconditionsand codesassociated
to everypreliminary
experiment
..........219
Table3.2:
parameters.........
Physico-chemical
Table3.3:
waste
Studyof the physicalproperties
of the hydrolysis
.........221
Table3.4:
waste
Analysisof the nutrientpotentialofthe hydrolysis
........222
Table3.5:
Metalsanalysis(in mg/Kg)of brewerywastewater
andapplepomacewastesafterhydrolysis............
Table3.6:
Characteristics
of the dietsproducedwith hydrolysiswaste
....220
..................223
...224
CHAPITRE IV
Tableau4.1:
physico-chimiques
Paramètres
Tableau4.2:
Caractéristiques
des diètesproduitesavecles rejetshydrolysés.............260
Tableau4.3:
Influencesdes diètesalternativessur la croissance
d u c a r p o c a p sdee p o m m e
.............:....
...........259
..........:........26'1
fab/.eau4.4.
Bilande masse(mg)de la quantitéde dièteingéréepar les |arves..........262
Tableau4.5:
Bilande massedes nutriments
de la dièteingéréepar les larves............263
Tableau4.6:
Étudede l'activitéenzymatique
des larvesde Cydiapomone\\a...............264
ANNEXE I
Tableau1:
Perted'humiditédes diètesà base des eaux uséesd'amidon-EUA
(a); Eaux uséesde micro-brasserie
(b) et bouedes industriesde jus de pomme-POM
(c) commeunefonctionde temps
........278
Tableau
2:
Bilande massede la quantitédes diètesassimilées
(a); La quantitéde protéinesassimilées
(b);La quantitéde glucidesassimilés
(c);La quantitédes lipidesassimilés
(d) parles larvesdurantleurcroissance
...........
....279
Tableau3 :
des larveset des adultes
Tauxd'éclosions
des æufs,de croissance
sur
commeune fonctiondu tempsd'élevage chaquediète;
à basedes eauxuséesd'amidon(a);
(b)
à base des eaux uséesde micro-brasserie
j
u
s
............280
d e p o m m e( c ) .. . . . . . . . . . . .
à d e sb o u e sd ' i n d u s t rdi ee
Tableau4 :
diètessur l'éclosiondes æufs
Influencedu pH des différentes
............,....281
e t l a c r o i s s a n cdee sl a r v e s .
ANNEXE II
Tableau1 :
Profilde la viscositéen fonctiondu tempsdes diètesproduiteà partir:
(a) Eauxuséesde micro-brasserie;
(b) les bouesd'industrie
..........284
de jus de pomme.
Tableau2 :
(a) et de la viscosité(b)
de cisaillement
Profildela contrainte
des diètesproduitesà base
en fonctiondu tauxde cisaillement
des EMB
285
Tableau3a :
Volumede distribution
de la fréquencedQe(x)en fonctionde la taille
des particules
des diètesà basedes eauxuséesde micro-brasserie......288
Tableau3b :
de la fréquencedQg(x)en fonctionde la taille
Volumede distribution
particules
de pomme.........293
des diètesà basedes bouesd'industrie
des
Tableau4 :
d'élevage(larves/ æufs;adultes/ larves;
Ratiodes paramètres
æufs / femelles)sur les différentesdiètesen relationavec les tailles
......298
departicu1es................
Tableau5 :
(protéines,
lipideset glucides)assimilés
Profildes nutriments
par les larvesdu carpocapsede pommeélevéessur les différentes
n e l a t a i l l ed e sp a r t i c u | e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 9 9
d i è t e sc o m m ee n f o n c t i o d
A N N E X EI I I
Tableau1 :
d'élevage
Graphiquedes réponsesde surfacedu pourcentage
............303
desdiètesEMB-GB(a);EMB-FS(b);POM-FS(c) et EMB-POM.
Tableau2 :
Profilde la viscositédes diètesproduites:
(a) avec géloseet
(b) sansgélose,commeune fonctionde temps
304
ANNEXE IV
Tableau1 :
sur l'élevage
Influences
des diètesalternatives
p
o
m
m
e
d u c a r p o c a p sdee
xxi
...................307
ANNEXE
V
Tableau1 :
Le prix des différentsingrédientsde la diète
xxii
323
LISTEDESFIGURES
CHAPITREI
Figure1.1:
(b)de Cydiapomonella
.................7
lmagesd'uneLarve(a)et des papillons
Figure1.2:
de pommede CMISS
Distribution
du carpocapse
(Codlingmothinformation
supportsystem).
............10
Figure1.3:
Représentationschématiquedesnucléopolyhédrovirus(NPV)
(GV)de la tordeusede bourgeon
d'épinette...............15
et d'ungranulovirus
F i g u r e1 . 4 :
D i a g r a m mdeu c y c l ed ' i n f e c t i odnu B a c u l o v i r u s . . . . . . . . . . . .
Figure1.5:
.....38
de pommeà l'échelleindustrielle
Schémade l'élevagedu carpocapse
Figure1.6:
du tubedigestif
Représentation
schématique
de l'organisation
p
h
y
t
o
p
h
a
g
e
s............
...............42
d e sc o l é o p t è r eest l é p i d o p t è r e s
F i g u r e1 . 7 :
S c h é m ar é c a p i t u l adt iuf p l a ne x p é r i m e n t a | . . . . . . . . . . . . . . .
............16
. .. ...........51
CHAPITREII
Figure2.1.1:
Lossof moistureof the dietsbasedon
lW (a);
starchindustrywastewater-S
(b)
and
brewerywastewater-B\A//
(c) as a functionof time;
applepomace-AP
...........112
Figure2.1.2:
(a);
Massbalanceof the quantityof dietsassimilated
(b);
quantityof proteinsassimilated
quantityof carbohydrates
assimilated(c);
(d) by the larvaeduringtheirgrowth. .........113
quantityof lipidsassimilated
Figure2.1.3:
Hatchingof eggs,growthof larvaeand adultsas a function
of rearingtime on eachdiet:
starchindustrywastewaterbased(a);
brewerywastewaterbased
( b )a p p l ep o m a c eb a s e d( c ) . . . . . . . . . . . . . .
Figure2.1.4:
Figure2.2.1:
Figure2.2.2:
Influenceof pH of the variousdietson the hatchingof eggs
a n dg r o w t ho f t h e l a r v a e. . . . . . . . . . . . . . .
Viscositytime profileof dietsproducedusing:
(a) brewerywastewater;and
( b )p o m a c ew a s t e
...114
. . . . . .1 5
..... ......148
Shearstress(a) and viscosity(b) profileas functionof shearrate
.............
.............149
usingbrewerywastewater
of dietsproduced
XXIII
Figure2.2.3:
Frequencydistribution
dQ3(x)as a functionof particlesize
produced
of diets
using
brewerywastewater(a) and
(b).............
dietsproduced
usingpomacewastewater
............151
Figure2.2.4:
Breedingratios(larvae/ eggs;adult/ larvae;eggs / female)
o f d i f f e r e ndti e t si n r e l a t i otno p a r t i c lsei z e. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 5 2
Figure2.2.5:
profile
Assimilatednutrients(proteins,lipidsand carbohydrates)
for larvaecodlingmoth grownon differentdietsas a function
ofparticlesize............
................,.........153
Figure2.3.1:
Responsesurfacegraphof larvalbreedingpercentage
for
B\^/W-WGdiet (a);
B\ /W-SFdiet (b);
POM-SFdiet(c);and B\Mff-POMdiet.
.................187
Viscosityprofileof the dietsproduced:
(a)with agar;and
(b)withoutagar,as a functionof time.
..................187
.
Figure2.3.2:
CHAPITREIII
Figure3.1:
Influence
alternatives
..................225
dietson codlingmothbreeding.............
ANNEXES
FigureA-5.1:
Modede préparation
de la diètestandard
FigureA-5.2:
Microscopieélectronique(x 40) des æufs et des larvesde la PP :
a) Lotsd'æufsaprèspontes;
b) CEufséclos;
c) €Eufsnon éclos-présencede larves;
d ) L a r v em a t u r e .
............1.....................327
FigureA-5.3:
Aspectvisueldes différentesdiètesproduites;
FigureA-6.1 :
Schémade productiondes Eaux Uséesd'Amidon(EUA)
prélevéà l'industrie
ADM de Montréa|....
.............325
.....327
...............331
FigureA-6.2:
Schémade production
deseauxuséesde micro-brasserie......,...............332
FigureA-6.3:
deseauxuséesde pomme
FigureA-6.4:
des bouesd'épuration
de BSM
xxiv
................333
..........334
LISTEDESABRÉVNTIONS
ET DESSIGLES
ABRÉVATIONS
ADN
AcideDésoxyribonucléique
APHA
AmericanPublicHealthAssociation
ARLA
Agencede réglementation
de la lutteanti parasitaire
Bt
Bacillusthuringiensis
BSM
Bouesecondaire
de municipalité
CP
Carpocapse
de pomme
Contrôle
Diètecontrôlefourniepar la compagniede BioteppInc
CpGV
Cydiapomonellagranulovirus
CREE
Centrede Reproduction
d'Entomologie
et d'Entomopathogène
EL
Extrairede Levure
EUA
Eauxuséesd'amidon
EMB
Eauxuééesde microbrasserie
EMBH
hydrolysées
Eauxuséesde microbrasserie
NPV
en français: Virusde polyèdrenucléaire
Nucleopolyhedrovirus;VPN
PCC
Plancompositecentré
pH
Potentield'hydrogène
POM
Boues issuesdu broyage,pressageet filtrationdes pulpesde pommede
I'industrie
de jus de pommeLassondeinc.
POMH
POM Hydrolysé
POM+FS
Extraitde levureet germede blé substituéspar les bouesd'industrie
de jus
de pomme
POM+GB
Extraitde levureet farinesojasubstituéspar les bouesd'industrie
de jus de
pomme
POM+EL
Germede blé et farinesojasubstituéspar les bouesd'industriede jus de
pomme
POM+FS+EL
de jus de pomme
Germede blé substituépar les bouesd'industrie
XXV
POM+GB+EL
Farinede sojasubstituépar les bouesd'industrie
de jus de pomme
POM+FS+GB
Extraitde levuresubstituépar les bouesd'industrie
de jus de pomme
MRS
Méthodologiede réponseen surface
ST
SolidesTotaux
o/oplv
Poidspar unitéde volume
% plp
Poidspar unitéde poids
xxvi
SIGLES
Ga;Pa; La
Glucides,protéineset lipidesprésentesdansles diètesassimilées
Gc; Pc; Lc
Glucides,protéineset lipidesprésentesdansles diètesconsommées
Ge; Pe; Le
Glucides,protéineset lipidesprésentesdansles excrétas
Gr; Pr; Lr
Glucides,protéineset lipidesprésentesdansles diètesrésiduelles
Gt; Pt; Lt
Glucides,protéineset lipidesprésentesdans les diètestotales
Me
Massedes excrétasrejetéspar les larves
Ma
Massedes diètesassimiléespar les larvesaprès28 jours
Mc
par les larvesaprès28 jours
Massedes diètesconsommées
Mr
des larves
aprèsconsommation
Massedes diètesrésiduelles
Mt
Massetotaledes diètesau jourj=0 justeavantl'élevagedes larves
xxvii
INTRODUCTION
Le carpocapsede pomme(CP), Cydiapomonella(L.), est le plus importantravageurdes fruits
à pépins(ex. pommes)et des noix dans le monde(Barnes,1991;Cristiânet Marcos,2000;
Laceyet a|.,2006).Toujoursprésentavec 95% d'infestation
dans les régionsde culturesde
vergers,cet insecteinfligedes dégâtsévaluésà 80% pour les pommeset à 60% pour les
poires(Alsonet a|.,2Q10;
Braref a/.,2008).
Les méthodestraditionnelles
de contrôlecontrele carpocapsede pomme(CP) sont dominées
par les insecticideschimiques(les hydrocarbureschlorés, carbamates,pyréthroÏdes,les
régulateurs
de croissancedes insecteset les organophosphates
tel que le Guthion,azinphosméthyl),qui, selon plusieursétudesépidémiologiques
ont des effets délétèressur la santé
et neurologique,
les perturbations
humaine(cancers,affaiblissement
du systèmeimmunitaire
du
De plus,les populations
systèmeendocrinien)
et I'environnement.
de CP résistentde plus en
plus aux pesticideschimiques(Dunleyet Welter,2000; Boivinet al., 2001;Sauphanoret al.,
et naturellesutilisantdes parasites,
2006).Faceà cela,les méthodesde contrôlesbiologiques
des prédateurs,des piègesà phéromones,et des insecticidesmicrobiens(bactéries,virus,
fongicides)pour lutter contre le CP (Laceyet Siegel,2000; Lacey et Unruh,2005) ont été
(Cydia
Parmi ceux-ci,le contrôlebiologiquepar le virus du granulovirus-CpGV
développées.
pomonellagranulovirus)s'est avéré le plus efficacecontre le CP (Brar ef al., 2008) et le plus
sécuritairepour l'environnement
et les autres organismesbénéfiquespour la biodiversité
(loriattiet Bouvier,2000; Reuvenyet Cohen,2007).Ce bioinsecticide
est produiten infectant,
par des granulovirus,des larves du CP élevéessur des diètes spécifiqueset commerciales.
Malheureusement,
le coût de la dièteest exorbitantà causedu prix élevé de ses ingrédients
qui
(farinede soja, levure,germe de blé, vitamine,sels minérauxet agentsantimicrobiens)
représentent
sont essentielspour la
35% du coût de sa formulation.Pourtant,ces ingrédients
croissancedu CP, compte tenu de leur potentielnutritif (Protéines,glucides,lipides et
minéraux).Le coût de la diète influenceaussi celui du Baculovirus,
car dans la plupartdes
procédésde production,
dépendaussidu prixélevéde la diète
4Oo/o
du coût des biopesticides
qui est élevé,soit 110$/ Kg pour la compagnieBioTeppInc.
et ausside son tarifd'importation
du Canada (Brar ef at., 2OOB).Ce schéma typique est celui de toutes les compagnies
spécialisées
dansla production
du biopesticide.
Ainsi, la nécessitéde trouver un substratnutritiféconomiqueet disponiblepour remplacer
certainsingrédientsde la diète afin de réduireson coût s'impose.Ainsi, les étudeseffectuées
sur les eaux usées et les boues d'épurationont montré que ces rejets sont des substrats
afternatifsvalables,du fait de leur potentielnutritiftrès riche (Vidyarthiet al., 2002; Brar et al.,
2006; Barnabéet a1.,2009;Vu ef a/., 2009) et prochede celui des composantsde la diète
standard.
ou
Par définition,une diètepour l'élevaged'insectesest définiecommeun alimentsynthétique
à la nutritiondes insectes
semi synthétiquede naturevégétaleou animalequi est indispensable
(Laceyet Shapiro,2003;Sauphanoret a|.,2006).La plupartdes insectessont incapablesde
synthétisercertains nutrimentsnécessairesà leur croissance(Lacey et Unruh, 2005). Ces
nutrimentssont fournispar la diète.À cet effet, les diètes produitesà partir des rejetsdoivent
posséderune rhéologie(viscosité),des tailles de particuleset un potentielnutritifproche ou
meilleurque ceux de la diète standardpour rentabiliserl'élevagedu carpocapsede pomme,C.
pomonella.Pour atteindrecet objectif,les rejets utilisés pour la productionde la diète sont
hydrolysés,lyophiliséset broyés.
La valorisationdes eaux usées agroindustrielleset des boues d'épurationcomme matière
premièrepour la productiondes biopesticides,
et des
des engraisbiologiques,des bioplastiques
enzymesest une approchenovatriceet durablede la gestiondes boues (Yezzaet al., 2005;
Ben ef al., 2007). Toutefois,la faible biodisponibilitédes nutrimentsdans ces rejets est un
facteurlimitantpour la réutilisationdes eaux uséeset des boues comme matièresalternatives
dans la bioconversionen produits à valeur ajoutée (PVA). En effet les nutrimentssont
insolubleset de plus piégés dans un complexe des matièresen suspensions(agrégatde
matières organiques,polymères extracellulaireou PEC, cellules et débris cellulaires)où
adsorbés sur leur surface. Le processusde prétraitementphysique permet de solubiliser
partiellementla matière organique des rejets, de modifier les propriétés physiques et
rhéologiqueset par conséquentd'augmenterla biodisponibilitédes nutrimentsdes rejets
(Barnabéet al.,2009;Pham et al.,201O).L'hydrolysesimple,alcaline,thermiqueet thermoalcaline(Vlyssides,2004; Verma et al., 2OO7;Barnabéet al., 2009) et les mécanismesde la
lyophilisation(processusde séchage) (Roux, 1994) sont les prétraitementsutilisés pour
augmenterla biodégradabilité
et la biodisponibilité
des nutrimentsdans les rejetset les diètes
alternatives.
Compte tenu du potentielcommercialen produit en valeur ajouté (PVA) des eaux usées
agroindustrielles
et des boues d'épuration,le taux des contaminants(les métaux, les
2
pathogènes
et les polluantsorganiques)
contenusdansces rejetsdoiventrespecterles normes
internationales
en vigueuravantleur utilisation
(Harrison
en industrieset dans l'environnement
et a|.,2Q06).
En outre,la rhéologiedes diètesd'insectesn'a jamaisété évoquéedans la littérature.
Aussi,
l'étude de la viscosité(la résistanceà l'écoulement)et des tailles de particulessont des
paramètresimportantspour définirla textureet la compositionphysiquedes diètes.En effet,
jouent un rôle clé dans I'amélioration
I'hydrolyseet la lyophilisation
de la compositiondes
diètes.Car ce prétraitementdes eaux uséeset des boues a été déjà utilisédans la littérature
pour fournirun excellentmilieu rhéologiquepour la productionde biopesticides
de Bacillus
thuringiensiset des agentsde biocontrôleTrichodermasp.(Vermaet a|.,2007).
L'optimisationdes procédésde prétraitement(hydrolyse)a été effectuéeen utilisantun plan
expérimental
simplecomposéde codes.L'effetdu prétraitement
d'hydrolysea été évaluépar
(glucide,lipide,protéineet métaux)et de la biodégradabilité
I'augmentation
de la solubilisation
(réductiondes solidestotaux-ST,de la matièreen suspension-MES,
de la viscositéet de la
tailledes particules)
des rejets.
.
Le chapitre1 présentedans la premièrepartie la synthèsede la recherchequi couvre
certainsaspectsde la productiond'une diète économiqueen utilisantles eaux uséeset les
boues comme agents nutritifspour l'élevagedu carpocapsede pomme (CP); l'étudede la
rhéologie et de la taille des particulesdes diètes alternatives;I'hydrolysedes rejets
agroindustriels
sélectionnéspour améliorerle potentielnutritifet la rhéologiedes diètesafin
quitraitede la
d'améliorer
l'élevagedes larves.La deuxièmepartieest la revuede la littérature
biologieet des caractèresde C. pommonela,de la définitionet des caractéristiques
de la diète,
et des effetsdu prétraitement
d'hydrolysesur la biodégradabilité
des rejetsagroindustriels.
La
troisième partie décrit les hypothèsesscientifiques,les objectifs de la recherche et les
discussions
des résultatsobtenus.
Originalité de la thèse
Ce travailfournirade nouvellesconnaissances
en bioconversion
et sera une référencepour le
développement
de procédésde productionde PVA qui utilisentla biomasserésiduellecomme
substratde base. Ce travailcontribueraà faire des boueset des eaux usées des industries
pourdemain.
agroalimentaires
une sourcenutritivealternative
Organisation de la thèse
À la suite de ce chapitrede synthèse,les objectifsspécifiquesde cette thèse sont traités à
traversdes articlesscientifiquesprésentéspar les 3 chapitressuivants:
o
Le chapitre2, composéde trois parties présentéessous formes d'articlesde recherches,
traitede la conceptionde la diète alternativeà partirdes eaux uséeset des bouesd'épuration.
La première partie concerne la caractérisationet la sélectiondes rejets agroindustrielset
municipauxutiliséscomme agents nutritifsde la diète servant à l'élevagedu carpocapsede
pomme(CP). La deuxièmepartietraite de I'influencedes propriétésphysiques(La viscositéet
la tailledes particules)et chimique(pH et humidité)des diètesproduitessur la croissancedes
de la
farvesdu carpocapsede pomme,C. pomonetta.LatroisièmepartieprésenteI'optimisation
productiondes diètes alternativespar la méthodologiedes réponsesde surface (MRS) afin
d'améliorer
l'élevagedes larvesdu CP.
o
Le chapitre 3 composé d'une seule partie, présente sous forme d'article de recherche
I'influencedu prétraitementd'hydrolysedes rejets sur le potentiel nutritif et les propriétés
physiquesdes diètesproduitesen vue d'améliorer
de pomme.
.
Le chapitre4 composéd'une seule partie,discutede I'impactde I'activitéenzymatiquedes
larves élevées par rapport à la digestionde la diète et à I'assimilationdes nutrimentsqui
permettrad'établirun bilande massenutritifde ces larvesélevées.
o
Enfin,le dernierchapitrerapporteles conclusionsdécoulantdes résultatset discussiondes
objectifsde cette thèse. Cette partie est suivie par des recommandationsproposéespour
amélioreret optimiserles résultatsfinauxde cetteétude.
I:
CHAPITRE
SYNTHESE
Partie1 Revuede littérature
1.1 Le Garpocapsede pomme
1.1.1 Définition,structure et biologie
Le carpocapsede pomme (CP), C. pomonellaLinnaeus(L.), est un papillonde petitetaille
(Figure 1.1b) de la famille des Tortricidésqui compte plus de 8000 espèces nuisibles
(Erlandson
se développeà l'intérieur
et Goettel,2007).La larve(Figure1.1a)de se lépidoptère
des fruitsen causantd'importants
dégâtspendantles étés chaudset humides(Welter,2006).
Natif de I'Europeet d'Asie, ce lépidoptèrea été introduiten Amériquedu nord vers 1750
permetde réduire
(Welter,2006;Laceyet Unruh,2007). Chez le CP, la diapauseobligatoire,
(Knoxef a/.,
la croissance
afinde s'adapteraux conditionsdéfavorables
et I'activitémétabolique
classiqueet la descriptionstructuraleet
1994; Gordh et Headrick,2001).La classification
de façondétailléeau Tableau1.1.
sontprésentées
biologique
de ce lépidoptère
Figure1.1:lmagesd'une Larve(a) et des papillons(b) de Cydiapomonella
Tableau 1.1: Description,Biologie et cycle de développementdu carpocapsede pomme
Stades
o
o
5
tt
a3
I
o
o
o
o
È
g
at
o
J
o
o
p
(!
o
s
()
Description
Petite
taille(10mm)
Gris-bruns;
Ailes
grises(16antérieures
19mm);Ailes
postérieure
brunes
rougeâtres;2
antennes
surla tête
Biotosie
1 5 à l S j o u r sd e
crorssance;
Féconditéde 30 à
70 æufs: la 2è
générationa
une féconditéde
100æufs
Incubationde 18
Formede disques
joursà 15"Cet de
(1ovoïdes
translucides
joursà 25'C;
1,3mmdediamètre); 9
Eclosentfin mai
ou"!ilIij,i"",
Auteurs
Actifau crépusculeà
15-16'C(avrilà
septembre);le mâle
voleen 1et;le climat
influencele
développement
Welty,1992;
Duval,1994;
Hullef
al.,2007
par
Disposés
groupesde3à20
surlesfeuilles,
rameaux
et lesfruits
desvergers
Robertset
Hagley,1986;
Caprileet
Vossen,
2005
1 6 à 2 0 m md e l o n g ;
rosepâleà rouge;une
tête brunefoncée;
Corpsformé de
segmentsportantde
fausses-pattes
abdominaleset des
pattesanalesur la
plaquethoracique;
Naità la surfaceet croît
dans les fruits.4 ou 5
stadeslarvaires.les
3 à 4 s e m a i n e s d e larvessont blanches
pourle stade1-2 et
croissanceselon
les températures
roseDourles autres
stades;font leurs
coconssous l'écorceoù
les débris.
10à 12mm,Brun
jaune,contenue
dans
uncoconsoyeux
Dure20 à 30jours
selonla
température
débutede l'hiveren
avril,se nymphoseet
donnentdes papillons
de 2êt" génération,où
entrenten diapause.
Welter,2006;
Alsonef a/.,
2010
Welter,2006;
Alstonef a/.,
2010
Tableau1.2: Classificationclassique du carpocapsede pomme
Règne
Embranchement
Classe
Sousclasse
Super-ordre
Ordre
Sousordre
Famille
Animalia
Arthropoda
lnsecta
fterygota
Endopterygota
Lepidoptera
Microlepidoptera
Toftricidae
Sousfamille
Olethreutinae
Tribu
Laspeyresiini
Genre
Espèce
Nombinominal
Cydia
Pomonella
CydiaPomonel/a(Linnaeus,1758)Laspeyresia
1.1.2 Distribution géographique
Natifde l'Europeet de l'Asie,le CP a été introduiten Amériquedu nordil y a 200 ans (Alstonef
varieselonles saisonslocales,la latitude,
al., 2010).Chaqueannée,le nombrede générations
diffèrentde I'Amérique
I'altitudeet la plantehôte (NormesOEPP,2001).Ainsi,les générations
(1 à 3) (Erlandson
et
du nord(1 à2) en Asie (1 à4) en passantpar I'Europe(1 à 3) et I'Australie
prédateurs
des larvesqui hibernentsousl'écorce.
Goettel,2007).Les oiseauxsontd'importants
Les libresmouvementsdes fruitsfrais entre les pays permettentaux insectesde s'étendreaux
régions non infestées(Mattediet al., 2006). Bien que son expansionen Afrique (Algérie,
Brésil,le
Égypte,Maroc,Afriquedu sud, Tunisie,Zimbabwe),en Amériquedu sud (l'Argentine,
le Pérou,I'Uruguay),
en Amériquedu Nord(Canada,U.S.A,Mexiquedu nord
Chili,la Colombie,
Azerbaïdjan,Chypre,Inde (HimachalPradesh)lran, lraq,
et central),en Asie (Afghanistan,
lsraë|, Kazakhstan,Lebanon, Pakistan,Sud de la Sibérie (Russie),Tadjikistan,Turkie,
Turkménistan,
Ouzbékistan,
Zhejianget Sin-KiangUigur(Chine)),en Europe(fous les p.ays),
en Océanieet Australie(Australie,NouvelleZélande)est limitéepar plusieursméthodesde
luttes(Gonzà\e2,2005),
cet insectedemeuretoujoursun fléau pour les culturesde pommesà
aux pesticides
chimiques
causedu nombrevariablede ces générations
et de sa résistance
(Figure
utilisés
1.2).
Figure 1.2: Distributiondu carpocapsede pomme de CMISS(Codling moth information support system).
10
1.1.3Symptômes
et dégâts
des larvessur le
Le CP causedes dommagesénormesparmiles hôtesciblés.Les infestations
fruit sont caractériséespar des trous colmatésavec des déchetsbruns (excréments) rejetés.
Les dégâtscauséssont de 2 types:1) les piquresprovoquéespar l'entréedes larvessur une
courtedistancedans la chaire;et 2) les profondstunnelsproduitsquandla larvepénètredans
la chairedu fruit pour se nourrir.Si ces larvesrestentincontrôlées,les dégâtscausés peuvent
atteindre20 à 90o/odes fruits et 80 à 100% de ravages des récoltes.Soit 80% pour les
pommes,60% pourles poireset 10-15%pourles noixdes vergersinfestés(Caprileet Vossen,
2005).Les dégâtssont aussicauséspar des cicatricesvisibleslors de la cueillettedes fruits.
indirectedes fruits (Stelljes,2001). Les dégâts plus
Ces trous favorisentla contamination
sévèreslors des climatschaudsoù le CP obtientplus de générationspar an (Welty,1992),
diminuentla valeurdes pommessur le marchédu commerceet affectentl'économiedes pays
producteurs.
11
1.1.4Moyensde lutte
Tableau1.3:Les différentesluttescontresles insectesravageurs
Moyens
de lutte
v,
o
I
.g
.s
Insectes
Cibles
n^_^-r-.r^Description
Â..--a^--r
Avantages
Pulvérisations
Carpocapse
d'insecticide
Assezutiliséen
de pommes
(hydrocarbure
agricultureet en
et autres
chloré,
forêt;Faiblemaininsectes
organophosphoré,
d'æuvre;
ravageurs
carbamate,
pyréthroTdes,
et les
régulateursde
croissance)
6
r4
Rendementélevé;
coût
acceptable
Ë
E
()
h:ÂÂ..^-+--^
Désavantages^
Incompatible
avecd'autres
méthodes;
Risquesélevés
pourla santéet
I'environnement;
Énergieélevée;
Apparitionde
résistanceschez
I'insecte
È^c,
Références
Hardieef a/.,
1997;
Dhadiallaet
al. 1998;
Vincent,
1998;
Reuvenyet
Cohen,2007
o
U,
s
o
o
I
tF
b
e
.9
o
E
o
I
x
o
v,
È
.9
tt,
È
È
0
o
insecticides
microbiens,tel que
Carpocapse
le Bf (Dippel,
de pommeet
Javelot,Biobit,
autres
Crymax),le CpGV
insectes
(Virosoft,Cyd-X,
ravageurs
Carpovirusine)
et
le spinosad;
Insectidesvégétaux
Carpocapse Les phéromones
pourempêcher
de pommeet
l'accouplement
autres
des
papillonspar
insectes
ravageurs
I'odeuren
trompantles mâles
t
.g
g
sG
tt
t4
q)
Carpocapse
de pommeet
autres
insectes,
ravageurs
Compatibleavec
les autres
méthodes;
SécuritéÉbvé;
Faibleénergie;
Bon rendement
élimine80% des
larveset 95% des
trous des pommes
Vincentet
Coderre,
Forteapplication 1992;Guillon
(3 à 10jours)
et Biache,
pourêtre
1995:
efficaces;
Charmillotef
Main-d'æuvre
al.,20O0;
Ébvée
Vincentet
Panneton,
2001
Efficaceavecles
substances
synthétiques
(lsomate
C+,
lsomateCTT,
NoMate,
CheckMate)
Caprile
et
Vossen,
Coûteux;
2005;Alston
utilisation
abusif
et al.,
pour
inefficace
2007;Hansen
petits
les
et
vergers;
Anderson,
2006
L'élimination
des
écorces,
branches,
et desfruitsjustes Moinscouteuxet
aprèsla récoltepour pastoxiques
Pas
détruirelessources
d'énergie
de chrysalides,
larves,d'æufs
12
Mainsd'æuvres
élevées
Hall-Beyeret
Richard,
1989;Duval,
1994;
Pannetonet
al.2000:
Tableau 1.3: Les différentesluttes contres les insectes ravageuns(suite)
Movens ---ild
de
Insectescibles
Description
Avantages
Désavantages
Références
o-
Carpocapsede
pomme,la
tordeusede
chenilleet
autres insectes
Forcespourenlever
les insectes
-lnstallation
des
cartonssur l'arbre
pourrecueillir
les
larves;ensachage
des fruits
Compatible
d'autres
méthodes
-Sécuritéet
rendement
élevé.Faible
énergie.
Faiblezone
traitée
FaibleApplication.
Main-æuvre
élevée.
énergieélevé
rendementfaible
-Négligeable
sur
le Marché
R . J . A . E1. .9 9 1 :
Welty,1992;
Judd ef al. 1997 :
Pannetonef a/.,
2000; Laceyet
Arthurs,2005;
Kuhrtef a/.,2006
(,
.g
Carpocapsede
pomme
de
Pulvérisation
liquidesattirantLes
papillons
Compatibleavec
les autres
méthodes
Énergieet coût
élevés;pratique
non efficace
Carpocapsede
pomme
contrôledu
carpocapseà I'aide
de la lumière
Comoatible
avec
lesautres
méthodes
Énergieet coût
élevés;Pratique
non efficace
Carpocapsede
pommeet
autresinsectes
lâchersde
prédateursou
parasitesdans une
régionoù il n'y a
oas de contrôle
-Faibleénergie
-Compatible
d'autres
méthodes
-SécuritéÉbvé
o
.g
tt
E
Ë
a.
(Ù
(,
€
3I'
o)
ùl
Ë
o
q)
'Èx
o
.E
14
lt,
so
q)
r
o)
o
o
a
q)
(O
.b
Carpocapse de
pomme
0
g
o
.o
Lâchers d'enemies
naturelspar saison
pourrétablir
l'éouilibre
- Faible
énergie
-Compatible
avec aulres
méthodes
-SécuritéÉbvé
productionet
libérationd'enemies
naturelsoourle
contrôleraoidedes
insectes
- Peu de
Machine
- Pas
d'énergie
o
Duval,1994
Caprileet
Vossen,2005
Rogeref a/.,
faiblesApplication
1995;Kienzleef
Main-d'æuvre
élevée
a1.,2002;
Rendement
Reuvenyet
Variables
Cohen,2007
faiblesapplication;
Main-ceuvre
Élevée;
Rendement et
sécuritéVariables
Vincent
et
Coderre, 1992;
Giroux et al.
1994; Kienzle et
a|.,2002
o
o
E
€
o
Carpocapsede
pomme
13
sciencerarement
prévoyante,
maind'ceuvreélevée
rendement
Variables
Duval,1994;
Reardonet
Berkett,2003;
Alstonef a/.,
2010
1.2Baculovirus
1.2.1 Délinition et structure
Dans le soucide protégerles vergerset les forêtscontreles insectesnuisibles,et de réduire
I'utilisation
des insecticides
chimiques,des agentsbiologiquesmicrobiensont été développés
(Huber, 1986; Wood et Granados,1991). Parmi ces agents, les granulovirus(GV), très
pathogèneset sélectifspour le CP sont utiliséspour luttercontrece ravageur(Laceyet al.,
Ce virus,de 30-60nm de diamètreet 250-300nm de longueur,en
2005a;Weedenet a1.,2008).
forme de bâtonnet,de la famille des Baculoviridae,qui est diviséeen deux sous-familles:les
Eubaculovirinae avec les Nuc/eopolyhedrovirus(NPV) et les Granulovirus (GV), et les
Découvertpour la 1è'"fois dans les larves mortesdans un verger mexicain
Nudibacutoviridae.
en 1960 (Tanada,1964),seule I'espècedes Granulovirus(GV) est utiliséepour infecterCydia
pommonella.Ce qui a conduità la créationdu nom <Cydiapomonellagranulovirus(CpGV)>
(Federici,1997; Ballardet al., 2000).Ce Virus à ADN bicaténairea son nom qui dérivede
(granules)
granulairedes occlusions
du manteauqui protègele virion
de protéiques
I'apparence
du
(Figure1.3) (Helsenet al., 1992;Arthurset Lacey,2004). Le virion,particulecontagieuse
Baculovirus,est protégéepar un manteaude protéine(granulineou polyèdrine)qui le rend plus
résistantaux conditions(chaleuret pH) de I'intestindes insecteset aux facteursabiotiques
(Carruthersef a/.,
(l'UV,la températureet I'humidité),
et plus persistantdans l'environnement
1988;Coryet Myers,2003;Laceyet al.,2OO4).
Virion
INucléocapsides
enveloppéesseulesl
INucléocapsides
enveloppées
groupel
Corps
d'occlusion
(Granuline)
Coros ' d'occlusion
(Polyèdrine)
Nucléopolvhédrovirus
Granulovirus
Figure 1.3: Représentationschématique des nucléopolyhédrovirus(NPV) et d'un granulovirus (GV) de la
tordeuse de bourgeon d'épinette(Modifiéde la source: Basil, 2003).
15
1.2.2Cycled'infectionet productioncommerciale
du Baculovirus
Chez les lépidoptères,les Baculovirusinfectentseulementles larves pendant la phase de
I'alimentationet formentdes corps d'occlusion(CO) qui contiennentles virions infectieux.Les
corps d'occlusionse reproduisentà I'intérieurdes cellules intestinalesou graisseusesdes
lépidoptères,après ingestiondu Baculovirus(Cory et Myers, 2003). Parfois,la présencedes
nucléopolyhédrovirus(NPV) ou des granulovirus(GV) est observée chez les chrysalideset les
adultes.Pour la formulationcommercialede CpGV, les larvesnéonatesdu CP exposéesau
traitementde CpGV s'infectenten ingérantles corps d'occlusionsprotéiques(Ballardet al.,
2000; Cossentineet Jensen, 2004; Lacey et al., 2005b). Les virions ingérés,se multiplient
directementdans I'hôteinfectési celui ci est sensible,mais restelatentchez l'hôtenon sensible
(Weedenet at.,2Q08).La réussitede I'infectiondépendde I'invasionet de la reproductiondu
Baculovirusdans le corps de I'hôte(DeFillippiset Villarreal,2000)(Figure 1.4). Les larves
néonatalespeuventaussi être infectéesvia les æ.ufscontaminéspar le virus lors de l'éclosion
(Laceyet Arthurs,2005).
Cellulesépithéliales
Virusen
bourgeon
Corpsocclusions
Figure 1.4: Diagrammedu cycle d'infection du Baculovirus
La LDuo du CpGV pour les larvesnéonatalesde CP est estiméeà 2 granulesvirales/larve
(Huber,1986).SelonSteinekeet Jehle(2004),leniveaude contrôleacceptabledu carpocapse
de pommes(CP) est observéseulementaprès une applicationabondantedu virus 1101'à
13
10 granules/ha).Chez'certainescompagnies(ex. Biotepp),on obtient en moyenne 10e
16
granules/larves
aux produitschimiques,les
et 60 larvespar barquettede diète.Contrairement
pour I'environnement
contrôlesde Baculovirusprésentésau Tableau1.4 sont plus sécuritaires
aux autresméthodesde contrôle.Car les Baculovirus
et la santéhumaine,et pluscompatibles
à
sont incapablesde reproduiredans I'estomacà pH acide (1,7)des humains,contrairement
l'estomacà pH basique(9) des larvesde C. pommonellaqui est favorableà leur croissance.
ont la capacitéde s'adapteraux mutationsdes insecteshôtesafin de mieux
Ces biopesticides
contrer leur résistanceaux virus. Les Baculoviruspeuvent remplacer80% des insecticides
et en foresterie.
chimiquesactuellement
utilisésen agriculture
Tableau1.4: Baculovirus utilisé comme insecticidebiologique dans les vergers
Produits
Produits
Virusutilisés
Fournisseurs
Virusde la granulose
de mite
Pomme,poire,
Cydiapomonella
noix, prune,
granu losis virus (CpGV)
Coings,Abricots,
Pêches,
CpGV
Amandes,Nèfles,
Oranges,
CpGV
Pruneaux,
Noisetiers
CpGV
Cyd-X
ThermoTrilogyCorp.
2000
Carpovirusine
NovartisCrop Protection
Granupom
BioBestBiologicalSystems.
Madex
AndermattBiocontrolAG.
Virosoft
BioTepp
CpGV
17
1.3Dièted'insectes
1.3.1 Définition et Historique
La dièteest un mot communément
utilisépourqualifierle régimealimentaire
des êtresvivants
dans le but thérapeutique
et hygiénique.La diète d'insecteest un alimentvégétal,animalou
synthétiquede constitution
chimiqueou naturelleutiliséepour l'élevagedes insectesdans le
cas de cette étude.Cet alimentpeut être une source riche en élémentsnutritifs(protéines,
glucides, lipides, vitamines, minéraux,eau, etc.) et non-nutritifs(phénols, polyphénols,
glucosinolates,
monoterpènes,
alcaloïdes,etc.) (Cohen,2001).Ces élémentsdéterminentla
qualitéde la dièteet par conséquentla santéde l'insecte.
Les insectes élevés sur des diètes artificiellessont utilisés comme agents de contrôle
biologique(Knipling,1979),comme nourrituredes autresanimaux(Versoiet French,1992),
protéinesrecombinantes
(Hugheset Wood,1998)et comme
commeproduitspharmaceutiques,
(DeFoliart,
1999).
nourriturepourla population
L'élevagedes insectesa commencédepuis longtempsavec celui du ver à soie Bombyxmori.
Mais, I'histoirede l'élevagedes insectessur les diètes synthétiquesà débuté depuis très
longtempsavec la diète artificiellede Bogdanow(1908) pour Calliphoravomiton'a(L.). Cette
dièteétaitcomposéede peptone,d'extraitde viande,d'amidonet de minéraux(Singh,1977)en
partie.L'analysede la compositionbiochimique
des protéines(l'acideaminé),lipides,glucides
et minérauxde la diète permet d'avoir une connaissancefondamentalede la physiologie
de I'insecte.Ainsi, pour House
digestiveet en donnantun aperçudes besoinsnutritionnels
(1974),basée,en grandepartiesur le travailempirique,la production
des diètesimpliqueI'ajout
de substancesnutritivessélectivesqui varienten quantitésselonles espèces.Car les insectes,
commetous les autresêtresvivants,ont besoinde se nourrirpoursurvivre.
PourArijs et De Clercq(2004),lesdiètessont de 3 types:les diètesoligidiquesconstituéede
fractionorganiques(tel que la viande et les végétaux);la diète holidiquedéfinie par les
composantschimiques(acidesaminés,acidesgras,sucres,les vitamineset les antibiotiques)
et la diète méridiquequi est une diète holidiquebasée sur une où plusieurssubstances
chimiquesou naturellesinconnues(la levure,le foie de bæuf...).SelonCohen(2004),ladiète
organiquesou non qui constituentI'alimentdes
indiquetoutes les substancessynthétiques,
insectes.
19
1.3.2Diètesstandardsou conventionnelles
de pommeet des
La piupartdes diètesconventionnelles
utiliséespourl'élevagedu carpocapse
autreslépidoptèressont préparéesà partirde composantsnaturels(viandede bæufs,æufs ou
jaune d'æufs),de substancesemi-synthétique
comme la farine de soja, les germesde blé, la
levurede bière,d'haricot,de la gélose (agentgélifiant)et des additifssynthétiquestels que le
les sels minéraux
sucrose(glucide),les vitamines(vitamines
vanderzan'tet I'acideascorbique),
(mixturede sel wesson),les agentsde conservations(le méthyleparabènehydroxy-benzoate,
acide ascorbiqueet I'acidesorbique),et souventla fibre de soja décortiqué(agent absorbant
d'eau)qui améliorela texturede la compositionde ces diètes(\Mggins,2004).Ces composants
présentésdans la section précédenteet définies dans le Tableau 1.5, dispendieux,peu
et
disponibleset pas souventde qualitéspeuventêtre remplacéspar les rejetsagroindustriels
pourla préparation
pluséconomique:
municipaux
d'unediètealternative
1.3.3 Diètes alternatives ou non conventionnelles
La productionde la diète d'insectesà partir des rejets solides agroindustrielsn'a fait I'objet
d'aucunerechercheau niveauscientifique
et industriel.Néanmoins,les agentsde biocontrôle
(Bacittusthuringiencis-Bf,
et des champignonsB. bassianaet Tichoderma)sont produitesà
partir de plusieurssubstrats(déchetsde riz, de canne à sucre et de jus de fruits, amidonde
tapioca et I'huilevégétale)à travers les centresde recherches(ex. Centre de Reproduction
d'Entomologie
et d'Entomopathogène-CREE
de Cuba) et les industries(DossierBiocontrôle,
2005;Adjallêet a1.,2007;
Vermaet a\.,2007).
Par contre, les eaux usées agroindustielles
et les boues d'épurationmunicipaux,localement
disponibleset facilesà manipuler(Tyagiet al., 2002; Lamontagne,2004;Yezza,2005) ont
permis de produiredes biopesticides(Baciltusthuingiensis-Bt,B. bassianaet Tichoderma),
(Braret al.,20O6;
des biofloculants
et des bioinoculants
Adjalleet at.,2007;Vermaet at.,2OO7)
économiquesen industrieet dans les laboratoires
commecelui de I'INRS-ETE.
scientifiques
Fort de cette expertise,ces rejets,à cause de leur potentielnutritiftrès élevé en protéines,en
polysaccharideset en lipides (Vidyarthiet al., 2002; Brar et al., 2006; Verma et al., 2007;
Barnabéet al., 2OO9)sont utiliséscommeun milieunutritifalternatifà certainscomposantsde la
diète conventionnelle.Les diètes alternativesont été utilisées pour les tests d'élevagedu
20
carpocapsede pomme Cydia pomonella en vue de produire le bioinsecticideà base de
Baculovirus.
1.3.4 Les composants nutritifs des diètes d'insectes
Les composants(farine de soja, extrait de levure, germe de blé, viande de bæuf...)
habituellement
ajoutés à la diète comprennentles glucides,les protéines,les lipides,les
vitamineset les minéraux(Tobaet Howell,1991;Hansenet Anderson,2006).Les autres
des stabilisants
et des agentsgélifiants
ingrédients
ajoutésrégulièrement
sontdes émulsifiants,
qui sont considéréspar Cohen (2004) comme les ingrédientsles plus vitaux des diètes
d'insectes.Les agents de conservation(antimicrobienset les antioxydants)et les additifs
par les
(composésphénoliques,
très importants,sont recommandés
terpenoides)
flavonoïdes,
entomologistes
et les chercheursdes sciencesalimentairesdans la productiondes diètes
(Carrollet a\.,1997;Johnsonet Felton,2001).La sectionprécédenteet le Tableau1.5 discute
et du rôlede chaquenutrimentprésentdansla diète.
de I'importance
Protéines
La plupartdes insectesont besoind'unecertainequantitéde protéinesdansleurdiètepourune
Ces protéinesvarienten quantitéet en
meilleurecroissanceet une meilleurereproduction.
qualité selon I'espèceet sont importantescomme structureréceptricede transportet de
stockagedes enzymes(Chapman,1998).Beaucoupd'insectesdigèrentles protéinesdurant
leur alimentation
en vue d'obtenirles acidesaminés.Haydak(1953)a montréque les blattes
ont une croissancelente,maisune longévitéprolongéelorsquela teneuren protéinede la diète
est restreinte(49 et78o/o).Certainsinsectesutilisentaussi pour leur longévitéde survieune
des
faiblequantitéde protéine(22 à 24 %). La plupartdes insectesfemellesadultesnécessitent
protéinespour la maturitéde leursovaireset de leursæufs (Genc,2006).Les insectesmâles
adultesn'ontpas besoinde protéinepour la maturitéde leur sperme.En général,les besoins
(Nation,2001).
nutritionnels
changentavecl'âge,le sexeet le stressphysiologique
Les acidesaminés(aa) essentiels(arginine,histidine,leucine,isoleucine,lysine,méthionine,
phénylalanine,
thréonine,tryptophaneet valine)qui ne peuventpas être synthétisésoù sont
synthétisésen quantitéinsuffisantepar les insectes.Ces acides aminés (aa) doiventêtre
pour la croissanceet la
des insectes,car ils sont indispensables
apportéspar l'alimentation
de la
morphologiede ceux-ci(Cohen,2004). La tyrosineest crucialepour la sclérotisation
pourla synthèsedes pigments(Genc,2006)et l'acidey-aminobutyrique
cuticule,le tryptophane
21
et glutamatesont connus comme étant des neurotransmetteurs.
La proline est essentielle
commesourced'énergieet la croissancede plusieursespècesde diptères.L'acideAspartique
et l'acide glutamiquesont importantspour la croissance Phormia sp. et B. mori (Chapman,
1998).Par conséquent,les substratsnutritifsutiliséspour remplacerles ingrédientsde la diète
standard,afin de réduireson coût, doiventavoir une concentrationélevée en protéinespour
rentabiliser
la culturedu carpocapse
de pomme.
Glucides
Les insectes utilisent les glucides comme matériel de construction(la cuticule contient un
polysaccharide
appelé chitine)et comme meilleuresource d'énergie(Chippendale,1978;
Cohen, 2OO4).Selon House (1974), les glucides utilisésdans les diètes sont spécifiqueset
facilitentla digestionintestinaledes insectes.Un glucidefonctionnelpeut apparaitrequelque
fois comme un non fonctionnel,s'il n'est pas efficacementingéré. Ceci peut être le cas de
I'absencedes autres substancesphagostimulatrices
comme le sucrose(Nation,2001). Les
glucidessonttrès importantspour les insectes,mais ne sont pas essentiels,car ils peuventêtre
synthétisés
à partirdes lipidesou des acidesaminés(Nation,2001).Les glucidespeuventêtre
convertisen lipideset peuventaussicontribuerà la productiondes acidesaminés(Vandezant,
1974).
Les glucides, constituant12,9o/ode la diète standard,ont une importancenutritivede la
compositiondes ingrédientsutiliséspour la productionde la diète. L'utilisation
des glucides
dépendde l'habilitédes insectesà hydrolyserles polysaccharides
et la digestiondes structures
plus complexes (Genc, 2006). Chez certains insectes, du genre Tenebio, Ephestia,et
OryzaephilusTenebriosp., la croissances'arrêterasi le contenude glucidereprésentemoins
de 40 %odela diète. La croissancede I'insecteest meilleuresi le contenudes glucidesatteint
7Oo/ode la diète(Chapman,.
1998).
Les larvesd'abeillesont besoinde glucidepour se transformeren chrysalides
(Nation,2001).
Chez certains insectes, la larve et I'adulte peuvent utiliser les glucides différemment.Par
exemple,la larve d'Aedesspp. utiliseI'amidonet le glycogène,mais I'adultene peut pas les
utiliser(Chapman,1998). Les Lépidoptères,des Orthoptèreset certains Homoptèreutilisent
aussibienles glucidesque les lipidespourfournirl'énergiepourle vol (Nation,2001,Chapman,
1998).Par conséquent,les substratsnutritifsutiliséspour remplacerles ingrédientsde la diète
standard, afin de réduire son coût, doivent avoir une concentrationélevée en glucide et
contribuerà améliorerl'élevagedu carpocapse
de pomme.
Lipides
Les lipidessont des composantsprincipauxdes cellulesqui se retrouventdans la diète des
insectes sous formes d'acides gras (nécessairespour la différenciationet la croissance)
(principalescomposantesdes parois cellulaires)et des
(Turunen,1979) de phospholipides
triglycérides(jouentun rôle fondamentaldans le stockagede l'énergie)(Nation,2001). Les
insectessont capablesde convertirles glucidesen lipides et de synthétiserles lipides
et
accumulésdans les tissusgras (Vandezant,1974).Plus de 50 espècesde lépidoptères
les acides
commesourcediététiqued'acidesgras polyinsaturés,
d'autresinsectes,nécessitent
(Nation,
2001).
et linoliques
linoléiques
Les papillons,déficientsen acidesgras,ont des défautsdans la formationdes aileset de leur
(Vandezant,1974).
à partirdes chrysalides
lorsde l'émergence
équilibrephysiologique
où
Tous les insectesont besoinde stérolsdans la diète,car ils ne peuventpas les synthétiser,
Un stérol
assezpoursatisfaireà leursexigencesphysiologiques.
ne peuventpas en synthétiser
est le précurseurpour synthétiserI'ecdy-stéroïdeà 27 carbonespour la mue de I'hormone
des insectesà muer.Ces insectes
Ainsi,le manquede stérolsaboutità I'incapacité
d'insectes.
dès les premiersinstants(Nation,2001).
meurenttypiquement
La faiblequantitéde lipidesou de stérolsdansune diète,chezI'insectefemelleadulte,aboutità
une réductionde 80 o/ode l'éclosiondes æufs, bien que la féconditéne soit pas affectée
(Nation,2001). La faible concentrationen lipides (6,3% de la diète) présentesdans les
composantsde la diètestandardmontreque les insectesutilisentune faiblequantitépour leur
de lipidesnon
croissance.Par exemple,0,57od'huilede grainede lin fournissesuffisamment
coûteux.
Vitamines
Les insectesutilisentune bonne source de 7 vitaminesdans leur alimentation:thiamine,
pyridoxine,
acidefoliqueet la biotine(Genc,
acidepantothénique,
acidenicotinique,
riboflavine,
pour le bon fonctionnement
et
2006).Mêmeen faiblequantité,ces vitaminessont essentielles
(Cohen,2004).L'étuded'une
la croissancede l'insecte,car celui-cine peut pas les synthétiser
espècede moustique,le Cutex pipiens,a montréson besoinpour les sept vitamines(Dadd,
1985). Ces Vitamines jouent un rôle de cofacteursd'enzymes catalysées par voies
La Biotineest reconnuecommeun cofacteurde plusieursétapesenzymatiques
métaboliques.
(Tu et
dans la synthèsedes acidesgras et un composantde l'enzymedu pyruvatecarboxylase
23
Hagedorn,1992).L'acidefolique est exigé pour la biosynthèsedes acides nucléiques.Le Bcarotèneest très importantdans la diète pour la pigmentationnormaledes insectes.L'absence
de B-carotèneréduitla mélanisationet les insectesne développentpas leurscouleursjauneset
vertesnormales(Chapman,1998).Pour cela, la morphologie
normaledes yeux des insectes
est affectéedurantleur croissance(Nation,2001). La vitamineE est exigéepour la reproduction
chez certains insectes et I'acide ascorbiqueest essentiel pour permettre une croissance
normaledes insectes(Nation,2001).
Les vitaminesreprésentant2,1o/o
de la diète standardsont essentiellespour la croissancedes
insectes.Par conséquent,elles sont ajoutéesdurant la préparationde la diète par certaines
vitaminessynthétiques(VitamineVandezant'set I'acideascorbique).Ces vitaminesne peuvent
pas être remplacéespar d'autressubstratsnaturelsqui en contiennentpeu (Vandezant, 1974).
Minéraux
Les besoinsen minérauxdes insectessont méconnuspar les industrielset les scientifiques.
L'étude de la compositionde la diète des insectes permet de comprendreque certains
minérauxcommele sodium,le potassium,
le calcium,le magnésium,
le chlorureet le phosphate
sont essentielspour la fonctiondes insectes(Nation,2001;Cohen, 2004).Le molybdène,une
partie de la xanthine déshydrogénase,est un ion métalliqueessentiel comme cofacteurs
d'enzymeet importantdans le métabolismede la purine des insectes(Nation,2001). Les
insectesont besoinsde peu (traces)de fer, de calciumet de sodium,maisd'une plus grande
quantitéde potassium(Nation,2001).
La mixturede sel Wessonutiliséecomme sourcede minérauxcontientune teneureélevéeen
Ca, Fe, et Na (Osbornet Mendel, 1932). Ce sel jouant un rôle importantchez les insectes,
participeparticulièrement
à la conductionde I'influxnerveux,à la contractionmusculaireet à la
rétentionde I'eaupar les organes.
Néanmoins,cette mixturen'est pas efficacepour maintenirle développementde la pyralede
maTssur une diète artificielle(Nation,2001). De plus, la teneurde Ca de cette mixtureest
toxiquepour Blatellagermanica(Gordon,1959).Par contre,la mixturede sel Beck supportele
développementde la pyralede mais (Beck et al., 1968) et des autres lépidoptères(Genc et
Nation,2004).
Les eaux usées agroindustrielles
et les boues municipalessont des composantsriches en
macro et micronutriments
(Frolundet al., 1995) qui peuventêtre utiliséescomme sourcesde
minérauxpour préparerla diète.Toutefois,ces rejetsne peuveniprobablementpas remplacer
24
En effet,
qualitativement
les minérauxfournispar les ingrédientsde la diète conventionnelle.
(mixturede sel Wesson)et complexeont
utiliséssousformesynthétique
ces sels normalement
pas le coÛtde la diète.
un coûtd'achatqui n'influence
Antimicrobiens
(antibiotiques)
sont importantsdans les diètes,car ils contribuent
Les agentsde conservations
Ces agents participentau bon
à leur stabilitéet leur protectioncontreles microorganismes.
et sont fournislors de la productiondes diètespar
déroulement
de l'élevagedes lépidoptères
(MPH)et I'acide
le méthyleparabènehydroxy-benzoate
I'acidepropionique,
l'acideascorbique,
étantaussides vitamines(Cao et Prior,1999;Gao
sorbique.Ces substancesantimicrobiennes
et al., 2000), fonctionnentcomme des agents de conservations(stabilisants)et des
antioxydantsde la diète (Cohen, 2004) qui interviennentdans le fonctionnementet le
protègentla diètecontreles
des organesdes insectes.Ces agentsantibiotiques
métabolisme
(Wiggins,2004)et stabilisent
le pH de la dièteautourde 6,
infections
fongiqueset bactériennes
favorableà la croissancedes lépidoptères(Cohen,2004).
Phagostimulants
des insectes
sont des composéschimiquesqui stimulentI'alimentation
Les Phagostimulants
où le rejetdes alimentschez
(Nation,2001).Ce sont des facteursqui permettentI'acceptation
les tarses,les antennes
les insectes,grâceaux récepteursde goût placéssur les mandibules,
ou d'autrespartiesdu corps qui permettentde goûteret d'identifierles produitsalimentaires
(Kimet Mullin,1998;Nation,2001).
peuventêtre des composantsnutritionnels
où produitschimiquesnon
Les phagostimulants
sur les insectesqui peuventretrouver
agissentdifféremment
Les phagostimulants
nutritionnels.
tandis
continuellement,
Certainsinsectess'alimentent
équilibrée.
à traverseux une alimentation
que d'autresarrêtentde se nourrirquand ils sont rassasiés,même en présencede stimulus
alimentaires.Les sucres, hexose et sucrose, sont généralementconsidéréscomme les
principauxphagostimulants
dans la diètedes insectes(Chapman,1998).
Les glucosides,une combinaisonde glucoseavec une moitié sans sucre, ont un rôle de
pour certainsinsectes(Nation,2001). L'adénosinetriphosphate(ATP) en
phagostimulants
présence d'ions de sodium est un phagostimulantpour Aedes aegypti. Les lipides,
phospholipides,triglycérides,stérols, esters et des acides gras sont d'habitude des
phagostimulants
importantpourla plupartdes insectes(Nation,2001).
Les phagostimulants
ne peuventpas être retrouvés
doivent
dans les rejets.Ces composants
pouraccroîtrel'alimentation
êtreajoutésà la diètepar le biaisdes substances
chimiques
des
insectes.
26
Tableau 1.5: Les composants standards d'une diète conventionnellepour l'élevagedes espèces de lépidoptère
Composants
Rôle
Composition
Protéine
Glucide
Fonctionsde construction(la cuticule
appelé
contientun polysaccharide
chitine)et de sourced'énergie
Lipide
ationcellulaireet la croissance;
les principauxcomposantsde
membranescellulairestockaged'
Sels
minéraux
Conductionde I'influxnerveux,
contractionmusculaireet la rétention
d'eaupar les organes
Vitamines
Métabolismeessentielet croissance;
synthèsedu matérielgénétique
(hormones);liés aux protéinespour
formerdes enzymesactivesdans les
réactionschimioues
Agents de
conservation
eVoudes
comoosésantimicrobiens
vitamines,fonctionnantcommedes
de diète
stabilisateurs
Agents
gélifiants
Solidifiela diète
Eau
Amidon.dextrine.celluloseet
glycogène...
Source
Auteurs
Farinede soja, levure,
blé,viande,jaune
d ' æ u f. . .
Cohen,2004
Hansenet Anderson,
2004
Sucrose;Farinede
soja,levure,blé,
viande,jauned'ceuf
House.1974:
1978;
Chippendale,
Cohen,2004
Turunen,1979
Calcium,fer;Magnésium,
Potassium,
Sodium,
Phosphore;
Zinc;Cuivre,Manganèse;
Sélénium...
Thiamine;
Acideascorbique;
Acide,
Riboflavine;Nicotinique
Pathogénique
Acide;VitamineBo;
FoliqueAcide,VitamineBrz
Biotine,Inositol;
CholineChloride;
VitaminA et E
AscorbiqueAcide,acide
propionique,
méthyleparabène
hydroxy-benzoate
et acide
mixturede sel Wesson
et autressels
Cohen,2004
Vanderzant's
Cohen,2004
Cohen,2000
Tobaet Howell,1991
Cao et Prior.1999;Gao ef
al.,2000
Johnsonet Felton,2001
Facteurclé des réactionsphysiqueset
Eaudistilléestérilisée
27
et Patana.1982;
2000
1.4 Prétraitementdes eaux usées agroindustrielleset des boues
d'épuration
1.4.1Hydrolyse
par une
L'hydrolyse(totale)signifiela conversionde moléculeslentementbiodégradables
facilementbiodégradables
comme
réactionavecI'eauen composésde faiblepoidsmoléculaire
qui sont hydrolysésen
les acidesgras volatils(AGV).C'est le cas pour les polysaccharides
sucressimplespour être par la suite transformésen AGV (butyrate,valérate,propionateet
qui sont hydrolysésen acides gras à longuechaîneet
acétate).Ainsi que les triglycérides
transformésenstiite en acétate ou propionatepar une réactionde B-oxydation(Miron et al.,
2000).
Les réactionsd'hydrolysepeuvententrainerla lyse des cellulesoù le brisdes débriscellulaire.
les polypeptideset les acides nucléiques(PEC: polymères
Ainsi les polysaccharides,
des celluleset des membranescellulaires
contenusà la surfaceoù à l'intérieur
extracellulaires)
sont alors libéréset peuvententre autrespiégerI'eauet augmenterla viscosité.Les acides
sont d'autresPEC. Les réactions
humiques,les lipides et les polymères(glycoprotéines)
peuventaussilibérerles PEC adsorbéssur les particulesdes eaux de rejetsagrod'hydrolyse
alimentaires.
Toutefois,très peu de recherchesont été effectuéessur I'hydrolysedes boues de rejetsagropour en faire une matièrepremièrenutritivede qualitépour la productiond'une
alimentaires
diète d'insecte.Seul Odegaardet al. (2002) évoquentla. possibilitéd'intégrerdes boues
visantà produiredes bio-fertilisants,
de
hydrolysées
dans une sériede traitementsbiologiques
l'énergieet des sourcesdistinctsd'élémentsnutritifs(carbone,azoteet phosphore).Les articles
répertoriésindiquent que les réactions d'hydrolysessont excellentespour solubiliser
partiellement
afin d'augmenterla performance
les eaux uséeset les bouesagro-industrielles
et municipauxsont des matières
des procédés biologiques.Les rejets agro-industriels
de ces rejetsest nécessaire
complexespour la productiond'unediète.Ainsi,le prétraitement
pour transformerces composés moins biodégradablesen composés de faibles poids
moléculairesoù les nutrimentssont plus accessibleset plus stables (Yezza et al., 2005;
Barnabéet al., 2009). L'utilisationde nombreusesméthodestelles que I'hydrolyseneutre,
alcalineou thermiquepermetd'améliorerla rhéologiedes rejetset des diètes,ainsi que la
pourune bonneassimilation
des larvesde Cydiapomonella.
des nutriments
disponibilité
29
Les conditionsoptimalesde l'hydrolysesimpleet thermique(à pH initial,neutreet alcalin)de
faibles volumesde rejets (eaux usées et boues) sont effectuéesdans un digesteurà microondedu systèmede PerkinElmeret PaarPhysica(E-U).
L'améliorationde la performancede ce procédé est due à un meilleurtransfert d'oxygène
résultantd'une diminutionde la viscositédes milieuxet d'une plus grandedisponibilité
des
élémentsnutritifsen raisonde la solubilisation
et de la biodégradabilité
des boues(Vermaef a/.,
2007; Pham et a|.,2010). Ainsi, la solubilisationdes nutrimentsdans les rejets hydrolysésva
par les larves,des diètescomposéesde ces rejets.
améliorerI'assimilation,
Hydrolyse thermique
paramètre
Le principal
du traitement
thermique
est la température
suividu tempsde traitement
qui varieentre30-60min (Climentet al., 2007;Bougrieret al., 2007).Les températures
de
traitementles plus courantessont entre 60 et 180"C.Les traitementsappliquésà des
températures
inférieuresà 100'C sont considéréscommetraitementthermiqueà faible
température.
Lestempératures
de plusde 200"Contététrouvéesresponsables
de la formation
des composés
réfractaires
liésà des réactions
de Maillardoù intermédiaires
toxiques(Neyens
et Bayens,2003;Wilsonet Novak,2009).
L'hydrolyse
effectuéeà des températures
élevéesentrainela minéralisation
des éléments
organiques
par des réactions
en GO2,H2Oet en élémentsinorganiques
d'oxydation
et de
gazéification
(Schiederet al., 2000; Shanablehet Jomaa, 2OO1).Les protéinesou les
polyamines
sont transformées
en peptides,amines,acidesaminés,ammoniaque,
nitriteet
nitrate(Mironet al.,2O0O).
Le procédéthermiquele pluscourantest l'injection
directede vapeurà des températures
et
pressionsélevées.Récemment,
(MO)qui est un rayonnement
le traitementaux micro-ondes
électromagnétique
ayantunefréquenced'oscillation
de 0,3 à 300 GHz,est considérécomrne
uneméthodealternative
pouréconomiser
à un prétraitement
thermique
classique
l'énergie.
Les
principaux
avantages
du chauffage
à micro-ondes
sontI'uniformité
de chauffage
et le contrôle
précisde latempérature
(Eskicioglu
detraitement
et a\.,2006;
Toreciet a\.,2009).
L'hydrolysethermiqueest souventutiliséepour améliorerI'efficacitéd'un processusde
dégradationbiologiquesubséquentecomme la réductiondu volume des boues et
I'augmentation
de la production
de biogazlorsde la digestion
anaérobie
ou encorepourle
recyclagedes élémentsutilescommeI'azoteet le phosphorelors du traitementdes eaux
30
des boues et la réductiondes
usées. L'hydrolysethermiqueaméliore la déshydratation
pathogènes
(Chuef a\.,2002;Liaoef a\.,20Q5).
L'hydrolysethermiquecause la destructiondes flocs, la perturbationdes cellules et la
et une hydrolyseimportante
Elleentraineune solubilisation
des biopolymères.
dépolymérisation
des composants.Pour ces raisons, ce prétraitementa été appliqué afin d'accroîtreleur
lorsde leurtraitementaérobieet anaérobie(Li et Noike,1992;Chu et a|.,2002;
biodégradabilité
de la dégradation
Liaoef al., 2005;Salsabilet a\.,2Q10).Les travauxrécentssur I'amélioration
thermique,sontprésentésdansle Tableau
avecprétraitement
des bouesd'épuration
biologique
1.6.
31
Tableau1.6:Processusdesprétraitements
d'hydrolysethermique
Type de
Température
-U
Temps
Résultats
Références
Mottetef ar.,
2009
Autoclave
165
18 % de la solubilisation
de la DCO,15 o/ode la
solubilisation
des MV; augmentation
de la
biodégradabilité
de 47 à 610/olors de la production
de méthane.
Moufle
220
Caramélisation
des hydratesde carbone.
Wilsonet
Novak,2009
175
Plus de 83 o/ode la productionde biogazquotidien
et 93 7ola productionde biogazpar quantitédes
MV ajoutéelors d'une digestionanaérobied'une
(tempsde râention des boues ou TRB de 5 jours)
que du contrôle(TRBde 20 jours).
Toreciefal.,
2009
15
Augmentationdu degréde solubilisationde 2o/oà
22o/o;augmêrûationdu potentielacidogène
biochimique
de 3,58 à4,77 g de DCO par litre.
Ahn ef ar.,
2009
90
914%d'accroissement
maximaldu ratiode
matièresvolatilesfiltrablesà matièresvolatiles
totales(MVF / MVT).
Micro-onde
de 3,75
'C/min
d'intensité
Microondes à 2450
MHz et 700W
1U
Micro-ondes
70
540
0,52de productionmaximalede biogaz
Autoclave
190
Améliorationde la dégradationdes lipidesde 84o/o
(67 % pour le contrôle),des hydratesde carbone
de 82 o/o(56 % pour le contrôle),des protéinesde
46 o/o(35 70pour le contrôle);augmentationde 25
% de productionde méthane
Autoclave
96
361% de DCO soluble el475 o/ode productionde
biogazcumulatifplus élevésque le contrôle
96
143o/odeDCO solubleeI211 o/ode productionde
biogazcumulatifplus élevésque le contrôle
Micro-ondes
Climenlef a/.,
2007
Bougrier
ef
al..2007
Eskiciogluet
a|..2006
Hydrolyse alcaline et thermo-alcaline
Le traitementalcalincause une destructionde la structuredes flocs et de la paroi des cellules
contenusdans les bouespar dês anionshydroxyles.
En plusdes réactionsd'hydrolyses,
un pH
élevé des boues peut provoquer la désorptiondes polymères extracellulaires(PEC) par
répulsion électrostatiquesuite à I'augmentationde la charge négative à la surface des
particulesorganiques(Katsiriset al., 1987;Barnabé,2OO4).
Ce pH élevédénatureles protéines
des PEC, provoquela saponificationdes lipideset I'hydrolysedes acides ribonucléiques(la
solubilisation
de la membrane).Le traitementalcalin permet la solubilisation
efficacedes
protéines(Penaud et al., 1999; Aravinthanet al., 2001). À un pH très élevé, les cellules
32
bactériennesne supportentpas la pressionosmotiqueet sont brisées.Le bris des cellules
de la cellule (Neyens et al., 2003; Jin et al., 2009). La
libère le matérielintracellulaire
dégradationchimique et I'ionisationdes groupes hydroxyles(-OH---'-O-)induisent un
gonflementdes particulesorganiquesqui rend les substancescellulairesplus sensiblesaux
attaquesenzymatiques(Neyenset al., 2004; Vlyssideset Karlis,2004).Ainsi, le traitement
alcalin peut perturberles flocs et les cellulesdes boues, libérer les matièresorganiques
la
intérieures,accélérerI'hydrolysedes boues et par conséquentaméliorersignificativement
de la phasesolide(Li et a|.,2008).
biodégradabilité
à pH très alcalin(Rajanef a/.,
Certainsmétauxcommele cuivreet le molybdatesontsolubilisés
des eauxuséeset des bouespar l'hydrolyse
du prétraitement
1989;McBride,1998).L'efficacité
de la température(Tanakaet al, 1997;Kim ef
alcafinepeut être amélioréepar I'augmentation
en
la concentration
at.,2003;Vlyssideet Karlis,2004).Le temps de réaction,la température,
solides, la dose de l'agent alcalin sont des facteurs influençantla solubilisationet la
alcaline(Linef a/., 1999,Li et al., 2008;Do$anef
des boueslorsde l'hydrolyse
biodégradabilité
at., 2OO9).L'efficacitédu NaOH comme agent alcalin a été confirméepour I'hydrolysepar
rapportau KOH et au Mg(OH)zqui permettentd'obtenirdes rendementmoins intéressant
(Penaudef a/., 1999).De plus,NaOHest un produitpeu coûteuxet très populaire(Rajanef a/.,
pour I'amélioration
de la
alcalinet thermo-alcalin
1989).Les travauxsur les prétraitements
des bouessontprésentésdansle Tableau1.7.
biodégradation
33
Tableau 1.7:Traitementsalcalin et thermo-alcalindes boues
alcalin
100g NaOH/kg
MES
30
10,25
45
Hydrolyse
(21 oC)
Hydrolyse
30
7 g NaOH/L
( 1 2 1 "C )
11
Références
Augmentation
de275 mg/ L DCOs
Ultrasonification (contrôle)à 6797mg/L;augmentation
(7500kJ/kgMS de 38,0%à50,7% de la dégradation Jin et al.,
d'énergie
2009
de la matièreorganiquedans la
spécifique)
digestionaérobie
micro-ondes
( 1 6 0o C )
12
40meq/LNaOH
Résultats
Combinaison
Hydrolyse
(90 o c)
Augmentation
du ratioDCOs/ DCO1
de 0,005(contrôle)à 0,34;
de 16,3% de production
amélioration
degaztotalet18,9%de méthane
Doganet
dans le réacteuranaérobieà petite
échelle;amélioration
de la réduction S a n i n . 2 0 0 9
des ST, MV, et DCOI de 24,9 o/o:
35,4o/o
et 30,3% respectivementdans
un réacteuranaérobiesemi-continu
de 2 L en 92 jours
Amélioration
de la biodégradabilité
des boues en termesde la
consommation
de ST lorsde la
dégradationaérobiede 44,5o/opar
rapportau contrôlede 26,5 o/o
Verma ef
al.,2007
Amélioration
de la réductionde la
DCOI de 73.7o/o
et MV de 57%:
de 0.45m3/kgMV de
augmentation
rendementen méthaneet de 10,9%
du contenuen méthanedu biogaz
issude la digestionanaérobie
Park et al.,
2005
Réductiondes MVESinitialesde 460/o
Vlyssideset
et productionde méthanede 0,28 L
Karlis,2004
CHa/kqMVESinitiale
Augmentation
du ratioDCOs/DCOI
de 3,5 à 55%;amélioration
de la
réductionde la DCOde 30 % et de la
productionde biogazde 34 %,
récupérationde 94 o/odu carboneet
105 % de l'azote,productionen
méthanede 349m1pourchaque
grammede DCOéliminé
34
Lin et al.,
1999
1.4.2 Lyophilisation
'C)
consisteà faire évaporerI'eau à basse température(de -40 "C à -20
La lyophilisation
'C) la glace(sous
congelantI'alimentdans un premiertemps,puisen sublimant(de -20 "C à 0
'C à 20 'C) par un transfertd'énergie,ne
vide) et enfin en produisantde la chaleur(de 4
laissantqu'un alimentsec, poreux,de grandequalité,avec un fort potentielde réhydratation
(Roux,1g94,Recchias,2010).Ce procédé,aussiappeléeséchageà froid,consisteà retirer
l'eau d'un aliment afin de le rendre stable à la températureambianteet de facilitersa
conservation.Cette méthodepréservela qualitéet la conservationde la concentrationtotale
(Roux,1994)des aliments.Le
présentsen limitantles risquesde contamination
des nutriments
diminuele coÛtd'énergiepar rapportaux
tempsde séchageréduitapportépar la lyophilisation,
qui utiliseplusd'énergie,
autresprocédésde séchagecommele séchageau fourà dessiccation
car c'estun processusde séchagetrès long.
Les industriesalimentaireset pharmaceutiquessont les principaux utilisateursde la
(Roux, 1994). Ce procédéest utilisé pour des alimentsoù des produitsne
lyophilisation
où pour des alimentsqui exigent une rapide
supportantpas la chaleur (médicaments,...)
(ail,café instantané,
chocolaten poudre,fines herbes,soupeset jus en poudre).
réhydratation
La lyophilisationdes rejets agro-industrielsest un processusqui permet la conservationdes
la structureet la compositionphysiquedes diètes sur plusieurs
facteursorganoleptiques,
annéespar rapportà d'autrestechniquesde séchagequi sontmoinsefficaces(Roux,1994).
1.4.3 Modification des caractères physiques des boues
des boueset
La tailledes particuleset la rhéologiesont des propriétésphysiquesimportantes
des eaux usées très concentréesqui peuvent influencerle transfert de l'oxygèneet des
éléments nutritifslors de la bioconversion.Ces éléments peuvent égalementinfluencer
Drouinet a1.,2007)des larves.
(Braret a1.,2Q07;
enzymatiques
l'activités
causées
La viscositéélevéeet la grandetailledes particulesde ces rejetssont principalement
(PEC)qui sont responsables
des amasdans les
par la présencedes polymèresextracellulaires
d'hydrolysepermetde briserles flocs et de diminuerla viscositédes
boues.Le prétraitement
boues.Ce qui améliorela diffusionde l'oxygène.
35
L'hydrolysepeut aussi modifierla complexitérhéologiquedes bouesd'épurationafin de faciliter
la bio-production
de produitsà valeurajoutée(Braref a1.,2007;Vermaet at.,2OO7).
L'hydrolyse
alcalinethermiquediminuele comportementnon-newtonien
des boues et des eaux usées
(indiqué par la non-linéaritéde la relation entre le taux de cisaillementet le stress de
cisaillement).
Car un comportementnon-newtonienimportant(appeléviscoélasticité)
est le faite
que la réponsedu fluide à une déformationprésenteà la fois un aspect visqueux (où les
contraintessont proportionnelles
aux vitessesde déformation)et un aspect élastique(où les
contraintessont proportionnelles
aux déformations).Ceci permetd'améliorerI'assimilationdes
nutrimentsprésentsdans la diète par le carpocapsede pomme (CP). De plus, l'hydrolyse
diminuela pseudoplasticité(la viscositédiminueavec le taux de cisaillement)des rejetset des
diètes en augmentantI'indicede comportementde l'écoulementet en baissantI'indicede
consistancedu modèle< Powerlaw > qui a été démontréproéminentdans la descriptionde la
rhéologiedes boueset des eaux uséesconcentrées
(Ha ef al.,2O1O;Benlismane
et al., 2011).
Cela améliorele transfertde masse et de chaleur,ainsi que la fluiditédes rejets pour la bioproductionet le transport à travers la chaîne de traitement. Ce prétraitementinfluence
favorablementles activités enzymatiqueset métaboliquesen réduisant la matière solide
(organique
et inorganique)
sousformeliquide(minérale).
Cecifacilitele traitementbiologiqueet
la réutilisationdes boueset des eaux uséesen produitsà valeurajoutée(pvA).
36
1.5 Paramètresd'élevagedes insectes
présentsau Tableau1.8 est importanteafin
des facteursenvironnementaux
La connaissance
de mieux maitriserleur impact sur la formulationdes diètes alternativeset le processus
de pomme(CP)(Figure1.5).
d'élevagedu Carpocapse
Tableau1.8: Paramètresenvironnementauxnécessairespour l'élevagedu CP
Paramètres
Définition
fonctions
valeurs
Auteurs
pH
Déterminel'acidité
de la
ou l'alcalinité
diète
Influencela saveur,
l'oxydation,la détérioration
et la solubilitédes
hydrolytique
nutriments
Transitedes
insectes:9-10
t0.1. Diète:
6 . 3 -6 . 7 1 0 . 1
Cohen,
1998;
Cohen,
2004
L'alternance
régulièredes jours
et des nuitset la
variationde leur
duréeau coursdes
saisons
déclenchechez les insectes,
influence
le photopériodisme,
la croissance,l'étape
postembryonique
des insectes
Pourles
insectes:
Setyobud,
1990;
Déterminele chaud
et le froidde la diète
et d'unmilieu
lmportantpour le métabolisme Diète:2546'C
Préparée:70des insectes;éviterla
80"C;Insecte:
croissancemicrobienne
15-25"C
Concernel'eau,la
vapeurd'eauou le
liquiderenfermépar
la diète
lnfluencela soliditéet la
des diètes;
contamination
des
favorisele développement
insectes
o
!t
o
{,
CL
o
o
oE
E
G
{,
CL
E
o
{,
Ë
p
E
s
:i
37
1 6 : 8o u ' 1 8 : 6 h Welty,1992
La zone
d'élevagedoit
se situerentre
40 et7Ùo/o
Gaoet al.
2000;
et
Saethre
Hotuang,
2002:
Rafosset
Saethre,
2003
Papillonsde 1 ère Génération
{,
CEufs
1è'"générationde larvesnourriesavec la diète
+
ro
Nymphose
\r-
JL
tl
2èmegénération
de larves
Papillonsde 2ème
Génératior
1
{
Diapause
hivernale
Papillons
de 2ème
Génération
,
\/
30 à 50 CEufs
100CEufs
Figure 1.5: schéma de l'élevagedu carpocapsede pomme à l'échelle industrielle
38
chezles insectes
1.6Activitéenzymatique
produitespar tous les organismes
Les enzymessont des substancesprotéiquesnaturellement
à une réactionchimique.
vivants;Chacuneétanttrès spécifiques
De nombreux travaux ont eu pour objet l'identificationdes enzymes digestives et la
déterminationde la structurefine du tube digestif chez des insectes,compte tenu de
différent(Terra,1994).Chez
économiquede la nourritureet du régimealimentaire
l'importance
Podisus maculiventris,les recherchesont montré que les activités enzymatiquesdu tube
lorsqueles larvesatteignentle dernierstade.De plus,le
digestifaugmententprogressivement
profilenzymatique
des insectesadultesen générale,ressembleà celuides larvesdu 5"'" stade
ef a/., 1993).
et est presqueidentiquepourles deuxsexes(Stamopoulos
Les enzymesdigestivesdes insectessont,en générale,fonctionde la naturede leur nourriture
(Moyano et al., 1996). Les insectes phytophagescomme Cydia pomonella ont besoin
d'enzymes(Amylase,protéase,lipase,maltaseet invertase)pour digérertous les aliments
La digestionchez I'insecteest un processus
qu'ils consommentdurant leur développement.
complexequi se produitdans I'appareildigestifoù les alimentsconsomméssont brisésen
minusculesfragmentspar les enzymes.Cette étude a porté sur l'activitéenzymatiquedes
protéases,des lipaseset des amylasesqui ont permetla digestiondes nutriments(protéines,
au
glucideset lipides)retrouvésdans les alimentsde la plupartdes insecteset indispensable
de leurorganisme.
bonfonctionnement
Le tube digestifdes larvesd'insectesphytophagespossèdeune structurerelativementsimple
de cellules
constituéed'untube reliantla boucheà l'anuset bordéd'unecouchemonocellulaire
formantun épithéliumse diviseen troispartiesdistinctes(Figure1.6):
qui délimitedeux zones du tube digestifmédian(l'espace
(1) Une membranepéritrophique
Cette membrane est constituéed'un
et l'espace ectopéritrophique).
endopéritrophique
Celleci est issuede la
entrelaquede fibrillesde chitineprisdans une matricede glycoprotéine.
du tubedigestifmédian.La membranepéritrophique
de sécrétionsde l'épithélium
condensation
non
assureune protectionmécaniquede la bordureen brosse(préventionde I'attachement
qui
membranaires)
eUoules transporteurs
spécifiquede matérielnon digérésur les hydrolases
constituentune barrière physique contre les microorganismeset représenteun tamis
(Terra,1994).Ses fonctionssontsimilairesà
grâceà sa propriétésemi-perméable
moléculaire
39
celledu mucusgastro-intestinal
des mammifèreset ses glycoprotéines
constituantespossèdent
des homologies
avecles mucinesdu tubedigestifdes mammifères.
(2) Un épithéliumconstituémajoritairement
de cellulesdites colonnaires.Ces cellulessont
pourvuesà leur surfacede microvillosités
formantla < bordureen brosse>. Cet épithéliumest
présentsur toutela longueurdu tube digestifmédian.La localisation
des enzymesprésentsau
sein de I'intestinmoyen, compte tenu de son organisationstructurelle,permet de mettre en
évidenceles deux caractéristiques
essentiellesde la digestionchez les insectesphytophages
holométaboles:la digestionest séquentielleet compartimentée(Figure 1.6a et b). Les
endoprotéasessont secrétéespar les cellules de l'épithélium,puis libérées dans I'espace
endopéritrophique
où elles initient les premièresétapes de la digestiondes protéines.Les
peptides,issus de cette premièredégradation,passentdans I'espaceectopéritrophique
où les
exopeptidases(souventliéêsà la surfacede l'endothélium)
achèventla digestionen libérantles
acidesaminés.
L'existenced'un courantd'eau dans l'espaceectopéritrophique,
progressanten sens inverse
(postérieur-antérieur)
du bol alimentairesitué dans I'espace endopéritrophique(antérieurpostérieur),permet une recirculationdes protéases(Figure 1.6b). Les protéasesde l'espace
passentdans I'espaceectopéritrophique
endopéritrophique
au niveaude la partiepostérieureet
remontent vers la partie antérieure de I'intestin, puis entrent à nouveau dans I'espace
(Figure1.6b).Le flux d'eau ainsi créé permetde récupérerpar simpleeffet
endopéritrophique
de diffusiontoutes les moléculesprésentesdans I'espaceendopéritrophique
et suffisamment
petitespour passerà traversles poresde cette membrane(< 8nm).Chaqueenzymepeut donc
effectuerplusieurspassagesdans l'espaceendopéritrophique.
(3) L'intestinmoyen est le site majeurde la digestiondes protéineset des glucideschez les
lépidoptèreset les coléoptères.Les protéaseset les amylases seraient secrétéespar les
cellules de I'intestinmoyen puis traverseraientl'espace ectopéritrophique
afin d'atteindrela
lumière de I'intestinantérieur (Terra, 1994). Les insectes utilisantdes protéasesà sérine
(lépidoptères,orthoptèreset crabes) ont un pH intestinal basique (8-11), alors que les
coléoptèresqui utilisentdes protéasesà cystéineprésententun pH intestinallégèrementacide.
40
Le Carpocapsede pomme,Cydiapomonellaa été choisi pour l'étudede I'activitéenzymatique
Ainsi,la littératuresur les insectesa fourniles
des insectes,comptetenu de sa disponibilité.
informations
suivantes:
- La salivedes lépidoptères
a un pH neutreou alcalinequi changel'amidonen glucose.
- Les intestinsantérieursqui ne sécrètentpas de liquidesdigestifsprésententun pH neutre,
alcalinet acideselonla nourriture
consommée.
- Le colon gastriquesécrèteun suc qui digèreles protéineset les glucides.À l'intérieurde
I'intestin,
les protéinessontdigéréeset les graissesémulsionnées.
1.6.1 Protéases
Cetteenzymehydrolyseles protéinesen peptideset en acidesaminées(aa).Les protéasesont
Les protéinessont constituées
des lienspeptidiques.
de
commeprincipalefonction,l'hydrolyse
20 aa. Chaque protéaseagit sur un aa spécifique.La protéaseest présentedans le tube
gastriqueet dans l'intestinde l'insecte.
1.6.2Amylases
latose
les principauxsucres(saccharose,
Cetteenzymedégradeles glucidesqui comprennent
et fructose).Les amylasesconstituentun groupe d'hydrolasesqui scindent les glucides
liéespar des atomesde carbone1 et 4 situéssur des
complexesdes unitésalpha-D-glucose
résidusde glucoseadjacents.L'amylaseest présentedans l'intestinantérieur,le tube gastrique
et I'intestinintérieur.
1.6.3Lipases
Les lipasesdégradentles graisses(lipides)qui comprennentles graisseset les huiles,les
présente
phospholipides
(la lécithine)
Cetteenzymeest uniquement
et les stérols(cholestérols).
dansles glandessalivaires
de I'insecte.
41
Le pereours et les
trensliormrtlons des
elfunents
O
Orgrc ùi!ûrtlor
Cluùn
dnErr
Prrmt lc p$.gc drs rliE dt
décoryorér, dc; cazTm:r a de I'eru
d: rot*rg: d:r
Ocrophogc
Plrryrue
Bouchc
Pmvoqaheçrtb6o.La
l'rbccptio rhr dim
crcrÉtÊ|trj
E|ÊITT
Intestin ontérieur...
ÂprÈrh nr{Èlùo, I'rlirmt
ûrsrç I'htclft rrtérirrr
(rcorærrdrcùtiæc
irycràblc
i lrph"ûtd.r
mb*cc)
...moyen...
...postérieur
L'irhstL rnycr c*t lc liar oir * dârorb
lrpoôrtiodrs
caryæi, hphr grdc
ct dc l'$to(Ptio dÊr
P| t d. lr ô$nie
@Ei6Fl!" L'diu
cc rttrçé pc lcr
caryæ Ë Êrctxué ar nilcru & l,r
*brc
ptritropllqnr. Êlsrrt, br
Frticrb. digéakatntrr:at calc
mb,rr'ç ct ttcilpær pr u ryrtôæ de
cinolrrin lcr cclhhr qui rùroôcot ht
gfu.
L'btcrtb podari..r
id.rt icd .tss l'élimirufr
.|cr décbrti"ct drll
l'@likc è l'cructdcr clr
Biaérrrr
Le recyelrgc dei errzyros.
Lcs eozynes(flècbcrqrgp) tr.vetml
la mcrnb,reæ pérrtrophçc €t arriveat
I'esprcc
ccr1lérifiopùiquc
d.nr
.ccoqngnet
lcs dimeæs (tlècbÊ
bhræ) eu frr et â mÊsuû! çr"ils soot
fractimér. Lcr enzyocs rcù:rveîiÊd
eosuite la æmbraæ, au arveeu dc la
premère pertie dc I'rûsr'n Eoycrrprssc par
L'cau (trèchÊ janc)
I'especc ectopctiFophiqrr jufqu'.u
c.Gcumdenshqrrlcllc cs* *soôée-
Figure 1.6: Représentationschématique de l'organisation du tube digestif des coléoptères et lépidoptères
phytophages(Source modifiée : Terra,1994).
a. Schémade l'organisation
du tubedigestif.
b. Diagrammedes flux aqueuxet de la circulationdes enzymesdigestives.
42
Partie2 PROBIÉMAilQUES
2.1 Production de la diète d'insecte à partir des eaux usées et des
boues
le carpocapsede pomme(CP),la formulationdu
La bibliographie
sur la dièteconventionnelle,
baculovirusà partir des granulovirusobtenus après l'élevage et les rejets agroindustriels
rencontrées
lorsde la production
de cette
informentsur le coûtde la production
et les difficultés
diète.Le but de cette étudeest de produireune diète alternativeutiliséepour l'élevagedu CP à
partirdes eaux uséeset des bouesagroindustrielles.
Les tests d'infectionpar le granulovirus
viral, le
des larvesdu CP élevéessur cette diète permettrontde produireun bioinsecticide
À cet effet, les
baculovirus,pour protégerles vergerset les forêtscontrele CP (C. pomonella).
problèmesressortisdans cetteétudesont discutésci-dessous.
2.1.1 Problématique du coût de production de la Diète
à toujours
Le coût élevé des biopesticides
est la raisonmajeurequi pousseles agriculteurs
et la santéhumaine.
utiliserles pesticides
chimiquesqui sontdangereuxpourl'environnement
Le contrôlebiologiquepar les granulovirus(Baculovirus)s'est avéré le plus optimalpour la lutte
et la santéhumaine
contrele CP (Braret al., 2008)et la plus sécuritairepour I'environnement
(Reuvenyet Cohen,2007).Ce bioinsecticide
est produiten infectant,par des granulovirus,des
Malheureusement,
le coût
larvesde carpocapsede pommeélevéessur des diètesspécifiques.
(farinesojas,levure,germe
de la dièteest exorbitantà causedu prix élevéde ses ingrédients
qui constituent35% du coût de sa
de blé, vitamines,sels minérauxet agentsantimicrobiens)
formulation.La diète influenceénormémentcelui du Baculovirus,car dans la plupartdes
procédésde production,
est supportépar la diète,à causede
4Oo/o
du coût des biopesticides
(11O$/Kg
de poudrede diètepour produire3500 L virus/an)qui est trop
son coût d'importation
élevé pour la compagnieBioTeppdu Canada(Brar et al., 2008).Ce schématypiquequi est
dans la productionde biopesticide
à partirdes
celui de toutes les compagniesspécialisées
diètes,suscitele besoin de trouver un substratplus économiquealternatifaux ingrédients
conventionnel
de la diète.
Facea ces difficultés,
les chercheurset les industrielsutilisentdes milieuxalternatifs(déchets
de levure,les farinesde poisson,etc) comme
de maïs,le lactosérum,les résidusbrassicoles
43
(Sachvedaet a|.,1999;Zouari
agentsnutritifspourla production
de la dièteet des biopesticides
et Jaoua, 1999;Saksinchaiet a|.,2001).Ces substratspeu coûteuxet très richesen nutriments
sont restreintsà l'échellelocaleet nécessitentdes frais de transportexorbitantsqui dissuadent
les pays pauvresflirado et al., 1998;Vidyarthiet a1.,2002).Aussi, l'utilisationdes eaux usées
agroindustrielles
et des bouesd'épurationmunicipales,
richesen nutriments(Braret al.,2AO6;
Vu ef al., 2009),commeagentsnutritifsalternatifsà certainsingrédients(la farinede soya, les
germes de blé et la levure de bière diète) pour la productiond'une diète économiquepeut
résoudrele problèmedu coût.
Par ce procédé de biotransformation,le projet Diète-Baculovirus-INRS
apporteraitdes solutions
aux problèmescomplexesdu coût de la diète ef si possrb/ede la gestiondes eaux usées ef des
bouesd'épuration.
2.1.2 Disposition et traitement des eaux usées agroindustrieltes et des boues afin
d'augmenter la solubilisation des nutriments et I'assimilation des diètes
dans
Les eaux usées et les boues d'épurationconstituentun problèmede disposition.
I'environnement,
et les coûtsdes procédés
car elles représententune sourcede contamination,
de traitements(digestion,incinération,recyclage...)sont élevéspour les diversesindustries.
L'utilisationdes eaux uséesconcentréeset des bouesd'épurationpour la productiondes diètes
est un processusutile pour I'environnement
et la société.Néanmoins,ces rejets ne sont pas
propicesà une réutilisationdirectepour la productiondes diètes. Ces rejetsétant des matières
complexespour la productiondes diètes, nécessitentun prétraitementpour transformerles
composésmoins biodégradablesen nutrimentsbiodisponibleset plus facilementaccessibles
(Yezzaet a1.,2005;Vermaet al., 2007)pour la productiondes produitsà valeursajoutés(PVA).
L'hydrolysesimple, alcaline,thermique,thermo-alcaline
et la lyophilisationpermettentla
biodisponibilité
des nutriments,la stabilisationet la conservationdes rejetspendantlongtemps
(1 an ou plus). Ce procédéest susceptiblede fournir d'excellentesdiètes à base de rejets
propicesà la croissancedes larves du carpocapse.Les conditionsoptimalesde I'hydrolyse
simple,alcaline,thermiqueet thermo-alcaline
établiespar Barnabé(2009)etYezzaet al. (2005)
dans les eaux usées et les boues municipalessont utiliséespour le traitementdes rejets des
(EMB) et des boues d'industriesde jus de pomme (POM)
eaux usées de microbrasserie
utiliséespour la productiondes diètes.
44
Par conséquent,une question est soulevée: <L'applicationde I'hydrolyseet de la lyophilisation
des re.1'efsaméliore-t-elle la biodisponibilité des nutrimenfs ef les propriétés physiques
(rhéologie et taille des particules) des dêfes pour I'obtention d'une meilleure croissancedu
catpocapsede pomme C. pomonella?
L'obtentiond'un meilleurétevagedes /arvespeut être attribuéeà une faibte viscosifédes drêfes
et une disponibilitéélevée des nutrimentsen raisonde la solubilisationet de la biodégradabilité
des re.1'efs.
2.13 Évaluation de I'activité enzymatique des larves du carpocapse de pomme
élevées sur les diètes relativement à la teneur des nutriments assimilés.
de POM (46 à 69 g/L) et des
La concentration
en solidestotaux(ST) des rejetsagroindustriels
EMB (66 à 86 g/L) est moins élevéeque celle en ST (106 à 129 SIL)de la diète standard
(farinede soja-FS,germede blé-GBet extrait
produiteavec les composants
semi-synthétiques
(selsminéraux,antimicrobiens
et sucrose)et des ST (123 à219
de levure-EL)et synthétiques
g/L) des diètesalternativescomposéesdes rejetset des composantsstandards.
L'évaluationde I'activitéenzymatiquechez les larvesde Cydiapomonellaà travers une étude
du bilan de masse a permis de déterminerl'influencede la quantitéet de la qualitédes
nutriments
assimiléespar les larves élevéessur les diètesalternatives.
<Est-itpossib/ed'établir tes relationsentrele taux d'enzymesprésenfsdans /es laruescuttivées
sur chaque diète et les concentrationsen nutiments assimilésdans ces dêfes ef dans /es
rejetsse/on/es traitementseffectués>?
lJne bonne activité enzymatiquefavorable à une bonne assimilationdes drèfespeut favoriser
pour l'infectiondes larues.
t'assimilation
du baculovirus
45
- OBJECTIFS
DE LA RECHERCHE
Partie3 HYPOTHESES
3.1 Hypothèsede recherche
Selon les problématiquesspécifiquesde cette étude et en tenant compte de la revue de
littérature,les hypothèsesde recherchesuivantesont été formulées:
*
(eaux usées de microbrasserie,
Hypothèse 1 : L'utilisation
des rejetsagroindustriels
lesbouesd'industriede jus de pomme et les eaux usées d'amidon)et des boues
d'épurationmunicipalescomme agents nutritifs alternatifsà certains ingrédients
standards(la farinede soya,les germesde blé et la levurede bière)pourla production
d'une diète économiquepourraitrésoudrele problèmedu coût de la diète et de la
disposition
des rejets.
t
améliorerait
Hypothèse 2: L'hydrolysesimple,alcaline,thermiqueet thermo-alcaline
des
la solubilisation
de la matièreorganiqueet la biodisponibilité
labiodégradabilité,
(EMB et POM). Ces rejets sélectionnés
nutrimentsdans les rejets agroindustriels
(méthodologie
et optimisation
commeles meilleursagentsnutritifs,aprèscaractérisation
de la réponse en surface),pourraientremplacercertainscomposantsde la diète
des
standard. Le prétraitementdes rejets pourrait augmenter la biodisponibilité
nutrimentset améliorerles propriétésphysiques(réductionde la viscositéet de la taille
des particules)des diètesà base de ces rejets.Ce qui pourraitaméliorerle pourcentage
d'élevagedu CP sur ces diètesfacilesà digérerpar les larves.
t
Hypothèse 3: L'améliorationde l'activitédes enzymes digestifs des larves de
C.pomonellapar I'utilisationdes rejets prétraitéspourraitfavoriserI'assimilationet la
digestiondes alimentspar les larves en vue de promouvoirl'élevagedu CP. Ceci
permettrait
d'évaluerle bilande massedes nutrimentsassimiléspar les larves.Car une
et la digestiondes
bonneactivitédes enzymesdigestifs,en augmentantI'assimilation
pourl'infection
des larves.
du granulovirus
diètes,pourraitaccroîtrel'assimilation
3.1.1 Justification des hypothèses
et
* Hypothèses I : L'utilisationd'un substrat(eaux usées et boues agroindustrielles
production
pour
d'une
diète
économique
et
efficace.
Ce
la
municipales)
commeagentsnutritifs
substratdevraitfournirun rendementd'élevageprochede celuide la diètestandardfournipar
la compagniede BioTepp.
, Hypothèses 2: Les processusde prétraitementd'hydrolyseet de lyophilisation
l'élevagedu CP des diètesà basedes rejets(EMBet POM).
amélioreraient
(protéines,glucides, lipides et minéraux),la solubilisationde la matière organiqueet
des ST, des MES,de la viscositéet de la
des rejets(réduction
inorganique
et la biodégradabilité
des nutrimentset améliorerles
Cecitend à augmenterla biodisponibilité
tailledes particules).
propriétésphysiquesdes diètesà basede rejets.
47
pourles
des rejets faciliteraient
le transfertde I'oxygène
des nutriments
et la biodisponibilité
larvesdanslesdiètes.
pourraitaccroîtrele rendement
(tauxd'éclosions,
de larves,
du Carpocapse
tauxde croissance
taux de croissancedes chrysalideset taux de croissancedes papillons)en améliorant
l'assimilation
des diètesà basedes rejets(POMet EMB).Ce prétraitement
les
améliorerait
(pH,humidité,
caractéristiques
viscosité
et tailledesparticules)
desdiètesalternatives.
* Hypothèses3: La qualitéet la quantitéd'enzymesdigestifsdes larvesobtenues
influenceraient
I'assimilation
desnutriments
ou non.
desdiètesà basede rejetshydrolysés
la production
desenzymes(protéase,
amylaseet lipase)des larvesélevéessur cesdiètes.Le
prétraitement
favoriserait
la digestionet I'assimilation
élevéedes
des diètespar la production
enzymes.
massedesnutriments
assimilés.
Carcetteanalysepermettrait
de définir,pourchaqueenzyme,
quia étédigéréet assimilé.
le nutriment
48
3.2 Objectifset méthodologies
3.2.1Objectifgénéral
à partirdes milieuxrésiduels(eaux uséeset boues
Développer
une diète économique
viral
pourl'élevage
un bioinsecticide
de pommeen vuede produire
du Carpocapse
d'épuration)
(Baculovirus).
3.2.2 Objectifs s pécifiques
Objectif 1
et les boues
les eauxuséesagroindustrielles
en utilisant
Production
d'unedièteéconomique
(Farinede soja,
ingrédients
standards
à certains
alternatifs
municipales
commeagentsnutritifs
l'élevage
du CP.
germede bléet extraitde levure)afinde rentabiliser
Objectif2
(eauxuséesde microbrasserie-EMB
et des boues
Traiterles eaux uséesagroindustrielles
(simple,alcalin,thermique
et
par le processus
d'hydrolyse
de jus pomme-POM)
d'industrie
desnutriments
et de réduirelespropriétés
la biodisponibilité
afind'augmenter
thermo-alcaline)
physiques
desdiètesalternatives.
Objectif3
diètespar
Détermination
des enzymesdigestifsdes larvesafin d'évaluerles meilleures
parleslarves.
desnutriments
I'assimilation
49
3.3Planexpérimental
3.3.1Schémadu plan expérimentalde cette thèse
Rejetsagro-industriels
Rejetsmunicapaux
EMB-POM-EUA
BMS
Etape2
Productionde la diète
Étape 1
Sélection et caractérisation
*ST, MES,protéines,
glucides,lipides;
*Production
des diètesà partirdes rejetsen utilisantle logicielMatlab;
*Paramètresphysico-chimique
des diètes;
*Évaluationde la croissancedu carpocapsede pomme;
des dièteset de la culturedu carpocapsepar la méthodedes réponsessurfaces(MRS);
"Optimisation
*Bilande massedes dièteset des nutrimentsconsommés.
I
Étape3
Rhéologies
Etape 5
Activé enzymatique
*Analyse de la viscosité et des tailles
departicules
des rejetset des diètes;
* Action de la rhéologiesur la disponibilitédes
nutriments.
*lnfluencede la rhéologiesur la croissancedu
*Analyse de l'activité enzymatique(protéases,
amylaseset lipases)des larves;
.Amélioration de l'activité enzymatique par
I'hydrolyse;
*Relationentre les enzymes et les nutriments
digérés.
cP.
Etape 4
Prétraitementdes rejets
*Hydrolyse:pH (initial,neutreet alcalin),température(80, '100et 121
'C) et temps(15,30 et 45 min);
*Amélioration
du potentielnutritifet des propriétésphysiques(viscosité
et tailledes particules)des rqets et de la diètepar l'hydrolyse.
Figure 1.7: Schéma récapitulatifdu plan expérimental
51
3.3.2 Démarche méthodologique
La méthodologiepour chacundes objectifsspécifiquesest présentéedans les chapitresrelatifs
à ces objectifssous formesd'étapesdans le shémade la Figure1.7. Le chapitre2 portesur les
travauxde la caractérisation
et
et la sélectiondes rejets(eaux usées et boues)agroindustriels
municipaux;le bilan de masse et les propriétésphysiquesdes diètes produitesà partie des
(EMB) et des boues de pomme (POM);I'optimisation
de la
eaux usées de microbrasserie
productionde la diète à base des rejets et l'élevagedu carpocapsede pomme (CP) par la
méthodologiede la réponse en surface (MRS) (Objectifs1,2).Le
chapitre3 traite de
I'optimisationdes processus de prétraitement des rejets sélectionnés, I'influence du
prétraitementd'hydrolysesur le potentielnutritifet les propriétésphysiques(la viscositéet la
taille des particules)des dièteset sur l'élevagedu CP, (Objectif3 et 4). Le chapitre4 présente
les travauxde I'effetde I'activitéenzymatiquesur la concentrationnutritivedes diètes et par
conséquentsur la croissancedes larvesdu CP (Objectifs5).
Méthodologie 1
1) Analysethéoriquedes principauxnutrimentsdes composantsde la diète standardutilisée
pourla croissance
du carpocapse
de pomme(CP);
2) Sélectionet caractérisationdes rejets (eaux usées et boues)agroindustriels
et municipaux
susceptiblesde remplacervalablementles composantsstandards(farinede soja-FS,germede
blé-GB et extrait de levure-El) sans affecter le potentielnutritif et les propriétésphysicochimiques(pH,humidité,la viscositéet la tailledes particules)
de la diètestandard;
3) Lyophilisationdes rejets pour faciliter leur utilisationpour le remplacerdes ingrédients
standards(farinesde soja, germede blé et extraitde levure)durantla productiondes dièteset
surtoutconserverleur potentielnutritifet leurs propriétés.Car sous forme de poudresèche les
rejets se mélangefacilementavec les autres composantsen présencetout en réduisantles
risquesde contaminations
avec la présenced'humidité.Les rejetsse conserveplus longtemps;
4) Formulationde la diète alternativeà partir des rejets sur la base de la concentrationdes
nutriments(protéines,glucideset lipides)présentsdans les rejets et dans la diète standard.
Cette productiontient compte aussi de la quantitédes rejetsà apporteret de la quantitédes
ingrédientsstandards(Farine de soya, germe de blé et extrait de levure) à remplacer.Ce
remplacementce fera à I'aide du logiciel de calcul Matlab. Mesure du pH et de la perte
d'humiditédes diètesproduites;
5) Elevagesdes æufs, des larves,des chrysalideset des adultesdu CP sur les diètes
la températureet le taux
alternativesen fonctiondes conditionsd'élevages(photopériode,
pourla bonnecroissance;
d'humidité)indispensable
6) Optimisation:Les conditionsoptimalesdes meilleursdiètes seront déterminéeslors de
l'élevagedes larvesde Cydiapomonella.
Planificationdes expériencesde criblage,du plan compositecentré (PCC) et des valeurs
de la réponsede surface(MRS).Analysedes résultatsest
optimalespar la méthodologie
effectuéepar le logicielSTATISTICAANOVA pour déterminerles conditionsoptimalesdes
meilleuresreproductibilités
et la significationstatistiquedes résultats.La validationdes
conditionsoptimalespour définir,le meilleurrejet,le meilleuringrédientet la meilleurediète
qui a fourniles meilleursrésultatsd'élevage.
alternative
7) Évaluationde la quantitéde nutriments(protéines,lipideset glucides)assimiléepar les
de
à traversune étudedu bilande masse.L'influence
larveset qui a contribuéà leurcroissance
la capacité nutritiveet des propriétésphysiquesdes diètes produitesà base de rejets sur
l'élevagedu CP est déterminée.
Méthodologie 2
1) Des expériencespréliminaires
sont réaliséesen microondepour déterminerles meilleurs
parmiles techniquesde traitementsuggérés.
à appliqueraux rejetssélectionnés,
traitements
(80, 100 et 121"C), troistemps(15,30 et 45 minutes)et troistestsde pH
températures
(initial,neutreet alcalin)sont étudiés.Les meilleurstraitementssont évaluésselon la
de la biodégradabilité
des rejetset de la
des nutriments
concentration
et la solubilisation
croissance
des larves.
physico-chimiques
(pH, MES, ST,
L'influencedes traitementssur les caractéristiques
protéines,lipides,glucides,minéraux,viscositéet la taille des particules)des eaux
usées. des boues et des diètes est aussi étudié afin de décelerle ou les facteurs
de la croissance
des larves.
responsables
de la diminutioneVoude I'augmentation
53
2) Optimisation:
les conditionsoptimalesdes meilleurstraitementssélectionnésseront
déterminées
en microondes.
planifier
lesexpériences
d'optimisation
de I'hydrolyse.
ANOVApourdéterminer
reproductibilités
et la
les conditions
optimalesdes meilleures
signification
statistique
desrésultats.
éxpériencesd'hydrolyseet les expériencesde culturesde larves. Une méthode
statistique
destraitements
résultats
optimaux
d'hydrolyse.
évaluelesmeilleurs
Méthodologie3
1) Mesurede la concentrationdes enzymesdigestifsdes larvesélevéessur les diètesà base
de rejets hydrolysés.Ces résultats ont permis de vérifier I'influencede l'hydrolysesur
I'augmentation
de la productiondes enzymes(protéase,amylaseet lipase).Ceci a permisaussi
de comprendrecommentle prétraitementa favoriséla digestionet l'assimilationdes diètespar
une activitéenzymatiqueélevéedes larves.Ce qui pourraitdéterminersi la quantitéd'enzyme
produiteinfluencela croissancedes larves.Aussi, commentces enzymespourraientfavoriser
l'infectiondes larvespar les granuloviruspour produirele Baculovirus.
2) L'Analysedes enzymespourraitconfirmerle bilan de masse des nutrimentsassimilés,en
pourchaqueenzyme,le nutrimentqui a été digéréet assimilé.
définissant
54
ET DISCUSSION
Partie4 RESULTATS
Les résultatsobtenusdurantce projetde thèsesont présentéen trois parties.
et la sélectiondes rejets
La premièrepartiedécritles résultatsobtenusaprèsla caractérisation
et surtout la caractérisationdes diètes produitesà partirdes rejets sélectionnés.Cette partie
traite aussi des résultatsd'élevagedu carpocapsede pomme (CP), obtenus,dans les
sur les diètes
conditionsstandardd'industrie(25 "C; 50% d'humiditéet 16 h de photopériode)
produitesavecles rejetssélectionnés
et jugés les plusfavorablespourla culture.L'optimisation
pH et humidité)des diètesa
(viscosité,
tailledes particules,
des paramètresphysico-chimiques
permisd'évaluerles paramètresd'élevagedes insectes(taux d'éclosion,taux de croissance
des larves,taux de croissancedes chrysalideset des adultes)et de faire le bilannutritifdes
alimentsassimiléspar les larves durant leur développement(3 manuscritspubliéset un
manuscritaccepté).
d'hydrolyseutilisé pour améliorerle potentiel
La secondepartie concernele prétraitement
nutritif(protéines,lipides,glucideset métaux) et les propriétésphysiques(pH, humidité,
(eauxuséesde microbrasserie-EMB
viscositéet la tailledes particules)
des rejetssélectionnés
des diètes
et les bouesd'industrie
de jus de pomme-PoM)utiliséscommesourcede nutriments
afinde rentabiliser
l'élevagedes larvesde Cydiapomonella(1 manuscritsoumis).
La troisièmepartieprésenteles relationsentre les enzymes(protéases,lipaseset amylases)
sécrétéespar les larveset la teneurdes nutrimentsassimilésà traversles diètesalternatives
consommées.Cette partie permet d'évaluerI'influencedu prétraitementsur I'efficacitéde
l'activitéenzymatiquedes larves cultivéessur les diètes à base de rejets hydrolysés.Cette
partiepermetd'établirune relationentrele taux d'enzymeset le type d'enzymessécrétéespar
les larves(stade5) et le bilande massedes nutrimentsdigéréset assimiléspar ces larves(1
manuscritsoumis).
55
4.1 Conceptionde la diète alternative
4.1.1 Sélectionet caractérisationdes eaux usées agroindustrielleset des boues
d'épuration
et municipauxmontreune compositionricheen
La caractérisation
des rejetsagro-industriels
protéines,glucides,lipideset micronutriments).
Les rejetsagroindustriels
nutriments(Ct, No..s,
pourl'élevagedu carpocapse
de pomme(CP)à causede leur
sontcependantplusintéressants
potentielnutritifplus élevé et surtout leur faible concentration en métauxqui ne présentent
aucunrisquepour I'environnement
et pour le CP. La productiondes diètesà basesdes rejets
(boueset eaux usées)à été réaliséegrâce aux travauxdéjà effectuésdans la littératuresur le
potentielnutritifet les propriétésphysiquesdes rejets (Montgomery,2004; Tyagi ef al., 2002;
(80 (Adjalléef
Barnabéet a|.,2O09),sur la productiondes biopesticidesBacillusthuringiens,'s
al., 2007:Vu ef al., 2009)et sur la productionsdes diètesservantà l'élevagedu carpocapsede
pomme (Brar ef al., 2008; Gnepe et al., 2011). L'utilisationdes rejets agroindustrielset des
élevagedes larvesde
bouesd'épuration
commeagentnutritifde la diètepeutfournird'excellent
Cydia pomonella sur ces diètes. Durant cette étude, l'analyse des eaux usées de
(EMB)a fourniles concentrations
les plus élevéesen protéines(16,9t 2 glL),
microbrasserie
en glucides(25,5 t 5,5 g/L), en lipides(6 t 1,6 g/L); en solidestotaux(66,5 t 6 g/L) et en
matièresen suspension(26,5 t 4 g/L). Ces rejets d'EMB sont constituésen majoritéde
dans la diète
matièresvégétales(malt,mais,houblonet fruits)et de levuredont la contribution
de jus de pomme(POM)produitesà partir
Les bouesissuesd'industries
est très significative.
des pommesbroyéeset filtréessont richesen sucre avec un parfumet une structurequi sont
naturellement
appréciéspar les larves.Les eaux uséesd'industried'amidon(EUA)ont fourni
les teneursnutritives(3,13t 1,5 g/L de protéinei7,5 + 2,5.glLglucideet 3 t 0,5 g/L lipides)les
peuventvalablementremplacercertainsingrédients
plus faibles.Ces rejets agroindustriels
(Farinede soja, germe de blé et extraitde levure)communémentutiliséscomme sourcede
glucidedans la productionde la diète.À la suitedes analysesphysico-chimiques,
les EMB et
et en rhéologiesles plus intéressants
en nutriments
les POM ayantfourniesles concentrations
et du choixdes
sont utiliséspour la productiondes diètes.Les résultatsde la caractérisation
rejetssont plusexpliquésdans la partieI du chapitre2 portantsur l'élevagedu CP effectuésur
les diètesproduitesà partirdes rejets.
57
4.1.2/nfluence des diètes alternatives sur la croissance de Cydia pomonella
Les résultatsd'élevageobservésmontreque la diète à base de rejet microbrasserieet de la
farinede soja (EMB+FS)a fourniles meilleuresparamètresd'élevage(79%d'éclosions;76o/o
du taux de surviedes larveset 32o/odu taux de surviedes adultes).Cela est dû au fait que la
farinede soja (FS) est un ingrédienttrès richeen protéine(34o/o),
en glucide(35%),en lipides
(21o/o)et en minérauxet autres éléments(15o/o).
Cet ingrédientprésenten quantitéplus
importante(3,89g farinesde soja)que les autresingrédientsstandards(2,4 g germesde blé et
1,4 d'extraitde levure) dans la diète, rend la masse de la diète plus dense et compacteen
absorbantI'eau.De plus le rejet d'EMB, composéde végétauxde nature,a une concentration
plus élevée en ST (659/L),en carbonetotal (22,28g/L), en protéine(19,52 g/L), en glucides
(9,2 glL) et en lipide (0,017g/L) que le rejet de POM (459/L ST, 14,04g/L Ct, 16,03 g/L
protéine,8,15g/L glucideset 0,015g/L lipide).Ce rejetde composition
hétérogène
se mélange
facilementdans I'eau avec les autres composantsen offrantà la diète une densitéde masse
intéressantepour la croissancedes larves. Cette compositionfait que la diète EMB+FSa la
perted'humiditéla plus faibleet un pH 5 favorableà l'éclosionet la croissancedes larves.Car,
le pH des diètes alternatives(pH 4,2-5,4pour les diètes à base de POM et pH 5-5,5 pour les
diètes à base de rejets d'EMB) est proche de celui de la diète standards(pH 6) a favorisé
l'éclosiondes æufs et la croissancedes larves.
Le temps influencetrès peu la croissancedu CP si les conditionsd'élevagesont respectées,
mêmes'il est plus réduit(4-6jours pour l'éclosiondes æufs, 22-28jours pour la croissancedes
larves,10-15jours pour la métamorphose
dans les chrysalides
et 7-10 pour le développement
des papillons)lors de l'élevageeffectuésau laboratoiresur les diètesalternatives.Les résultats
de cetteétudesont présentésdans la partie1 du chapitre2 portantsur l'élevagedu CP effectué
sur les diètesà basedes rejetsde POMet d'EMB.
4.1.3Bilan de masse des nutriments assimilés par les larves durant leur élevage
Le bilande massedes nutrimentsassimiléspar les larvescultivéessur les diètesalternativesà
fournid'excellentrésultatsayant permisd'évaluerle potentielnutritifapportépar les rejets.Ceci
a permisaux larvesd'atteindrel'étapede chrysalide.
58
(1,29 G", 1,1 g
La dièteEMB+FSà fournirles meilleurs
résultats
d'assimilation
de nutriments
P", 0,3 g L") par rapportaux autresdièteset à la diètecontrôle(1,2 g G", 1,2 g Pr, 0,6 g L").A
cet effet,les nutrimentsassimiléssont notésP" pour les protéines,G" pour les glucideset L"
pourles lipides.
Le potentielnutritifassimilépar les larvescultivéessur la diète EMB+FSest très élevés par
rapportaux élevageseffectuéssur les autresdiètesalternatives.Le bilanjustifiela réussitede
l'élevageeffectuéesur les diètes testées.Pour plus d'explicationsse referezà la partie 1 du
chapitre2 portantsur le bilande masse.
4.1.4 Étude des propriétés physiques des diètes sur la croissance du CP
L'étudede la rhéologiedes diètesmontreque les valeursles plusélevéessontfourniespar les
diètes EMB+EL(934,6mPa.s),POM+EL(786,4mPa.s),EMB (950,7mPa.s)et POM (793,7
mPa.s) par rapport aux autres diètes et à la diète standardde BioTepp (13,2 mPa.s).
L'augmentation
de la viscositédes diètesse justifiepar la quantitédes rejetsapportéspour
remplacerles ingrédients
dont les massessontdifférents(3,89g de FS, 2,4 GB et 1,7 EL). La
quantitéd'ingrédients
à remplacerest d'autantplus richeen nutrimentsque la quantitéde rejet
à ajouteralternativement
dans la diète est élevée.En solution,le rejet EMB se comporte
comme une argile et devientvisqueuxtrès rapidementen absorbantfacilementI'eau. La
viscositédes diètes produiteavec POM est élevée lorsquece rejet est en quantitéimportante
dans la diète.Ce rejetest un composantqui décantetrès rapidementen solution,puisqu'ilse
solubilisedifficilement.
Les résultats de l'analyse granulométriquemontrent que contrairementaux résultats
précédents, les valeurs obtenues ne dépendent pas de la concentrationen rejet des
globalement
Lesvaleursobtenuesont permisd'apprécier
la tailledes particules
échantillons.
de
chaqueingrédient.
Ainsi,Les diètesproduitesavec la farinede soja(FS)ont fourniles taillesde particulesles plus
élevées(variantentre224 et 570 pm) alorsque les valeursles plusfaiblessontfourniespar les
diètes produitesavec l'extraitde levure (variantentre 21,4 et 209 pm) par rapportà la diète
standard(154 pm). Cela s'expliquepar le fait que la FS, étant un absorbantd'eau,s'adsorbe
facilementavec les autrescomposants
dans la dièteen présenced'eau.Cependantl'extraitde
levure(EL)apportéen faiblequantité,se dissoutfacilementpar rapportau germede blé (GB)et
la FS. Les diètes produitesavec les rejets EMB sont eomposéesde particulesde tailles
beaucoupplus petites(environ21.9 à 29.0 pm) que cellescomposéesdes rejetsde POM (224
à 517 pm).Ces rejetsd'EMBpossèdentune bonnesolubilisation,
à I'instardes rejetsde POM.
Ce qui justifiela tailledes particulesde la diète EMB+FS(33 t I pm) qui est plus faibleque
celle de la diète standard(110.9t 34 pm). Cela est dû au fait que la diète contrôleutilisée
présenteune compositionen ingrédientsde granulométriedifférente.Les explicationsportant
sur la viscositéet la tailledes particulesdes diètesmontrentpourquoila diète EMB+FSa fourni
les meilleursrésultatsde culturesdu CP durant cette étude. Ces résultatssont expliquésplus
en détailledans partie2 du chapitre2 portantsur les propriétésphysiques(la viscositéet la
tailledes particules).
4.1.5 Optimisation de la diète produite avec les rejets de POM et d'EMB afin de
rentabifiser la culture de G. pomonella
L'optimisationdes diètes produitesavec les rejets agroindustriels(POM et EMB) permet de
déterminerle meilleurrejet et le meilleuringrédientstandard.Cela a permis d'obtenirla
meilleurediète en termes de rhéologieet du potentielnutritifindispensablepour un excellent
élevage du lépidoptèreC. pomonella. Pour atteindre ces objectifs,la méthodologiede la
réponseen surface(MRS)a été utiliséeà traversle planexpérimentaldu plan compositecentré
(PCC)de 25avec 5 variablesindépendantes
(concentration
de POM,EMB, FS, GB et EL) et 3
variablesdépendantes(éclosionsd'æufs, taux de survie des larves et le taux de survie des
adultes)représentantles réponses.Ce plan nous a permis de tester 42 combinaisonset 6
réplicatsde diètes en ce qui concerne les diètes produitesavec les rejets EMB et POM.
L'observation
des résultatsobtenuemontreque la diète EMB+FSa fourniles meilleursrésultats
de cultured'æufs (85%),de larves (76 o/o)et d'adultes(40 %) par rapportà la diète contrôle
(90% æufs, 80o/olarveset 32oÂd'adultes).Ces résultatsmontreque le rejet EMB et I'lngrédient
qui ont permisde produirela meilleurediète(EMB+FS)qui a
FS sont les meilleurscomposants
fourni les meilleurstests d'élevaged'æufs, de larves et d'adultesà cause des raisonsdéjà
précitées.
La significationstatistiquedu modèle polynomialedu secondordre a été vérifiéepar ANOVA.
Le facteur transcrit du modèle polynomialedu second ordre comprend un coefficientde
déterminationR2 = 0.80 qui assure un ajustementdu modèle quadratiquedes données
expérimentales.Ainsi, en accord avec les donnés observées et en tenant compte des
interactions
existantentre EMB et POM, farinede soya (FS) et POM, EMB et FS, EMB et
60
germe de blé (GB), le modèle polynomialede second ordre est présentépar l'équation
suivante:
Y = 0 + ( 4 . 0 4 xP O M+ 6 . 6 7 x B W W + 4 . 5 5x S F )+ 0 + ( - 0 . 4 1x B W W x P O M- 0 . 1 7x P O Mx S F
-0.25x BWWxSF- 0.63x B\ A/VxWG)
(24)
k
Bo=o et
IF,,xi= o
(24)
dansl'équation
i=1
au pourcentage
de surviedes larves.
Danscetteéquationla variableindépendante
correspond
de la productionde la diète sont expliqués
Les résultatsobtenuset portantsur I'optimisation
dansla partie3 du chapitre2.
61
4.2 Prétraitement
des rejets sélectionnéspour la productionde la
diète
4.2.1 Caractérisation du potentiel nutritif et des propriétés physiques des rejets
hydrolysés
Les résultatsobservésdans cette thèse montrentun abattementélevé de la matièreorganique
des EMB et POM.Cetteréductionest plus importante(plusde 50%)après45 minutespour un
La réductionde la matièreorganique(ST et MES) est plus élevée
traitementthermo-alcalin.
phénolique)
pourle rejetde POM qui est homogène(composition
et pâteux.Car, il se dégrade
très rapidementpar rapportau rejet de bouesde micro brasseriequi est plus hétérogèneen
améliorela biodégradabilité
composants(malt,houblon,riz, maiset fruits).De plus,I'hydrolyse
des rejets lorsque le temps de traitementest plus long et surtout quand la températureest
élevée.Car sous I'effetdu temps et de la chaleur,la pressionaccélèrela lyse des cellules
bactériennes
et des flocsen d'autrescomposés.De plus,le traitementalcalin(NaOH)accélère
la réductionde la matièreorganiqueen matièreminéralesolubleet en composévolatile.
(100 "C, à pH 10 et après30 minutes),le rejetd'EMBà fourni
Durantle processusd'hydrolyse
le potentielnutritif(Ct, Nt, protéinesglucideset lipides)le plusélevépar rapportaux bouesde
POM:plusde 100%de protéines,plusde 150%de glucideset 50 % des lipidespar rapportaux
des cellulesbactériennes.
rejetsnontraités,dû à l'éclatement
À températureacceptable(100 'C), la quantitédes nutrimentsa augmentéde plus de 100 o/o
pour les protéines,plusde 50% pour les lipideset 60% pour les glucidesaprèsle phénomène
plus élevées(121'C),I'hydrolyseréduit
Par contre,effectuéeà des températures
d'hydrolyse.
protéineset lipides)des rejets après 45 minutes.
légèrementle potentielnutritif(C,, Nt, No'.n,
Néanmoins,cela n'affectepas la quantitéen glucidedu miliêuqui résistebien à la chaleur.
ou minéraux(métauxet N-NH4)et les glucidesqui sont
Seulementles élémentsinorganiques
solublescontinuent
d'augmenter
en solutionaprèsun traitementthermo-alcalin.
L'hydrolysea contribuéà diminuer'la viscosité des rejets de POM (plus de 200 Yo)
dans les rejetsde EMB (+ de 100%).
comparativement
aux valeursde viscositéenregistrées
en ST, de sa
Cette réductionde la viscositédans POM est due à la faible concentration
des bouesen élémentsminéraux.Cette
homogèneet surtoutde la biodégradabilité
composition
la tailledes particulesde plusde 100%.L'utilisation
de
hydrolyseréduitaussiconsidérablement
réduitla viscositédes rejetsde 300 %
la Soude(NaOH4 M) avantle traitementthermo-alcalin
63
pourles POMet de 20Oo/o
pourles EMB.La soudea pratiquement
liquéfiétoutesles particules
permetd'obtenirune faible
des rejetssous formessolubles.Ainsi,I'hydrolyse
thermo-alcaline
viscositédes rejetsde POM et EMB traités.Cette viscositéest plus faible (54 mPa.s)pour la
POM comptetenuede sa compositionhomogène,sa faibleconcentrationen ST et MES.Aussi,
pour améliorerle potentielnutritifet les propriétésphysiquesdes diètes à base des rejets
utilisés pour la culture des larves de C. pomonella,le meilleurtraitementa été I'hydrolyse
effectuéeà 100 'C, durant 30 minutes. L'effet de I'hydrolysesur le potentielnutritif et les
propriétésphysiquesdes rejetshydrolysésest expliquédans la partie1 du chapitre3.
4.2.2 Etfet du prétraitement sur les diètes et la croissance des larves du CP
L'observationde ces résultatsmontreque les diètesà base de rejetsd'EMB hydrolysés(à 100
"C et durant30 minutes)ont fournides résultatsintéressants(93% d'éclosions;85% du taux de
surviedes larves etT}o/odutaux de surviedes adultes)par rapportà la dièteà based'EMB non
hydrolyséet à la diètecontrôle(90%d'éclosions;80% du taux de surviedes larveset62% du
taux de surviedes adultes).Cela s'expliquepar le fait que la réductionde la viscositéet de la
tailledes particulesdes rejetsEMB après30 min d'hydrolysea amélioréla textureet le potentiel
nutritif des diètes produitesavec ce rejet. Ces nouvellesdiètes ont favorisé l'élevagedes
insectespar rapportà l'élevageeffectuésur les diètesà base des rejetstraitésà pH-7 et à pH10 à causede I'alcalinitéqui affecteet réduitl'éclosiondes æufs et la croissancedes larves.
Les diètesproduitesavec les rejetshydrolysésont fournides résultatsdes taillesdes particules
plus faibles(plus de 100 fois) que cellesdes diètesproduitesavec les rejetsnon hydrolysées.
Cela est dû à I'hydrolysequi a contribuéà réduireles tailles des particulesde ces rejets. La
viscositédes diètes produitesavec les rejetsnon hydrolysés(variede 303 à 987 mPa.s)a été
pour les diètesproduitesavec les rejetshydrolysés(260 à 641 mPa.s).
réduitede plus de 2Oo/o
La viscositéde la diète standardde Biotepp(142 mPa.s)est la plus faible comptetenu de ces
quisont bienbroyésen industrie.
ingrédients
Les diètesproduitesavec les ingrédientsde farinede soya (FS) et germesde blé ont fournides
viscositéstrès faibles du fait de la faible quantité de rejets apportés pour remplacerces
ingrédients.
Par contre,les diètesEMBH+FS(525mPa.s)ou POMH+FS(392mPa.s)produites
avec uniquementavec les rejets hydrolyséset la FS ont fourni d'excellentesviscositésqui a
permisun bon élevagedes larves.Cela est du aux propriétésphysiquesde la farinede soja qui
est un absorbantd'eau dans la diète.Cette propriétélui confèreune viscositéplus intéressante
pour l'élevagedes larves en lui apportantune densité de masse importante.L'effet de
I'hydrolysesur le potentielnutritif et les propriétésphysiquesdes diètes alternativeset la
croissancedes larvesest détaillédans la partie1 du chapitre3 portantsur le prétraitement.
d'hydrolyse.
65
4.3 Influencede l'activitéenzymatique
sur la digestiondes aliments
par les larvesde G, pomonella
L'évolutiondes équipementsde la digestiondes enzymesdigestifsdes larves matures(après
24-28jours) a été étudiée.Cette analyseà été menéeà traversI'observationde la croissance
progressivede I'activitédes protéases,des amylaseset des lipases.L'analysedes extraits
intestinauxdes larvesindiquentque les diètesingéréesont un rôle qualitatifque quantitatifdans
la sécrétiondes enzymesdigestifspar les larves.
La mesure de I'activité enzymatique des larves s'est effectuée sur un échantillonnage
représentatif(10-15 larves)pour toutes les diètes. Les résultatsenzymatiquesobservéssont
élevéspour les larvesdont la taille est plus importante(2-3 mm) sur les diètesqui ont fourniun
taux de surviede croissancedes larvesplus élevée(70-90o/o)par rapportà la diètes contrôle
(80 %). Ces résultatsmontrentque les larves sécrètentune quantitéplus élevée d'amylases
(2,9mg/L)que de protéases(59,66Ul/mL)et de lipases(1,93 U / mg d'enzymes)durantleur
élevéedu nutritif
digestion.Le bilande massedes nutrimentsétudiéjustifieque la concentration
présentdans la diète entrainechez les larves,une sécrétionélevéedes enzymesspécifiqueà
ce nutriment pour le digérer. Ainsi, la concentrationen glucides étant la plus élevée
contrairement
à la concentration
en lipidesqui est la plusfaibledans la diètes'expliquepar le
fait que la quantitédes amylasessécrétéeest plus élevéeque la quantitéde lipasessécrétée
par les larvespour digérerces nutrimentsdans les diètes.Cette activitéenzymatiqueest plus
importante(20 Yoamylases,10 % protéaseet 5 % lipase)pour les larvesélevéessur les diètes
à base de rejet de POM ou EMB mélangéavec la farine de sojas (FS) par rapportaux autres
diètes.Ce résultatest plus élevé (30 % amylases,20 o/oprotéaseet 3 o/olipase)pour les diètes
à base de rejets hydrolysés,et plus élevée encore (45 % amylases,35 % protéaseet 3 %
lipase) pour les diètes à base de rejet EMB hydrolysépar rapportà la diète contrôle(40 o/o
amyfases,27 % protêaseet 10 % lipase).Ces résultatsmontrentque I'hydrolysediminue la
concentrationen lipides des rejets et par conséquentla concentrationdes lipides dans les
diètes.La quantitéde lipasesnécessairepour digérerces lipidesest aussi réduite.L'influence
de I'activitéenzymatiquesur la croissancedes larvesest indiquéedans la partie1 du chapitre4
portantsur I'activitéenzymatique.
66
BIBLIOGRAPHIE
Adjalle KD, Brar SK, Verma M, Tyagi RD, Valero JR & SurampalliRY (2007) Ultrafiltration
recoveryof entomotoxicity
from supernatantof Bacillusthuringiensisfermentedwastewater
and wastewatersludge.ProcessBiochem.a2 Q). 1302-1311.
Ahn J-H, ShinS G & HwangS (2009). Effectof microwaveirradiation
on the disintegration
and
acidogenesis
of municipalsecondarysludge.ChemicalEngineeingJoumal153:145-150.
Alston DG, MurrayM, RedingME (2010)CodlingMoth Cydiapomonella.Publishedby Utah
StateUniversity
Extensionand UtahPlantPestDiagnostic
Laboratory
ENT-13-06.
http.//extension.
les/publications/factsheeVENT13-06.pdf
usu.edu/fi
APHA,AWWA& WEF (2005)Standardmethodsfor the examinationof water and
Wastewater,21st Edition.
Aravinthan
V, MinoT, TakizawaS, SatohH & MatsuoT (2001)Sludgehydrolysate
as a
carbonsourcefor denitrification.
WaterSci.Technol.43 (1): 191-199.
Arijs Y, De-ClercqP (2004) Liver-basedartificialdiets for the productionof Orius laevigatus.
BioControl49: 505-516.
ArthursS P & LaceyLA (2004)Fieldevaluationof commercial
formulations
of the codlingmoth
granulovirus:
persistenceof activityand successof seasonalapplications
againstnatural
infestations
of codlingmoth in PacificNorthwestappleorchards.BiologicalControl31:3,
388-397.32ref.
BallardJ, EllisDJ & PayneCC (2000)The roleof formulation
additivesin increasing
the
potencyof Cydiapomonellagranulovirusfor codlingmoth larvae,in laboratoryand field
experiments.Biocontûle Scienceand Technologie 10: 627-640.
BarnesMM (1991)CodlingMothOccurrence,
HostRaceFormation,
and Damage.In World
Crop Pests:"TortricidPests,Their Biology,NaturalEnemiesand Control".Elsevier5: 313327.
Barnabé S (2004) Hydrolysisand partiatoxydationof wastewatersludgeas raw materialto
produce Bacillus thuringiensisHD-1. PhD Thesis, INRS-ETE, University of Québec,
Canada,pp 63-70.
BarnabéS, Brar SK, Tyagi RD, Beauchesne| & SurampalliRY (2009) Pre-treatment
and
bioconversionof wastewatersludgeto value-addedproducts- Fate of endocrinedisrupting
compounds.Scienceof the TotalEnvironment4O7:1471-1488.
Basil A (2003) Descriptionscientifiquedes baculovirusgénétiquementmodifiés en vue
d'applicationsen gestion des insectesforestiers.Servicecanadiendes forêts, Centre de
foresteriedes GrandsLacsSaultSte.Marie(Ontario).
67
Beck SD, chippendale
GM & SwintonDE (1968)Nutritionof the Europeancorn borer,Ostinia
nubilalis.Vl. A larvalrearingmediumwithoutcrude plantfractions.Ann. Entomol.Soc.Am.
61:459-462.
materialsandwastewater
Ben RF, PrévostD,YezzaA & TyagiRD (2007)Agro-industrialwaste
sludgefor rhizobialinoculantproduction:A review.BioresourceTechnology98: 3535-3546.
BenlismaneA, François P & Bekkour K (2011) Comportementmécaniquedes boues
biologiquesen écoulement.La houilleblanche5 : 34-39.
von Bakterien
Bogdanow,EA (1908)Ûberdas Ablângidgkeit
des Wachstumsder Fliegenlarven
und Fermentenund ûber Variabilitâtund Vererbungbei den Fleischfliegen.Arch. Anat.
Physiol.Abt. Suppl.173-200.
BoivinT, ChabertHC, BouvierJC, BeslayD & SauphanorB (2001)Pleiotropyof insecticide
resistancein the codling moth, Cydia pomonella. EntomologiaExperimentaliset Applicata
99:381-386.
BougrierC, DelgenèsJP.& CarrèreH (2007) lmpactsof thermalpre-treatmentson the semicontinuousanaerobicdigestionof waste activatedsludge.BiochemicalEngineeringJournal
34:20-27.
Brar SK, Verma M, Tyagi RD & ValeroJR (2006) Recentadvancesin downstreamprocessing
and formulationsof Bacillusthuingiensis based biopesticides.Process Biochemistry41,
323-342.
Brar SK, Verma M, ValeroJR, Tyagi RD & SurampalliRY (2008)Wastewatersludgesas novel
growth substratesfor rearingcodlingmoth larvae. WorldJoumal MicrobiologyBiotechnology
24:2849-2857.
Cao G & Prior RL (1999) Measurementof oxygen radical absorbancecapacityin biological
samples.MethodsEnzymol.299: 50-62.
pomonel/a,is a seriousinsect
CaprifeJ & VossenP (2005)Codlingmoth, Cydra(Laspeyresia)
pest of apples,pears,and Englishwalnuts.Universityof California,divisionof Agriculture
and NaturalResources.
Publication
7412.
CarrollM, HanlonA, HanlonT, ZangerlAR & BerenbaumMR (1997) Behavioraleffectsof
carotenoidsequestrationby the parshipwebworm,Depressariapastinacella.
J. Chem.Ecol.
23:2747-2719.
CarruthersWR, Cory JS & EntwistlePF (1988)Recoveryof pine beautymoth Panolisflammea
nuclearpolyhedrosisvirusfrom pinefoliage.J. lnvertebr.Pathol.52:27-32.
ChapmanRF (1998)The Insects:Structureand Function(4thed) CambridgeUniversityPress
UK:770pp.
CharmillotPJ, Hofer D & PasquierD (2000) Attract and kill: a new methodfor controlof the
codling moth Cydiapomonella.Entomol.Exp. Applicata94:211-216.
68
in insectlife processes,in biochemistry
Chippendale
GM (1978)the functionof carbohydrates
of
insects.AcademicPress,NewYork:p 2-57.
Chu CP, LinVlAlV,
Lee DJ, ChangBV & PengXF (2002)Thermaltreatment
of wâste
activatedsludgeusingliquidboiling.Joumalof EnvironEngineeing:1100-1103.
ClimentM, Ferrerl, BaezaM del M, ArtolaA, VâzquezF & FontX (2007)Effectsof thermaland
mechanicalpretreatments
of secondarysludge on biogas productionunder thermophilic
conditions.ChemicalEngineeringJoumal 133:335-342.
CohenAC (1998)Artificialmedia for rearingentomophages
comprisingcooked,whole egg.
(12333S. ShoshoniDr.,Phoenix,A2,85044).Application
Number:08/669389.
CohenAC (2000)A reviewof feedingstudiesof Lypgusspp.-withemphasison artificialdiets.
Southwest.Entomol.Suppl.23: 111-119.
CohenAC (2001) Formalizinginsectrearingand artificialdiet technology.Am. Entomol.47:
198-206.
CohenA C (2004)Insectdiet- Scienceand Teclrnology.CRC Press,New York: 324 pp.
CoryJ.S.,MyersJ.H.(2003)The ecologyand evolutionof insectbaculoviruses.
Annu. Rev.Ecol.Evol. Syst.34:239-72.
of a commercial
codlingmothgranulovirus
Cossentine
JE & JensenLBM (2004)Persistence
producton applefruitand foliage.J. Entomol.Soc.Brit.Columbia,l0l:87-92.
CristiânTP & Marcos GP (2OOO)Evaluationof five species of Trichogrammaas biological
Agicultura Técnica60.
control agents lor Cydia pomonella(L.) (Lepidoptera:Tortricidae).
282-288.
insectphysiology.Biochemistry
Dadd RH (1985)Nutrition:organisms,in comprehensive
and
Pharmacology.
PergamonPress4: 313-390.
VR & VillarrealLP (2000)An introduction
to the evolutionary
ecologyof viruses.See
DeFillippis
Hurst2000 pp. 125-208.
DeFoliartGR (1999)Insectsas food,Annu, Rev.Entomol.44:21-50.
with ecdysteroidal
and juvenile
DhadiallaTS, CarlsonGR & Le DP (1998)New insecticides
hormoneactivity.Ann. Rev.Entomol.43,545-569.
and microwaveirradiationas a combined
Do$an | & Sanin FD (2009)Alkalinesolubilization
method.WaterResearch43:2139-2148.
sludgedisintegration
and minimization
Drouin M, Lai CK, Tyagi RD & SurampaliRY (2007) Bacilluslicheniformisproteaseas high
of sludgeto
value addedproductsfrom fermentationof wastewatersludge:pre-treatment
increasethe performanceof the process.Proceedingsof IWA conferenceon Moving
Technical,Managerial,and PublicSynergy.
WastewaterBiosolidsSustainability:
Fonrvard:
New Brunswick,
Canada.
69
des insecteset
DossierBiocontrole
au RythmeCubain(2005)BulletinCanadiende l'écogestion
des maladiesdes plantes.
Dunley JE & Welter SC (2000) Correlatedinsecticidecross-resistancein azinphos-methyl
resistantcodlingmoth (leprdoptera:Tortricidae).
J. Econ.Entomol.93:955-962.
Projects.AGRO-BIO- 330
DuvalJ (1994)le carpocapse
de la pomme.EcologicalAgricultural
- 01.
ErlandsonM & GoettelM (2007)Agricultureet Agroalimentaire
Canada.Web
(http://www.biocontrol.ca).
Web du Centre pour la lutte antiparasitaireen Agricultureet
pdfl.
agroalimentaire au Canada(http://www.agr.gc.calenv/pdf/cat_e.
. Joumal of
extraction
EskilssonCS & BjôrklundE (2OOO)
Analytical-scalemicrowave-assisted
chromatography9O2(1): 227-50.
EskiciogluC, KennedyKJ & Droste RL (2006) Characterization
of soluble organic matter of
waste activatedsludge before and after thermal pretreatmenl.Water Research40: 37253736.
FedericiBA (1997) Baculoviruspathogenis.In: Miller, L.K. (Ed.), The Baculoviruses.Plenum
Press,NewYork, pp. 33-59.
floc matrix.
FrolundB, GriebeT & NielsenPH (1995)Enzymaticactivityin the activated-sludge
AppliedMicrobiology
Biotechnology
43: 755-761
Gao X, Bjork L, TrajkovskiV & Uggla (2000) Evaluationof antioxidantactivitiesof rosehip
ethanolextractsin differenttest systems.J. Scr.Food Agric. 80:2021-2027.
Genc H (2002) Phaon crescent, Phyciodes phaon: Lite cycle, nutrional ecology and
reproduction.
Ph.D.dissertation,
FL32611,USA.
University
of Florida,Gainesville,
Genc H & Nation Jl (2004) An artificialdiet for the butterflyPhyciodesphaon (Lepidoptera:
Nymphalidae)
FloridaEntomol.87(2):194-198.
GencH (2006)GeneralPrinciples
Ecology.TrakyaUnivJ Sci,7(1):53-57.
of InsectNutritional
Giroux S, Côté JC, VincentC, MartelP & éoderre D (1994) Bacteriological
insecticideM-One
predation
effectson the mortalityand the
efficiencyof adultspottedlady beetleColeomegilla
maculata(Coleoptera:Coccinellidae).
J. Econ.Entomol.87:39-43.
profileof dietsproducedusing
GnepeJR, Brar SK, Tyagi RD & ValéroJR (2011)Rheological
agro-industrialwastes
for rearingcodlingmothlarvaefor baculovirusbiopesticides.
Joumalof EnvironmentalScienceand HealthPart B (2011)46, 1-12.
GonzàlezRH (2005) Alternativeproposalsof chemicaland hormonalcontrol of the codling
moth. InstitutionFacultadde CienciasAgronomicas,Universidadde Chile;Chile.Revista
Fruticola.
CopefrutS.A.,Curico,Chile:2005.26:3,89-102.9 ref.
NewYork.
GordhG & HeadrickD (2001).A Dictionary
of Entomology.
CABIPublishing,
70
of the Germanroach,BlatellagermanicaL.
GordonHt (1959)Minimalnutritionalrequirements
Ann. N. Y. Acad. Sci.77:290-315.
GuillonM & BiacheG (1995)IPM strategiesfor controlof codlingmoth (CydrapomonettaL.)
interestof CmGV for long term biologicalcontrolof pest complexin orchards.Med. Fac.
Landbouww.
Univ.Gent.,60: 695-705.
Hall-Beyer,Bart & RichardJ (1989) Ecologicalfruit productionin the north. C.P.721,TroisRivières,p162.
Hansen JD & Anderson PA (2006) Mass rearing codling moths: improvementsand
modifications.
Journalof EntomologySocietyof Bitish Columbia103 (9): 33-36.
HardieJ, PeaceL, PickettJA, SmileyDWM,StorerJR & WadhamsLJ (1997)Sex pheromone
stereochemistry
and purityaffectedfield catchesof maleaphids.J. Chem.Ecol.2
HarrisonEZ, Oakes SR, Hysell M & Hay A (2006) Organicchemicalsin sewage sludges.
Scr'enceof the TotalEnvironment367 481497.
HaydakM H (1953)Influenceof the proteinlevel of the diet on the longevityof cockroaches.
Ann. Entomol.Soc.Am.46:547-560.
of granulosisvirusagainst
HelsenH, BlommersL & Vaal F (1992)Efficacyand implementation
Rijksuniv.Gent, 57: 569-573.
codlingmoth in orchardlPM. Meded. Fac. Landbouwwet.
3:2547-2554.
HouseHL (1974)Nutrition.Ed. AcademicPress,New York, in The physiologyof insectvol.5:
51-62.
proteinsin
and otherrecombinant
of pharmaceutical
HughesPR & Wood HA (1998)Production
insectlarvae.SIM News48: 105.
Hull LA, Pfeiffer DG & BiddingerDJ (1995) Apple-directpests. In Mid-AtlanticOrchard
MonitoringGuide. NaturalResources,Agriculturaland EngineeringService,lthaca, New
York:pp 5-17.
loriatti C & BouvierJC (2000) La resitenzaagli insectticidi;il caso della carpocapsa(Cydia
pomonellaL.), lnf. Fitopatol.9: pp. 5-10.
Jin Y, Li H, MaharRB, Wang Z & Nie Y (2009)Combinedalkalineand ultrasonicpretreatment
of sludgebeforeaerobicdigestion.Joumalof EnvironmentalSciences21:279-284.
for herbivorous
insects:
JohnsonKS & FeltonGW (2001)Plantphenolicsas dietaryantioxidants
a test with geneticallymodifiedtobacco.J. Chem.Ecol.27: 2579-2597.
Judd GJR, GardinerMGT & ThomsonDR (1997) Controlof codling moth in organicallymating disruption,post
managed apple orchards by combiningpheromone-mediated
harvestremovalandtree banding.Entomol.Exp.Appl.83:137-146
A (1987)Boundwater contentof biologiealsludgesin relationto
KatsirisN & Kouzeli-Katsiri
Res.2, | (ll): 1319-1327.
Water
filtrationanddewatering
71
KienzleJ, SchulzC,ZebitzCPW& HuberJ (2002)Persistence
of codling
of the biologicaleffect
moth granulovirusin the orchard-preliminary
field trials. Institutefor Phytomedicine,
Universityof Hohenheim,D-70593 Stuttgart,Germany. ref. Editor Fordergemeinschafr
Okologischer
Obstbaue. V:187-191.
for amoniacidsin adult
Kim JH & Mullin,CA (1998)Structure-phagostimulatory
relationships
westerncorn rootworm,Diabroticavirgiferavirgifera.J. Chem.Ecol.24:1499-1511.
Kim J, Park C, Kim T-H, Lee M, Kim S, Kim S-W & Lee J (2003). Effects of various
pretreatmentsfor enhanced anaerobicdigestionwith waste activatedsludge. Joumal of
Bioscienceand Bioengineering
95 (3): 271-275.
KniplingEF (1979)The basic principalesof insectpopulationsuppressionand management.
USDAAgric. Handb. 512.
KnoxRB, LadigesPY & EvansBK (1994)Biology.McGrawHill,Sydney
KuhrtU, SamietzJ & Dorn S (2006)Effectof plantarchitectureand hail nets on temperatureof
codfing moth habitatsin apple orchards.EntomologiaExperimentalisand Applicata UK. '118:
3,245-259.
Lacey LA & Siegel JP (2OOO)Safety and ecotoxicologyof entomopathogenicbacteria.
EntomopathogenicBacteria: From laboratory to field application. Kluwer Academic
Publishers:pp. 253-273.
Lacey L.A., Shapiro-llanD.l. (2003) The potentialrole for microbialcontrol of orchard insect
pestsin sustainable
agriculture.
J. FoodAgic. Environ.,l:326-331
Lacey LA, Arthurs SP, Knight A, Becker K & Headrick H (2004) Efficacy of codling moth
granulovirus:effect of adjuvants on persistenceof activity and comparisonwith other
larvicidesin a PacificNorthwestappleorchard.J. Entomol.Sci.,39:500-513.
Lacey LA & Arthurs SP (2005) New method for testing solar sensitivity of commercial
formufationsof the granulovirusof codlingmoth(Cydrapomonella,Tortricidae:Lepidoptera).
Joumal of InvertebratePathology90: 85-90.
Lacey LA, Arthurs SP & Headrick H (2005a) Comparativeactivity of the codling moth
granulovirusagainstGrapholitamolestaand Cydia pomonella(Lepidoptera:
Tortricidae).
Joumal of the EntomologicalSocietyof BritishColumbia102: 79-80.
Lacey LA, Neven LG, HeadrickHL & Fritts RJ (2005b) Factors affectingentomopathogenic
nematodes (Steinernematidae)for control of ovenrinteringcodling moth (Lepidoptera:
Tortricidae)
in fruitbins.J. Econ.Entomol.,98:1863-1869
nematodes
Lacey LA, ArthursSP, UnruhTR, HeadrickH & FrittsRJ (2006)Entomopathogenic
for controlof codling moth (Lepidoptera:Tortricidae)in apple and pear orchards:effect of
nematodespeciesand seasonaltemperatures,adjuvants,applicationequipment,and postapplicationirrigation.BiologicalControl,El sevier37: 214-223..
72
Lacey LA & UnruhTR (2007)Biologicalcontrolof codlingmoth (Cydrapomonella;lepidoptera:
with emphasison entomopathogens.
tortricidae)
and its role in integratedpest management,
Vedalia12: 33-60.
LamontagneE (2004) Caractérisation
d'intérêt
de nouvellessouchesde Bacillusthuringiensr's
pour la productionde biopesticideet d'enzymespar fermentationde boues d'épuration
municipales.Mémoire de maîtrise, INRS-ETE, Universitédu Québec, Canada, 79
pages+annexes.
Li YY & NoikeT (1992)Upgradingof anaerobicdigestionof wasteactivatedsludgeby thermal
pre-treatment.Water Sci.Technol.26: 857-866.
Liao PH, Wong WT & Lo KV (2005) Releaseof phosphorusfrom sewage sludge using
microwave
technology.
J. Environ.Eng.Sci.4: 77-81.
Li H, Jin Y, MaharRB, Wang Z & Nie Y (2008)Effectsand modelof alkalinewaste activated
sludgetreatment.BioresourceTechnology99: 5140-5144.
Lin J-G, Ma Y-S, Chao AC & Huang C-L (1999)BMP test on chemicallypretreatedsludge.
BioresourceTechnology68: 187-192.
MattediL, Forno F & Varner M (2006) Attentionto surprisesof the apple worm. Source
lnformatoreAgrario.Edizionil'lnformatoreAgraio Srl, Verona,ltaly:62: 31,69-72.
McBrideM-B (1998)Solublefiace metalsin alkalinestabilizedsludgeproducts-J. Env. Qualwater,27:578-584.
MironY, ZêemanG, Van Lier JB & LettingaG (2000)The role of sludgeretentiontime in the
and proteinsduringdigestionof primary
hydrolysisand acidification
of lipids,carbohydrates
sludgein CSTRsystemsWaterRes.,34 (5):1705-1713.
. BioresTechnol,Vol. 91, pp.1-29.
Montgomery
R (2004)Development
of biobasedproducts
Morris DL (1948) Quantitativedeterminationof carbohydrateswith Dreywood'sAnthrone
reagent.Science,107,254-255.
Mottet A, Steyer JP, Déléris S, VedrenneF, Chauzy J & Carrère H (2009). Kineticsof
thermophilicbatch anaerobicdigestionof thermal hydrolysedwaste activatedsludge.
BiochemicalEngineeringJournal46: 169-175.
of digestiveenzyme
MoyanoFJ, DiazM, AlarcônFJ & SarasqueteMC (1996)Characterization
activity during larval development of gilthead seabream (Sparus aurata). Kugler
Publications,
Amsterdam/NewYork, FishPhysiologyand Biochemistryvol. 15 no.2 pp 121130.
BocaRaton,Fla.,CRC Press:485 pp.
NationJL (2001)InsectPhysiology
and Biochemistry.
Neyens E & Baeyens J (2003) A review of classic Fenton's peroxidationas an advanced
oxidationtechnique.Journalof HazardousMaterials898, 33-50.
73
Neyens E, Baeyens J, Dewil R & De heyder B (2004) Advanced sludge treatmentaffects
extracellularpolymeric substancesto improve activated sludge dewatering.Journal of
HazardousMaterials1068,83-92.
pour la protectiondes plantes)
NormesOEPP (OrganisationEuropéenneet Méditerranéenne
(2001) Directivessur la bonne PratiquePhytosanitaireArbres Fruitiersà Pépins- Cydia
Pomonella(Carpocapse): pp 2-18(1).
OdegaarH, PaulsrudB & Karlsson| (2002)Wastewatersludgeas a resource:sludgedisposal
strategiesand correspondingftçatment technologiesaimed at sustainablehandling of
wastewatersludge.Water Sci.Technol.,46(10):295403.
OhgushiT (1992) Resourcelimitationon insect herbivorepopulations.In: Effecfs of source
distributiononanimal-plantinteractions.AcademicPress,SanDiego:pp'199-241
salt mixturecontaining
OsbornTB & MendelLB (1932)A modification
of the Osborne-Mendel
only inorganicconstituents.Scr'ence,
75:339-340.
Panneton B, Vincent C & Fleurat-LessardF (2000) Place de la lutte physique en
phytoprotection,
pp. 1-24in C. /NRA Editions,Paris,347 p.
Park C, Lee C, Kim S, Chen Y & Chase HA (2005).Upgradingof AnaerobicDigestionby
fncorporating Two Different Hydrolysis Processes. Joumal of Bioscience and
Bioengineering1Q0(2): 16a-167.
Penaud V, DelgènesJP & Moletta R (1999) Thermo-chemicalpreheatmentof a microbial
biomass: influence o; S6dirrm hydroxide addition on solubilizationand anaerobie
biodegradabllity.Enz. MicrobialTechnol.,25: 258-263.
PhamTTH, Brar SK, Tyagi RD & SurampalliRY (2009)Ultrasonification
of wastewatersludgeConsequences
on biodegradability
and flowability.
Journalof HazardousMaterials163,891898.
PhamTTH, BrarSK, TyagiRD & SurampalliRY (2010)Influenceof ultrasonification
and Fenton
oxidation pre-treatmenton rheologicalcharacteristicsof wastewatersludge. Ultrasonics
Sonochemistry
17, 38-45.
RafossT & SaethreMG (2003)Spatialand temporaldistributionof bioclimaticpotentialfor the
codlingmoth and the Coloradopotato beetle in Norway:model predictionsversus climate
and fielddata from the 1990s.Agriculturaland ForestEntomol.S (1): 75-85.
Rajan RV, Lin JG & Ray BT (1989) Low-levelchemical pretreatmentor enhanced sludge
sofubilization,
Res J. WPCF,61 (11-12):1678-1683.
Raunkjaer K, Hvitved-JacobsenT & Nielsen PH (1994) Measurementsof pools protein,
carbohydrateand lipidin domesticwastewater.Water Res28:251-262.
Reardon J & Berkett LP (2003) Key Arthropods and Diseases Affecting Apples: A
Synopsis.Photocredits: L.P. Berkett; InstructionalMedia Center, Mich. State University,
EastLansing,Ml. The University
of Vermont.
74
(http:// www. rmc.frl blogs/jardin.Php.archive/
RecchiaC (2010).<Hydratation
2010107l O2)>>
sur RMC.
ReuvenyH & CohenE (2007)Toxicityof azinphos-methyl
to variousdevelopment
stagesof the
codling moth Cydia pomonella(Lepidoptera:Tortricidae).Pest ManagemenfScience63:
129-133.
pourle jardinageamateuret écologique)
R.J.A.E.-(Regroupement
(1991)Guidede protection
et
d'entretien
écologique
des pommierset autresarbresfruitiers.p.37.
RobertsWP & HagleyEAC (1986)Pest Management
Programfor AppleSeries:CodlingMoth.
OntarioMinistryof Agriculture
and Food,Toronto.2 pp.
Roger C, VincentC & CoderreD (1995) Mortalityand predationefficiencyof Coleomegilla
maculata lengi Timberlake (Coccinellidae)following application of Neem extracts
(AzadirachtaindicaA. Juss.,Meliaceae).J. Appl. Entomol.119:439-443.
Roux J-L (1994)Conserverles aliments,Comparaison
des méthodeset des technologies
des
- Lavoisier:p 436-456.
aliments.Techniqueet Documentation
Rojas Ll, Cruz-Camarillo
R, GuerreroMl, Rodriguez-Vasquez
R & lbarraJE (1999)Selection
and characterization
of a proteo-chitinolytic
strain of Bacillusthuringiensis,able to grow in
shrimpwaste media. Wotd J. Microbiol.Biotechnol.15 261-268.
Sachveda V, Tyagi RD & Valéro JR (1999) Factor:saffecting the productionof Bacillus
thuringiens.sbiopesticides.
RecenfRes. Devel.Microbial.,3; 363-375.
SaethreMG & HofsvangT (2002)Effectof temperatureon ovipositionbehavior,fecundity,and
fertilityin two northernEuropeanpopulationof the codlingmoth (Lepidoptera:
tortricidae).
Environn.Entomol.31 (5): 804-815.
SaksinchaiS, Suphantharika
M & VerduynC (2001)Applicationof simpleyeast extractfrom
spent brewer'syeast for growthand sporulationof Bacillusthuingiensr'ssubsp.Kurstaki:a
physiological
study.WorldJ. Microbiol.Biotechnol.,17 :307-316.
SalsabilMR, LaurentJ, CasellasM & DagotC (2010)Techno-economic
evaluationof thermal
treatment,ozonationand sonicationfor the reductionof wastewaterbiomassvolumebefore
aerobicor anaerobicdigestion.Joumalof HazardousMaterials17a$!:323-333.
SauphanorB, BerlingM, ToubonJF, ReyesM & DelnatteJ (2006)Carpocapsedes pommes:
cas de résistance
auxvirusde la granulosedansle Sud-Est.Phytoma590,24-27
SchiederD, SchneiderR & F-Bischof(2000).Thermal hydrolysis(TDH) as a pretreahent
methodforthedigestionof organicwaste.WaterSci.Technol.4l(3):l8l-187.
Setyobudi L (1990) Seasonalityof codling moth, Cydia pomonella L., (Lepidoptera:
Olethreutidae)
in the Willamettevalley of Oregon:Role of photoperiodand temperature,
Thesis,OregonStateUniversity,
129 pp.
Shanableh
A & JomaaS (2001).Production
andtransformation
of volatilefatfyacidsfromsludge
subjectedto hydrothermal
treatment.Water Sci.Technol.,44 (10): 129-135.
75
SinghP (1977)Artificialdiet for insects,Mites,and spiders.PlenumPress,NewYork:594 pp.
du tubesdigestifdu
DC, Diamantidis
Stamopoulos
G & Chloridis(1993)Activitésenzymatiques
prédateurPodisusmaculiventris(Hem.:Pentatomidae).Entomophaga38 (4): 493-a99.
SlanskyJF & RodriguezJG (1987)Nutritionalecologyof insects,mites,spiders,and related
invertebrates.
Wiley,NewYork,An overview:pp 1-69.
StaufferC (1989)EnzymeAssaysfor Food Scientists.Van NostandReinhold/AVl,NewYork.
Steineke SB & Jehle JA (2004), 'lnvestigatingthe HorizontalTransmissionof the Cydia
pomonellaGranulovirus
(CpGV)in a ModelSystem',BiologicalControl,30, 538_545.
StelljesKB (2001)Fruitperfumeluresfemalecodlingmoths.Ag. Res. 49: 1O-12.
Tanada Y (1964) A granulosisvirus of the codling moth, Caryocapsepomonella(Linnaeus)
(Olethreutidae,
Lepidoptera).
J. /nsectPathol.,6: 378-380.
Tanaka S, KobayashiT, KamiyamaK & Bildan MLNS (1997). Effectsof thermochemical
pretreatmenton the anaerobicdigestionof waste activatedsludge.Wat. Sci. Technol.35
(8):209-215.
(1), 1-62.
TerraWR & FerreiraC (1994)Comp. Biochem.Physiot.lOgB
Tirado-MontrielMTL, Tyagi RD & Valéro JR (1998) Productionof Bacillusfhunnglensisusing
waste materials.In: Martin,A. M. (éd.), Bioconversionof waste materialsto industrial
products,BlackieAcademicPress& Professionnal,
UK: p.480-516.
Toba HH & HowellJF (1991)An improvedsystemfor mass-rearing
codlingmoths.Journalof
the Entomological
Societyof BritishColumbia88:22-27.
Torecil, KennedyKJ & DrosteRL (2009)Evaluationof continuousmesophilicanaerobicsludge
digestionafter hightemperaturemicrowavepretreatment.Water Research43:1273-1284.
TorresM & LiorénsMa del CE (2008).Effectof alkalinepretreatmenton anaerobicdigestionof
solid wastes. WasfeManagement28: 2229-2234.
Tu z & HagedornHH (1992)Purificationand characterization
of pyruvatecarboxylasefrom the
proteinsin other insects.Arch.
honey bee and some propertiesof relatedbiotin-containing
InsectBioch.Phys. 19:53-66.
TurunenS (1979) Digestionand absorptionof lipids in insects.Comp.Biochem.Physiol.63A:
455-460.
Tyagi RD, Sikati FV, BarnabéS, VidyarthiAS & Valéro JR (2002) Simultaneousproductionof
biopesticideand alkalineproteaseby Bacillusthuringiensr.s
using sewage sludge as raw
material.Water Scr'enceTechnology 46. 247-254.
VanderzantES (1974) Development,significance,and applicationof artificialdiets for insects.
Annu. Rev.Entomol.19: 139-160.
76
Verma M, Brar SK, Tyagi RD, Valéro JR & SurampalliRY (2005)Wastewatersludge as a
potentialraw materialfor antagonisticfungus (Trichodermasp.): Role of pre-treatmentand
Water Research39: 3587-3596.
solidsconcentrations.
Verma M, SatinderKB, Riopel AR, Tyagi RD & SurampalliRY (2007) Fre-treatmentof
wastewatersludge biodegradability
and rheologystudy. EnvironmentalTechnology28:
273-284.
Versoi PL & FrenchLK (1992)The establishment
of commercialinsectaries,in advancesin
insectRearingfor researchand Pest Management.
AndersonT.E. and N.C. Leppla,Eds.
WestviewPress,new Dheli,457- 463.
VidyarthiAS, Tyagi RD, ValéroJR & SurampalliRY (2002)Studieson the productionof Bacillus
thuringiensisusingwastewatersludgeas a material.Waterres.,36: 4850-4860.
VincentC (1998)Lesbiopesticides.
Antennae(Eds.)5 (1):7-29.
VincentC & CoderreD (1992)La luttebiologique.
GaëtanMorinEditeur(Montréal)et Lavoisier
p.
TechDoc (Paris),(Eds.)671
VincentC & PannetonB (2001)Les MéthodesDe Lutte PhysiqueCommeAlternativesAux
Pesticides.VeftigO- La revueen sciencesde ltenvironnement
surle WEB,Vol2 No 2.
of wasteactivatedsludgeas a
VlyssidesAG & KarlisPK (2004)Thermal-alkaline
solubilisation
pre-treatment
stagefor anaerobicdigestion.BioresourceTechnology91:201-206.
Vu KD, Tyagi RD ValeroJR & SurampalliRY (2009)"lmpactof differentpH controlagentson
biopesticidalactivity of Bacillus thuringiensisduring the fermentationof starh industry
wastewater"
, BioprocessBiosysfEng vol. 32, pp. 511-519.
WeedenCR, SheltonAM & HoffmanMP (2008)Commandebiologique:
Un guidedes ennemis
normauxen Amériquedu Nord.http://www.nysaes.cornell.edu/enUbiocontrol/.
Welter SC (2006) Codling Moth (Cydrapomonella)and lts Control. ExtensionEntomologist.
GuideH-427.
Welty C (1992) CodlingMoth On Fruit Trees. Ohio State UniversityExtensionFact Sheet,
EntomoIogy. HYG-2203-92.
WigginsJC (2004)Diet compositionand methodfor rearinginsects.N' PUB, US 200410228947
41.
componentsof primaryand
Wilson CA & Novak JT (2009) Hydrolysisof macromolecular
pretreatment.
Water research 43:
secondarywastewatersludge by thermal hydrolytic
4489-4498.
engineeredbaculovirus
as agentsfor pestcontrol.
Wood HA & GranadosRR (1991)Genetically
Annu. Rev.Microbiol.45: 68-87.
monitoringprogramfor pests of
Yee JM & Yee S (1990)Bugwatch:a microcomputer-based
applesand peachesin Ontario.Proc.Entomol.Soc.Ont.121:123-126.
YezzaA, Tyagi RD, ValéroJR & SurampalliRY (2004) Bioconversionof industrialwastewater
and wastewatersludge into Bacillusthuringiensr.s
based biopesticidesin pilot fermentor.
BioresourceTechnology97, 1850-1857.
YezzaA (2005)Conceptiond'une stratégieopérationnelle
de productionde biopesticideà base
de Bacillusthuingiensr.s
en utilisantles bouesd'épurationcommesubstratde fermentation.
Thèsede doctorat,INRS-ÉTÉ,Université
du Québec,Canada.
Zouari N & Jaoua S (1999) The effect of complexcarbon and nitrogen,salt, tween-8Oand
acetate on delta-endotoxinproduction by Bacillus thuringiensissubsp kurstaki. J lnd.
Microbiol. Biotechnol. 23:497-502.
78
CHAPITREII:
À
D'UNEDIÈTEÉCOI,IOMIQUE
CONCEPTION
PARTIRDES EAUXUSÉESET DES BOUES
79
L’INRS ne détient pas les droits pour diffuser cette version de l’article.
Gnepe, J. R.; Brar, S. K.; Tyagi, R. D., and Valéro, J. R. (2011) Agro-industriel waste as
ingredient replacement for colding moth diet. Rejets agroindustriels utilisés comme
ingrédients alternatives pour la prouction de la diète du carpocapse de pomme. Nova
Science Publishers (2011) chapitre 3854
II . PARTIE2
CHAPITRE
USING
RHEOLOGICAL
PROFILEOF DIETSPRODUCED
WASTESFOR REARINGCODLING
AGRO.INDUSTRIAL
MOTHLARVAEFOR BACULOVIRUSBIOPESTICIDES
DES DIÈTESPRODUIIESÀ BASEDES
PROFILRHÉOLOGIQUE
POURL'ÉLEVAGEDES LARVESDU
REJEIS AGROINDUSTRIELS
CARPOCAPSE
DE POMME UTILISÉESPOUR LA PRODUCTIONDIJ
BIOB ESTICIDE BACULOYIRUS
S. K. Brart,J.R.valerol
J. R. Gnepet,R.D.Tyâgit*,
ttruRS-EtE,
de la Couronne,
Université
du Québec,490,
Québec,CanadaG1K9Ag
Journal of Environmental Science and Health Part B (2011) 46, 1-12
118
RESUME
(eaux usées de microL'étudede la rhéologiedes diètesà base des rejetsagroindustriels
de jus pomme)a permisde produiredes diètesplusadaptéesà
brasserieset bouesd'industrie
à la croissancedu carpocapsede pomme (CP). La
fournirdes nutrimentsindispensables
(EMB)(25,5t 3,5 glucides;16,9t
capaciténutritive(g/L),des eaux uséesde micro-brasseries
2 protéines;6 t 0,6 lipides)et des rejetsde jus de pomme(POM)(22,0x 2,3 glucides;11,3t
1,1 protéines;2 + 0,2 lipides)est essentielleet importantepour remplacerles pour la
ingrédients(farinede soja-FS,germe de blé-GB,extraitde levure-El)de la diète standard
utiliséepourl'élevagedes larvesdu CP. Les additifsajoutésà ces diètesont aussicontribuéà
la conservation
de leur textureet leur teneurenutritive.Les æufs et les larvesdu CP sont
(16:8h de photopériode;
25
suivantles conditionsindustrielles
élevéssur les diètesalternatives
'C
+1
la plus élevéedes nutrimentsa été observée
et 50 t 0,5 o/oof humidité).L'assimilation
pour les diètesà base d'EMB et la diète contrôleen calculantle ratiodu taux d'éclosiondes
ceufs(de 0,48 à 0,71);de croissancedes larves(de 0,23 à 0,4) et de fécondité(de 1,33à 3).
Les excellentsrésultatsde croissancedes larves et de féconditédu CP sont attribuésà la la
à la taillemoyennedes particules(variantde
viscositémoyenne(variantde 50 à 266 mPa.s-1),
24,3 pm à 88,05 pm pour EMB, par rapportà 110 pm pour la diète contrôle)et les solides
+ YEi 162,2glL POM + WG; 173 g/L contrôle;
totaux(145,88g/L POM+YE;162,08g/L B\AAIV
des diètestout en
174,3glL B\ A// + WG) des diètes.La faibleviscositéa favorisél'amélioration
des nutrimentspar les larves.Ainsi, la rhéologieest un paramètre
facilitantI'assimilation
pourI'assimilation
parfaitedes
des dièteset donc indispensable
importantdurantla préparation
pourune excellente
qui est un élémentdéterminant
croissance
des larvesdu CP.
nutriments
diète, Cydrapomonella,larve, viscosité,rhéologie,
Mots clés: eaux usées agro-industrielles,
taillesdes particules.
119
ABSTRAGT
The rheologicalstudy of the diets usingthe agro-industrial
wastes (brewerywastewaterand
pomacewaste) was carriedout in order to obtain a diet most adaptedto supply nutrientsfor
growthof codlingmoth (CM) larvae.Nutritivecapacity(g/L)of brewerywastewater(B\ A /) (25.5
(POM)(22.0t0.03
t 5.5 carbohydrates;
16.9t 2.1 proteins;
6 t 1.6 lipids)and pomacewaste
carbohydrates;
11.3t 1.3 proteins;2 ! 0.2lipids)were essentialand importantas replacement
(soyaflour-SF,wheatgerm-WG,yeastextracfYE)of the
or in association
with otheringredients
standarddiet for the breedingof codlingmoth larvae.Thesediet additivesalso contributedto
the preservationof textureand nutritivecontentof larvaediet. The eggs and CM larvaewere
grownon alternatedietsunderindustrialconditions(16:8h photoperiod25 t 1 "C and 50 t 0.5
of nutrientsof the diets in BVlfuV
and controldiet was
% of humidity).The higherassimilation
the rate of hatchingof eggs (0.48to 0.71);larvaegrowth(0.23to 0.4)
observedby calculating
and fertility (1.33 to 3). The excellentgrowth and fertility rates of codling moth larvae were
particlesize (varying24.3
attributedto variationsin viscosity(varyingfrom 50 to 266 mPa.s-1),
pm in 88.05pm with regardto 110 pm the controldiet)and total solids(145.88g/L POM+YE;
+ YE, 162.2glL POM + WG; 173 g/L control;174.3glL BWW + WG) diets.
162.08g/L B\AA/I/
Thus,rheologyis
Lowerviscosityfavoredimproveddietdue to easeof assimilation
of nutrients.
of dietsfor growthof codlingmoth larvaeas it will
an importantparameterduringpreparation
whichis an importantparameterof larvaegrowth.
dictatethe nutrientassimilation
Keywords: Agro-industrialwastewater,diet, Cydia pomonella, larvae, viscosity, rheology,
particlesize.
121
lntroduction
Rheologyis definedby the deformationof flow underthe effectof mechanicalstress.Rheology
has been very widely used as a tool for stabilizationof wastewatersludge,dewatering,valueadded productsas well as transportation,storage,operationof bioreactorsand pumping of
sfudge (Abu-Orf& Ôrmeci 2005, Giordanoef at. 2007, Seyssiecqet al. 2008). lt addresses
1)
(aerobicand anaerobicdigestion)and value-addition
throughtwo correlations:
stabilization
shear stressas a functionof the shear rate and; 2) viscosityas a functionof the shear rate and
time (Mu & Yu 2006, Brar et al. 2007), which in this case can describethe propertiesof
flowabilityof diets.
lnsectdiet is constitutedof syntheticor semi-syntheticnutrientsfrom plantsor animalsthat are
requiredfor insect nourishment(Arijs & De-Clercq20Q4,Cohen 2004). Insects are able to
synthesizesome of the nutrientsneededfor their growthwhile othersare exclusivelyprovided
playsa vitalrole
by the diet (Chapman1998).The provisionof nutrientsand furtherassimilation
in the diet suitabilityfor insects.Rheologyin terms of viscosityand particlesize can be an
of the diets.In
importantparameterto definethe physicalcompositionas well as assimilation
fact, pre-treatmentcan also play a key role in the rheologicalameliorationof the diet
compositions.Pre-tieatmentof wastewatersludge has already been proven to be a good
rheologicalmedium for productionof value-addedproducts,such as Bacillus thuringiensis
biopesticidesand Trichodermasp. based biocontrolagents(Vermaet al.2O07).To the best of
in literature.
the rheologyof the insectdietshas neverbeeninvestigated
our knowledge,
Freeze-dryingof agro-industrialwaste is a process which allows the preservation of
organolepticfactors, structureand consistentphysicalcompositionof food and other freezefor severalyearscomparedwith otherdryingtechniques(Roux1994,Dumais
driedcomponents
1999).In fact, freeze dryingcan be consideredas a pre-treatmentwhich will allowsstructured,
of fine particlesby
to the production
waste.Grindingcontributes
fine and crushedagro-industrial
by insects.Thus,
improvingthe rheologyadequatefor the diet and its subsequentassimilation
wastesby decreasein viscosityand reductionin particle
improvedrheologyof agro-industrial
of the nutrientsin
and facilitatethe assimilation
of ingredients
size can increasethe availability
the dietsby CM larvaeduringbreeding.
of the viscosityof the diets
The principalobjectivesof this study comprised:a) determination
and the growthof larvaeduringbreeding;b) study of influenceof particlesize on growthof the
123
larvae;and c) establishmenta correlationbetweenthe assimilationof nutrientsby CM larvae,
viscosityand particlesize of the dietsproducedfrom agro-industrial
wastes.
124
Materialsand methods
Codling moth larvae
The eggs of codling moth, Cydia pomonella(L) rearedin INRS-ETElaboratory(Universityof
Quebec)were providedby BioTeppInc. (Cap-Chat,Québec,Canada).The larvaewere reared
chamber.
on the alternative
diet.in a sterileenvironmental
Pre-treatmentand characterizationof agro-industrialwastes
(TS),suspendedsolids(SS),C and N, proteins,carbohydrates,
The total solidsconcentration
wasteswere analyzedby standardmethods
lipidsand metalspresentin differentagro-industrial
(APHA2005).The composition
wastesis providedin Table1. B\ A/Vand POM
of agro-industrial
(FTSSystemsTM, Kinetics,USA)at (-) 50 + 1"Cto obtaindriedsolids.
wasteswere lyophilized
This pre-treatmentwas preferred to centrifugationat 8000 x g for 10 min followed by
in autoclave(AMSCOEagleSerieson thermal2022,SterisCanadaInc.,Ontario)at
sterilization
of
121 t 1'C for 30 min and dryingat 60 t 1'C for 2 to 3 days.In spiteof higherconsumption
energy,lyophilization
allowedmaximumrecoveryof nutrientswithoutaffectingtheir initialstate
and facilitatedthe preservationof samplesover a long period (1 or 2 years) (Roux 1994;
not only use highenergybut also resultin the loss
Dumais1999).In fact,otherpre-treatments
and vitaminsdue to
of volatilenutrients,suchas lipids(at 60 t 0.1"C),proteins,carbohydrates
the effect of high heat during sterilizationat 121 J 1'C, causing problem of subsequent
preservationof the samples. Prior to use, samples were crushed in the powder form for
homogenization
and then they were used as alternatecomponentsto replaceconventional
ingredients
in the standarddiet.
125
Culturemediafor rearingcodlingmoth larvae
Agro-industrial
wastes are non-conventional
sources of nutrients(proteins,lipids and
(upto 100% w/v of dry weight)of principalingredients
whichallowreplacement
carbohydrates)
(6.85g soyaflour,1.6g yeastextractand2.2g wheatgerm)in the standarddiet(BioTeppInc.
diet). Duringthe productionof alternativediet, semi-synthetic
ingredients,
breweryindustry
(BVV1Il/)
wastewater
fromLa barberie(Quebec)andpomacewaste(POM)fromLassondelnc .,
(Quebec),
(0.55g Van der Zan vitamin,0.99g Wessonsalt
Rougemont
syntheticsubstances
(0.5 g ascorbicacid and 1.3 g methyl-p-hydroxy
mixture,1 g sucrose)and preservatives
weresterilizedunderUV radiationin a laminarflow chamberfor 5 h, priorto being
benzoate)
(121l-10Cin autoclave)
mixedin.50ml of milli-Q
watersterilized
withagarto obtain13different
diets.Massof wastesnecessary
by
to replaceingredients
in the standarddietwasdetermined
(1).
Equation
(Ingredient mass x nutrient concentration in ingredien)
Nutrient concentration in waste
(1)
The paste of the mixturesso obtainedwere dried in air in transparentplasticpots (50 ml) in a
laminarflow chamber(SterigardHood,BakerCompany lnc, Maine,US) for 2 h. Eggs (20-25)
were transferredon these diets, under laminarflow chamber,and were then shiffed to an
environmental
chamber(Ohio,USA)for breedingunderoptimalconditions(temperature:
25 t 1
'C; moisture: t 0.5 %; photoperiod:
- moderate)wherethe hatchingof eggs,
16 h; luminosity
50
developmentof larvaeand adultswas monitoreddaily.The egg numbervarieddue to the small
size on paraffinpaper where it was difficultto performthe counting.This does not affect the
statisticalvalidityof the standarderror and a deviationsof the resultsof viabilityof the larvae
duringthe experimentsas each diet was independentof the other.
126
DietsRheology
Studyof viscosityand particlesize of the diets producedfrom wasteswill allowdeterminationof
the diet consistencyto estimatequantityof nutrientsassimilatedby larvaefor breeding.
Viscosity
Rheologicalbehaviorof waste and diets (all ingredientswere mixed in 40 ml of milliQwater
without agar) were studiedby using a rotationalviscometerBrookefieldDVll PRO (Brookfield
Inc.,Stoughton,MY, the USA)equippedwith Rheocalc32 software.
Engineering
Laboratories,
Two differentspindles,namely,SC-34 (smallsampleadaptor),and ULA (ultralowcentipoise
adapter)were usedwith a samplecupvolumeof 18 mU50 mL (spindledependent).
The gaps betweenspindleand samplechamberwere 1.235mm for ULA (viscosityrange,1.030 mPa. S) and 4.830 mm for SC-34(viscosityrange,2 30mPa.S) to adaptto the floc of the
analyzeddiet. Brar et al (2008),and Pham el al. (2010)study had showedthat these gaps of
the spindlesdo not hinder the particlesize and viscosityof the diet results during the
manual.The
for eachspindlewas carriedout as perthe instrument
The calibration
experiments.
viscosityand analysiswas performedby using RheocalcV2.6 software,(B.E.A.V.|.S.BrookfieldEngineeringAdvancedViscometerInstructionSet).Differentrheologicalmodelswere
as follows:
consideredusingthe viscosityinputinformation
BinghamPlasticr :ro+ ppy
(2)
CassonLawJr = ^[i*"[rr,
(3)
CassonQ+ ùJ7 = 2Ji+ Q+ a),lr7y
NCA/CMA
(4)
IPCPasteï=kRn
(5)
PowerLawt-ky"
(6)
Viscosityand shearstressdiet profileswere studiedas a functionof shear rate and time at 25 t
1oC to estimatethe parametersof codling moth breedingfor variousdiets. Normally,the
viscosityrefersto apparentviscosityin the centrestudy.
127
Particle size analysis
Particlesize was determinedby using Fritsch Laser particlesizer analysette22, which was
based on laser diffractionprinciples.During the entire analysis, ultrasoundfunction was
switchedoff avoidthe breakageof sampleparticles.The rotorspeedand the recirculationpump
of waterwere maintainedbetween250 and 500 rpm,to minimizethe particlebreak-up.
For measurement,a drop of sample diet was dilutedand analyzedin triplicates.This method
was basedon the principleof Fraunhofferdiffractionand Mie scattering.The resultsobtainedfor
averagedistributionof particlesize were reportedas percentageof volume of particlesin 51
discreteparticlesrangebetween0.1 - 1000 pm. Floc disruptionat D+sanalogousto the particle
size expressedas diameter43 o/osizedistributioncut-offpointswas chosenas averageparticle
size as it showedthe volumemediandiameter.Standarddeviationof particlesize measurement
was 10 to 12%.
Biological parameters
The rate of hatchingmakes it possibleto evaluatethe number of hatchedeggs (clear beige
color)relativeto the total numberof eggs presenton the waxed sheet.The eggs that were not
hatchedshow a beige color with a black spot. The rate of final hatching(%) was calculatedby
the followingEquation:
(N6" *tOOl
(7)
Nbt
Nue= ouffiberof eggsthatarehatched;
N61=totaleggs
The adults of codling moth collectedfrom the diets were counted and weighed 24 h after
conservation
at 4 t 1' C. Afterweighing,the adultswere laidout in a plasticcontainer(17 x 14.5
cm, perforatedwith 3 small holes)where the adults were mated in nuptialcoupling(females
were largerthan males due to their abdomensize). The numberof eggs spread out over the
plasticfilm on the dietwas counteddaily.
The hatching(8q.8) was estimatedby calculatingthe ratio of numberof hatchedeggs obtained
to total numberof initialeggs in the diet. Growth(Eq.9)was estimatedby the numberof larvae
obtainedto total numberof hatchedeggs. The fertility(Eq.10)was estimatedby calculatingthe
128
of
femaleadultsobtainedon the totalnumberof laid eggs.Theseratiosalloweddetermination
the efficiencyof the dietsfor breedingrepresentedby the respectiveEquationsas follows.
Neonatal larvae
Hatching=
Growth=
Fertilitl=
(8)
Total eggs
Lawae adults
(e)
Hatched eggs
Hatched eggs
(10)
Femalesadults
Statisticalanalyses
For calculationof significantdifferencesand standarderrorsduringanalyses,Turkey-Kramer
test was used.Databasewas subjectto an analysisof variance(ANOVA).The valuesp < 0.05
were considered
as significant.
129
Resultsand discussion
Selectionand characteristicsof agro-industrialwastes
Agro-industrialwastes used for the developmentof differentdiets was characterizedand the
rich in nutrients(C,,No,s,proteins,
data is presentedin Table1. The data showsa composition
Thesewastesdo not presentrisksto the environment
lipidsand micronutrients).
carbohydrates,
in particularheavymetals
and codlingmothdue to low concentration
of differentcontaminants
(MENV2004,
(Cd and Pb) and coagulants(Al and Fe)whichcan be toxicat highconcentrations
waste,
Perron& Hébert2007).In fact, Montgomeryet al. (2004)has shownthat agro-industrial
(soyaflour,wheat
as such can be used as supplementfor nourishingthe animals.lngredients
germ and yeast extract) were substitutedby wastes which were already used in previous
studies(Braref al. 2009)for productionof dietsas nutrientsourcefor the growthof codlingmoth
larvaeand otherlepidoptera
Rheologicalprofiles
Figure1a and b presentsrheogramand evolutionof viscosityas afunctionof time,for brewery
waste water and pomace waste, respectively.The apparentviscosityof the analyzeddiets
decreasedas a whole,from 0 to 60 minutes.The decreasein viscositydemonstratednonNewtonianbehaviorof the diets.
Figure1a showedthat the overallviscosityof the diets producedusingB\ tVVwas higherthan
that of the dietsproducedusingapplepomace(Fig.1b).Amongthe dietscontainingB\AM,the
of morethan one ingredientby BV\A//led to higherviscosity
dietsproducedusingreplacement
varyingfrom 1649to 1049mPa.sin 60 min (Figure1a).The otherdietswhere B\ A/Vreplaced
just one ingredient,
the increasein viscositywere lowerthan the previousdietsdecrease(from
1649to 1079mPa.safter30 secondswith 1049mPa.sto 449 mPa.safter60 mins).Thus,the
viscosityof all diets was higher,when the diet was composedof only one ingredientand
requiredlarge quantityof wastes, B\ A/V(or POM) to replacethe other two ingredients.For
werefoundto possesshigherviscosity(1649mPa.safter30 s with
example,the diet B\ A/V+YE
the B\MI/+POMdiets providedto higherviscosity
1049 mPa.s after 60 mins).Nevertheless,
varyingfrom 1800 to 1089.51mPa.s in 60 mins for combinationall diet. And the case was
reversed,in the case of the dietswhich comprisedtwo ingredientsand especiallyin the case of
131
wastes necessaryto replaceonly one ingredient.The increasein viscositywas also due to the
increase in concentrationin total solids (66. 5 t 6 g/L) for B\Mff which replacedthe diet
ingredientsin sufficientquantityof thesediets are presentedin table 2. The viscosityof the diet
also increasedin the decreasingorder, of the followingingredients:soya flour (role as water
absorbant),wheat germ (role of thickener) and yeast extract (smaller quantity and easily
dissolvein solution).
Figure 1b showedthat the viscosityof the diets containingPOM decreasedmore rapidlyafter
30 secondsfrom 1529.77to 1189mPa.sand after60 minutesfrom 789.80to 519 mPa.s)as
comparedto the diets containingB\ÂM. Viscosityof the six diets were lower than that of the
POM+B\A// diet and muchhigherthan that of the controldiet (100 mPa.safter30 sec with 15
mPa.s after 60 min) which remainedlower due to small particlesize, and homogeneityof the
ingredientswhich constitutethe diets,as discussedlater.
The rapiddecreasein the viscosityof the dietscontainingPOM was relatedto the homogeneity
of the diet and also the propertyof sedimentationwhich leads to decantation.On the other
hand, the diets containingB\ÂA|t/
of heterogeneouscomposition(yeast, malt, hop, maize and
fruits;,behaveas water absorbentwhile providingan optimaldensityto obtaina diet, nutritious
for larvalbreeding.
Thus, higherthe viscosity,lower was the assimilationrate of nutrientsby the larvae.This was
the case of diets B\AM+POM,B\ÂM+YE,B\AM+SFand POM+YE with higherviscosity(above
1000 mPa.s).Diets havinglow viscosities(below1000 mPa.s)providedexcellentresultsfor
rearingof codlingmothlarvaeas seen in Fig.1(1a, 1b, 1c and 1d) and Fig.4.
Shear-thinning behaviour
Figure2 (a and b) and (c and d) presentsthe rheogramcomprisingshear stressand apparent
viscosityof diets as a functionof shear rate (7.) for brewerywastewaterand pomacewaste,
respectively.
Figure 2 showed that the diets producedusing B\ AtVwastes showed higher viscosity(from
1899.5to 207.23mPa.s)and highershearstress(from0.08to 4.18 Pa) comparedto the diets
producedusing pomacewasteswhich resultedin lower viscosity(from 129.9to 109.5mPa.s)
and lower shear stress (from 0.03 to 0.05 Pa at shear rate of 0.4 s-1and 0.08 to 0.18 Pa after
200 s-1).
132
Figures 2a and b demonstratedthat the diet, BV\Âff+YEprovided higher viscosity (which
-1)
decreasedfrom 1099to 207.23mPa.safterattaininga shearrateof 201.80s and increased
shearstressfrom 0 to 4.18 Pa. On the other hand,lowerviscosity(decreasefrom 889.79to
was
71.26mPa.s)and lowershearstress(increasefrom0.04to 1.32Pa at shearrateof 200s-1)
providedby the diet POM+WG+SFas seen in Fig. 2c and 2d. This was explainedby the fact
that the quantityof POM necessaryto replacethe soya flour (6.85 g) was more importantthan
YE dissolvedperfectlyin
the POM utilizedto replaceother ingredientsin the diet. Nevertheless,
solutionand the quantityof WG and B\Mff requiredto replacethe soya flour made it possible
possessedviscositycloseto the controldiet and providedexcellent
that the diet B\Â4ff+WG+SF
results.The shearstress(increasedslowlyfrom 0.01 Pa to 0.084Pa at shearrateof 183.5s-1)
and viscosity(slightreductionfrom 99.9 mPa.sto 24.55mPa.sat shearrate of 200 s-1)for the
controldiets lowertakinginto accountthe improvedconditionsto crush and homogenizethe
ingredientsin the industry.The profilesof viscosityand shear stress of the diets was also
relatedto the high quantityrequiredas relatedto the highertotal solids concentrationin B\AAff
(66.5g/l for B\AAIV
and 45 g/l for POM)which providedan importantmassto the dietscontaining
B\ A/V,comparedwith the diets containingPOM as presentedin table 2. Thus, diets
POM+WG+YE,B\AM+WG+YEand POM+SF+WGshowedlower viscosityand shear stress,
which providedexcellentresults for larval growth. As the viscosity of the diets decreased,
by the larvaewas enhancedand breedingratewas higher.
nutrientassimilation
The relationbetweenshear stress (r) and shear rate (y.) was not linear,showinga non (Fig.2a and b) demonstrated
a
Newtonianbehaviorfor the diets.The diets containingB\AAIV
profilefor the dietscontainingPOM and
behaviorfor viscosityand pseudoplastic
non-Newtonian
B\ /W. The resultsof Figs. 2a, 2b, 2c and 2d were in concordancewith Table 2 observations
which confirmedthat higherviscosityof the diet was due to increasedtotal solidsconcentration
(TS). Pham et al. (2010) also establishedthat higher TS concentration(25 glL to 40 g/L)
of TS lower than 100 g/L,
resultedhigher viscosityand shear stress. For concentrations
apparentviscositydecreasedrapidly,as sampleswere less dense comprisinglower solids
concentrationand eventuallybecame more fluid. Thus, lower viscositywas a favorable
phenomenonfor the assimilationof nutrientsand subsequentlarval growth. Despitehigher
viscosityand shear stress of the diet where the wastes replaced2 ingredients,the breeding
of
of enhancement
whichmay be due to the possibility
resultsof larvaewere quiteencouraging
playsa pivotalrolein diet preparation.
nutrients.
Thus,rheologyalongwith otherparameters
133
Rheologicalmodels
Table 3 demonstratesvariousrheologicalmodelswith varyingdegree of confidenceof fits for
the diets produced. ln the lower shear rate region (0 - 200 s-1),Bingham,Casson and
NCA/CMACasson(modifiedCasson)showedcorrespondingconfidenceof fit of 46 to 96 (%)
and 64 to 97 (o/o).This decreasewas higherfor diets which had lower TS (< 100 g/L). These
resultswere contraryto the study of Pham et a/. (2010),which showedthe confidenceof fits
increasingtrom T2.l to 97.2 o/ofor sludge at 2S glL TS. The yield stress of model and plastic
viscositywas higherfor diets which showed higherTS, althoughthe power model of IPC can
characterizethe fluidityof all diets with TS in the rangefrom 60 to 200 g/L. Power modelwith
the fluid parameters,K (consistencyindex)and n (flow behaviorindex)for the diets is shown in
Table 3. The diets,with lowerconcentrationof TS 100 g/L, possessedhigh k valuesbelow 100
mPas. Thus, the diet flow decreasedwith the increaseof viscosity(> 100 mPa s-1).The TS
increasedleadingto increasein consistencyof the diet and increasesthe degreeof interaction
betweenthe particlesof diets (Braref a/. 2008).This reducedthe fluidityand consistenceof diet
which was difficultto be consumedby larvae.Thus,the flow behaviourindex (n) decreasedfor
diets havinghigherTS, and showeda decreasein shear-thinning
behaviour.The variationsin
the two rheologicalparametersindicatedstrongernon - Newtonianbehaviourmore important
for diets with B\Mff and a high pseudoplasticity
which aimed towardsthe stability,and which
decreasedwith the declineof TS. The consistencyindex, K, varied trom 42.4 to 1188,25.6 to
620.4and 52.5to 317.9and flow behaviourindex,n, changedfrom0.5 to 0.35,0.62to 0.55and
0.63 to 0.58, respectively,for diets B\ M+POM, B\ M+YE, POM+YE of TS 104 - 240 glL.
During the interactionsoccurring in the diets, the breakage of liaisons between particles
facilitated(K for dietswith pomacewere lowerthan that of dietswith BV\A/V)
and increased(the
values of n are more raisedfor diets with pomacethan for diets with BVVW)the flow of diets.
TheseK and n improvedthe qualityof diet and facilitatedlarvaebreeding.
Changein particlesizedistribution
Particlesize is the secondimportantparameterwhich influencedthe assimilationof nutrientsby
larvae.Largerthe particles,pooreris the assimilationby larvaeleadingto ineffectivebreedingof
larvae. Figure 3a and 3b present the volume distributionof particlesize of diets according
frequencyda(x) for brewerywastewaterand pomace,respectively.
134
of particlesize(4.7 % POM+YE,4.7 POM+WG,4.2POM+SF+YEand
The volumedistribution
for POMwas higherthan the particlesize (1, 200,400 and 950 pm) for the
4.2 % B\AAff+POM)
o/o).
diets producedwith B\ A/V(6 % B\ÂM+YEand 3.4 B\ M+SF+YE) and CONTROLdiet (3.2
Generally,the volume occupied by small particlesdecreasedwith the increase of TS
waste, and vice versa for the volumeoccupiedby
of diets and agro-industrial
concentration
large particleswhich was the case in POM. The profllewas attributedto the increaseof solids
concentrationcausedby changeof interactionsbetweenparticles(Houghtonet al. 2002, Feng
et al. 2009)in the networkof particlesizesof the wastesand the diets.
The frequencydistributionobservedwas less importantthan those of the diets producedusing
pomace(Fig.3b), althoughthe majorityof the dietsshowedpeaksaveragingto 1, 200 and 900
to dietsPOM+WG,POM+SF+YEand POM+YEdue
Um,3 peaks(1, 4.7 and4.2 %) pertaining
to the concentration,densityand viscosityof the waste and ingredientsof SF and WG present
in thesediets.
The higherparticlesizes for the diets containingPOM were not in conformitywith shear stress
and viscositywhichwas higherfor the dietscontainingB\ÂA//(Figs1a, 1b,2a and 2b).This may
be due to the fact that as the volume fraction of solids in the system goes up; the particles
become more closelypackedtogether;and it becomesmore difficultfor them to move freely.
interactionsincrease;and resistanceto flow (viscosity)increaseswhich
Further,particle-particle
maximumvalue,viscosityincreased,
was the casein B\ A//.As the volumefractionapproached
but very steeply.Volumefractionnot only influencesthe absolutevalueof viscosity,but it also
affects the nature of the relationshipbetween shear rate and viscosityfor the system flow
behaviorin the case of B\ A/V.Thus,
volumefractionled to shear-thinning
behavior.Increasing
the frequencydistributionof B\ A/Vdiets was more towardsthe smallerparticlesize, and was
of the nutrientsby the larvae.
favorablefor the assimilation
Viscosity and particle size effect of diets on larva growth
Figure4 depictsthe effectsof viscosityand, particlesize on differentbreedingparametersof
codlingmothon the diet.
was higherfor dietsBWW+WG(867 pm),POM+YE(602.98Um)
The averageparticlesize (D43)
and POM+WG+SF(674.4pm), resultingin poor ratioof growthin terms of fecundity(layingof
eggs),larvaeand adults.The otherdietswhichpossessedaverageparticlesize nearto that of
madeit
the controldiet providedexcellentresultsduringbreedingof larvae.Theseobservations
135
possible to confirm that higher the particle size of the diets, lower the ratio larvae/eggs,
adults/larvaeand eggs/femalesand thus the diet was less effectivefor the growth of codling
moth larvae.On the other hand, certaindiets (BW/+YE; B\Mff+WG+YEand POM+SF)were
an exceptionin which the averageparticlesize was close to that of the controldiets (100 pm)
where ratioof growthof larvaeand adultswas not very satisfactory(< 0.5) whichwas difficultto
explainout this after.
Figure5 demonstratedthat the diets possessinglower particlesize and lowerviscosityresulted
in enhancedassimilationof the nutrients(proteins,carbohydratesand lipids)by the larvaeand
henceincreasedefficiencyof these diets.This was the case for the diets B\AM+WG+SF(0.7 g
(0.65g of lipids;1.1g
of lipids;1.6g of carbohydrates
and 1.7g of proteins)and POM+WG+SF
of carbohydrateand 1.6 g proteins).On the other hand, certaindiets, such as BVIAIV+WG
and
POM+WG+YEpossessingnutrientscloserto the controldiet, showedparticlesize 3 to 4 times
higher than that of the control diet taking into account enormous quantity of the wastes
incorporated,which also increased its viscosity. Thus, these diets were not found to be
favorablefor breedingof larvae.
The componentswhich improvedbioavailability,
stability.andflavor of nutrients,facilitatedthe
ingestion and digestion of produced diets. Cohen (2003) has already discussedthat the
componentsof diet can modifybioavailability,
stabilityand flavorof nutrientsby changinghydro
colloidnature,which can be linkedto physicalconsistency(viscosity,shear stressand particle
size)as confirmedin this study.
136
Conclusions
Rheologystudy of diets producedusingbrewerywastewater (BWVV)and pomacewaste (POM)
as substituteof certain ingredients(soya flour, wheat germ and yeast extract) allowed the
possibilityof a correlationbetweenthe viscosity,particlesize and larvagrowth:
wastesconfirmedthat brewerywastewater
1. The rheologicalcharacterization
of agro-industrial
diet providedhigherviscosity(decreaseto 1899 at 2Q7 mPa.s),total solids (178.3t 16 in
206.92t 28 g/L) as comparedto pomace;
2. The significantdiminutionof apparentviscosityof diets in a shortertime can degradethe
availablenutrientsand reducethe growthof larvae;
3. The viscositywas higher(207 - 1899 mPa.s) for brewerywaste diets havinghighertotals
solids(178.3t 16 in 206,92t28 glL);
4. - Lower particlesize of B\ AtVdiets result in higher nutrientassimilationby larvae as
comparedto the pomacediet;
5. Brewerywastewatergavenexcellentresultsof breedlyof codlingmoth larvaesuch as: rate of
hatching(78.8o/o),percentagegrowthof larvae(> 50 %) and fertilityrate (33 %).
137
Acknowledgements
ResearchCouncilof
The authorsare sincerelythankfulto the naturalSciencesand Engineering
Canada(GrantsA4984,CanadaResearchchair),INRST-ETEand FQRNT(ENC)for financial
support.We are gratefulto BioTeppInc. for providingus codlingmoth eggs for the research
la Barberieand LassondeInc.for providing
Thanksare also due to ADM-Ogilvie,
experiments.
us the wastesto performthe studies.The viewsand opinionsexpressedin this articleare those
of authors.
139
List of abbreviations
Bt
B\A//
CM
CpGV
ICP
I Bacillusthuringiensis
|Brewerywastewater
I Codlingmoth
I Cydiapomonellagranulovirus
and Packaging
I Institutefor Interconnecting
Electronic
Circuits
MENV
I Ministèrede l'Environnement
N.org
nitrogen
I Organic
POM
SF
I Pomacewaste
I Soyaflour
SS
TS
I Suspendedsolids
I Totalsolids
WG
I Wheatgerm
Yowlv
YE
B\ AIV+SF
B\AM+WG
B\AAff+YE
B\M/V+SF+YE
B\ A/V+WG+YE
B\Â4ff+SF+WG
B\ÂM+POM
Control
POM + SF
POM + WG
POM+ YE
POM+SF+YE
POM+WG+YE
POM+SF+WG
I Weightper unitvolume
I Yeast extract
I Yeastextractand wheatgerm substitutedby
I brewerywastewater
by
I Soyaflourandyeastextractsubstituted
wastewater
brewery
I
by
I Soyaflourandwheatgermsubstituted
brewery
wastewater
I
by brewery
I Wheatgermsubstituted
I wastewater
I Soyaflour substitutedby brewerywastewater
I Yeast extract substitutedby brewery
I wastewater
I Wheatgerm,soyaflourand yeastextract
by brewerywastewater
and
I substituted
waste
Pomace
I
dietderived
fromBiotepp
Inc
I Control
I Yeastextractand wheatgerm substitutedby
I pomacewaste
I Soyaflour and yeastextractsubstitutedby
waste
I Pomace
Soya
flour
and wheatgermsubstituted
by
I
pomace
waste
I
by pomacewaste
I Totalsolids
I Soyafloursubstitutedby pomacewaste
Yeastextractsubstitutedbv oomacewaste
141
Symbols
C";P"; L"
I Carbohydrates;Proteins and Lipids present in the diet
assimilated
t
I shearstress(mPa)
rs
I yieldstress(shearstressat 0 rpmof spindle,mPa)
y
I shearrate(s-1)
k
index(mPa.s')
I consistency
n
ttp
| flow behaviourindex(dimensionless)
I plasticviscosity(mPa.s)
R
(rpm)
I rotationalspeed
142
References
Abu-OrfMM & ÔrmeciB (2005)Measuringsludgenetworkstrengthusingrheologyand relation
to dewaterability,filtration,and thickening-Laboratoryand full-scaleexperiments.Journal
131(8): 1139-1146.
Engineering
of Environmental
APHA, A\ AIVA& WEF (2005)Standardmethodsfor the examinationof water and. Wastewater,
21'tEdition.
Arijs y & De-ClercqP (2004) Liver-basedartificialdiets for the productionof Orius laevigatus.
Brar SK, Verma M, Tyagi RD, Valéro JR & SurampalliRY (2007). Bacillusthuringiensis
fermentationof hydrolyzedsludge - Rheologyand formulationstudies.Chemosphere67:
674-683.
Brar SK, VermaM, TyagiRD, SurampalliRY & ValéroJR (2008)Particlesizevariationsduring
Pract.Period.
biopesticides,
productionof wastewatersludge-basedBacillusthuringiensis
WasteManage.12 (1):30-39.
Hazard.ToxicRadioactive.
Brar SK, VermaM, ValeroJR, TyagiRD & SurampalliRY (2009)Wastewatersludgesas novel
growthsubstratesfor rearingcodlingmoth larvae.WorldJoumalMicrobiologyBiotechnology
24:2849-2857.
ChapmanRF (1998)The Insects:Structureand Function.4th editionUK. CambridgetJniversity
Press.:770 pp.
CohenAC (2003)lnsectdiet scienceand technology.CRCpress. W. D.C : 429 pp.
CRCPress,US : 293 pp.
CohenC (2004).Insectdiet-Scienceand Technologiy.
en pleinair, QuébecAmérique,Montréal:p 148-149.
DumaisO (1999)La gastronomie
of waste
FengX, Lei H, DengbJ, Yua Q & Li H (2009)Physicaland chemicalcharacteristics
48:
187Processing
Engineering
and
Chemical
ultrasonically.
treated
sludge
activated
194.
polymericsubstances
FlemmingHC & WingenderJ (2001)Relevanceof microbialextracellular
43
(EPSs) Partl: Structural
and ecologicalaspects.WaterSci.Technol. (6): 1-8.
GiordanoC, PolliceA, LaeraG, SaturnoD & MininniG (2007)lnfluenceof solidretentiontime
on the rheologyof MBRsludge.WaterSci.Technol.56 (8): 151-159.
GonzeE, PillotS, ValetteE, GonthierY & BernisA (2003).Ultrasonictreatmentof an aerobic
activatedsludgein a batchreactor.ChemicalEngineeingand Processing42.965-975.
HoughtonJl, BurgessJE & StephensonT (2002) Off-lineparticlesize analysisof digested
sludge.Water Res.36: 46434647.
MENV (2004) Guide sur la valorisationdes matièresrésiduellesfertilisantes.Critèresde
Mrnisfèrede l'Environnement,
Québec:127 p.
référenceet normesréglementaires.
of biobasedproducts.BioresTechnol9l: 1-29.
R. (2004)Development
Montgomery
143
Mu Y & Yu HQ (2006) Rheologicaland fractal characteristicsof granularsludge in an upflow
anaerobicreactor.WaterRes.40:3596- 3602.
PerronV & Hébert M (2007) Caractérisation
des boues d'épurationmunicipales- Partie l:
Paramètresagronomiques.VECTEURenvironnement
a0 (): 48-52.
PhamTTH, Brar SK, TyagiRD& SurampalliRY (2010)lnfluenceof ultrasonication
and Fenton
oxidationpre-treatmenton rheologicalcharacteristicsof wastewatersludge. Ultrasonics
Sonochemrstry
17 (1): 38-a5.
Roux J-L (1994)Conserverles aliments,Comparaisondes méthodeset des technologiesdes
- Lavoisier:p 436'456.
SeyssiecqB, MarrotD & DjerroudN (2008)Roche,In situ triphasicrheologicalcharacterisation
of activatedsludge,in an aeratedbioreactor.Chem.Engng.J. 142:40-47.
Verma M., Brar SK, RiopelAR, Tyagi RD & SurampalliRY (2007)Pre-treatmentof wastewater
sfudgebiodegradability
and rheolo(;ystudy.Environ.Technol.28:273-284.
144
T able 2.2.1: Physico-chemical ch aracterization of d ifferent agro-industrial wastes
Brewerywastewater
Parameters
Applepomace
pHro,1
4.45
TS (g/L)
66.516
45r5
SS (s/L)
26.5!4
15.5!2
c (s/L)
33.22!3.5
13.5r 0.6
No,n(g/L)
Protein(g/L)
Carbohydrate(g/L)
Lipid(s/L)
2.7lO.12
1 . 8r 0 . 2
1 6 . 9r 2 . 1
25.5r5.5
611.6
11.25
!1 .3
22!1.3
2l.0.2
J.J
Micronutrients
As (13- 40)T
Ca
0.04r0.01
no
3529.251560
912.2!58
Co (34-150)1
Cr (210- 1060)T
0.026
0.o21
1.2!0.02
0.5710.03
Cu (400-'1000)r
14.622t0.5
13.4!1.2
K
3407.5r510
6825.25!302
Mg
1907.13135
721.92x64
Mn
9.4r0.3
12.22t3.2
Mo (5 - 2O)t
3.96r0.03
1.8510.02
Na
305.14111
405.2!32
2.1i0.03
2.40810.05
Ni
(62- 180)r
P
71230
9503.1
S
3092.15!27Q
3925.171135
2423!157
2.5+0.21
0.1r0.04
Si
2.22!0.23
3.32!0.14
- 1850)1
Zn (7OO
41.07-5.5
18.112.5
cd (3 - 10)r
0.05r0.02
0.0210.01
Pb (150- 300)1
0.14È0.03
0.3r0.02
AI
364.8r7.3
259.43t5,2
Fe
68.8713.1
333.13145
Se
(2- M)r
nd : not detectable
L refersto standarderror
mg/kg(dryweight)
TRestricted
normsfor wastewatersludgein Quebec(MENV,2004)
concentration
145
Table 2.2.2: Total solids concentration of different diets incorporating agro-industrial wastes
Totalsolids- TS (g/L)
93t12
control
bvû,v+pom
206.92x24
bww+ye
178.32x16
bww+sf
162.08x11
bww+wg
174.28!18
6yyyy+sf+ye
165.68123
bwvv+ye+wg
15o.32t21
bww+wg+sf
149.6i28
pom+sf
154.92x27
pom+ye
175.88r10
pom+wg
162.28t31
pom+sf+ye
142.12!22
pom+ye+wg
139.24!25
pom+wg+sf
130.9118
+: refersto standarderror
146
Table 2.2.3:Rheologicalmodels of diets produced using agro-industrialwastes
Wastes
Diets
BinghamLaw
Plasticviscosity
(r1,'10-3
kg m-ts-t) .
Yieldstress(ro,10-'
kg m-1s-2;
Confidenceof fit (%)
Contr
ol
Brewerywastewater(BVWV)
bww+ h^/w+ bww+ bww+w bww+
ye
g+sf
wg+ye
wg
sf
bww+S pom+w pom+
g
f+ye
sf
Apple pomace (POM)
pom+ pom+w pom+wg+
g+sf
Ye
Ye
pom+ye
' +sf
pom+o
0.04
1.43
1.64
1.37
1.27
2.01
0.65
0.68
0.62
0.4
0.56
0.55
0.72
2.O4
o.02
0.03
0.04
0.03
0.03
0.06
0.00
o.o2
0.04
0.06
0.03
0.03
0.05
0.09
24.2
61.5
62.1
73.3
76.1
6't
93.3
92.2
92.5
89.6
60.5
95.1
85.1
46.3
0.24
1.18
1.35
1.1
0.97
1.59
0.55
0.42
0.3
0.09
0.37
0.25
0.37
1.46
0.01
0.01
0.01
0.01
0.01
0.01
0.0
0.01
0.02
0.05
0.01
0.02
0.03
0.03
63.2
88.8
89.3
93.5
93.6
87.4
91.6
94.3
97.0
85.9
81.9
95.5
93.5
77.3
Consistencyindex
(mPas)
4.39
11.4
13.6
'15
10.7
8.7
6.89
7.5
7.0
7.9
6.8
5.7
6.2
21.1
Flow index
0.97
0.61
0.60
0.58
0.64
0.65
0.68
0.64
0.66
0.61
0.70
0.78
0.73
0.35
84.9
94.9
94.5
93.2
92.7
95.4
82.4
85.7
89.0
80.0
87.1
95.1
93.7
CassonLaw
Plasticviscosity
(n,10-3
kg m-ts-t)
Yieldstress(to, 10-1
kg m-1s-2)
PowerLaw
96.0
IPC Paste
Shearsensitivity
factor (ns)
1.48
0.33
0.33
0.35
0.4
0.36
0.32
0.56
0.67
0.87
0.47
4.00
0.64
0.41
0.43
10 rpm viscosity(r1ro)
3.69
4.21
3.56
3.87
5.89
1.3
2.99
4.29
6.07
2.47
0.69
5.11
7.62
94.9
94.5
93.2
92.7
95.4
82.4
85.7
89.0
80.0
96
87.1
95.1
93.7
84.9
147
+control
-aDB\M
-x-B\
1600
BVVW+YE
{-x-B\MA/+WG
/+SF
M/+SF+YE
-r-B\MA/+SF+WG
<F
- -
B\ M/+WG+YE
B\M/+POM
vt 1400
G
o-
E
1200
à
q
E 1000
8oo
Ë
|E
CL
â ooo
400
200
2000
1800
1600
-rcoNTRoL
-{-pOM+yE
-x-POM+WG
...*-pOM+SF
-x-POM+SF+YE
-{-POM+SF+WG
<FPOM+WG+YE
- i POM+B\MÂ/
o.
f, r+oo
_ \
E
à 1200
is
a
1000
E
't
Ë 8oo
E
|E
Ê 600
400
2æ
0
b)
Figure 2.2.1: Viscosity time profile of diets produced using: (a) brewerywaste water; and (b) pomacewaste
148
3,5
È3
;
o
z,s
Ë
o
a!
(Da
-cz
at,
1,5
1
0,5
a)o
TaFCONTROL
+B\^
+B\AM/-YE
+B\MA/-SF
//-WG
+B\AAI/-WG-YE
-+B\
M/-SF-YE
+B\
-B\
M/-POM
^t/_wc-sF
100
Shear rate (s-1)
lÂn
Figure 2.2.2; Shear stress (a) and viscosity (b) profile as function of shear rate of diets produced using
brewery wastewater
149
5
4,5
4
3,5
G
93
o
o
z,s
Ê
o
|E
Ot
o
1,5
I
0,5
)0
2000
-t(-PoM-sF
-+POM-YE
+CONTROL
+POM-WG
{- POM-WG-YE-O- POM-SF-YE +POM-IWG-SF -POM_BV|W
1500
o
:
d.
>x
.9000
rt)
o
v)
500
100
Shear rate (s-r)
Figure 2.2.2: (follow-up) Shear stress (c) and viscosity (d) profile as function of shear rate of diets produced
using pomacæwaste
150
x
+CONTROL
{-B\
+
B\ A/V-SF
+
+
B\AMi-WG-SF-
^/U-YE
+B\
B\A/W-WG-YEr€F
^/V-WG
B\ ^IV-SF-YE
POM_B\
^//
(v)
a
tt
É
o
=
ll
.2
!,
>r
o
c
o
=
C'
o
l!
5
4,5
<FCONTROL
r+POM-SF
-r-POM-WG-SF
+POM-YE
+
POM-WG-YE
POM-BWVtU
+POM-WG
POM-SF-YE
+
xr
;
c | -a' -q
E
tr
.€3
f
ll
'E
2,5
.9
!t^
(,
tr
Icr r , s
o
rt1
nÂ
600
1000 1200
800
Particle size (pm)
1600
1800
Figure 2.2.3: Frequency distribution dQ3(x) as a function of particle size of diets produced using
wastewater(a); and diets produced using pomacewastewater(b)
151
200
3,5
EAverageparticleD43
Aadults/larvae
-eggs/female
---
000
3
2,5
800
o
o
zE
i
o
600
o
1,5
400
1
200
T
t
I
ai
A
A
0,5
0
""." "-"
o$"u oo'*'
.-'"
".*C" .s-"*
.n-C
Diets
.$s
aos
.".""JJ"J.J
Figure 2.2.4:Breeding ratios (larvae/ eggs; adult / larvae;eggs / female)of different diets in relationto partlcle size
152
0
2
ct)
@LafCa
lPa +Particlesize
1000
1,8
900
1,6
800
1,4
700 â
È
1,2
600Eo
a!
È
(E
o
.E
o
tr
o
g
rnn
,9
rvv
1
Ë
G
CL
5
z
0,8
4OO g'
E
0,6
300 <
0,4
200
0,2
100
o
0
0
Figure 2.2.5:Assimilated nutrients (proteins, lipids and carbohydrates)profile for larvae codling moth grown on different diets as a function of particle
size
153
CHAPITREII . PARTIE3
DIETS
OF AGRO-INDUSTRIAL
STATISTICALOPTIMIZATION
FOR REARINGOF CYDIA POMONELLABYREPONSE
SURFACEMETHODOLOGY
IPTIMISATIONSIAI/SI/QUEDES DIÈTESA BASEDE REJETS
POURL'ÉLEVAGEDE CYDIAPOMONELLAPAR
AGRo/NDUSTRIELS
EN SURFACE
tn nIÉTUODOLOGIEDESNÉPOTVSES
J. R. Gnepe',s.K. Brar1,R.D.Tyagit*,J.R.valerol
ItNRS-ftE, Université
Québec,CanadaG1K 9Ag
du Québec,490,de la Couronne,
Agronomy Researchjournal (2011)I (1-2),281-297
155
nÉsuwtÉ
ont été utiliséescomme
Dans cette étude,les eaux uséesde pommeet de micro-brasseries
(Farinede soja,germede blé
aux ingrédients
agentsnutritifset commesubstitutsalternatives
et extrait de levure) sans affecterla productionde la diète standard.La quantitédes rejets
tout en conservantla
agroindustriels
a été ajoutéedurantla productionde la diètealternative
de protéines(3.7lx 0.099),de glucides(4.2 ! 0.12g)et de lipides(2 t 0.08g)
concentration
contenu dans la diète standard. Les variétés de diètes produites avec les différentes
concentrations
des rejetset des ingrédientssonttestéespar l'élevagede Cydiapomonelladans
le but d'optimiserla diète en termes de nutrimentset de viscositéoptimales(pour facilité
L'optimisation
des paramètresd'élevagea été effectuéepar la
l'assimilation
des nutriments).
a démontréque la diète(EMB+FS)
méthodologie
des réponsesen surface.Cetteméthodologie
(EMB) et la farine de soja (FS) a fourni les
à base des eaux usées de micro-brasseries
meilleursrésultatsd'élevagede cet insecte(81 oÂd'éclosion,76 o/olarveset 51 % d'adultes)
proche de la diète contrôle(90 % d'éclosion,80 % larves et 65 % d'adultes)et plus
que les autresdiètes(40-70% d'éclosion,45-50 % larveset 9-30 % d'adultes).
significatives
en solides
Ainsi, la viscositéétait plus élevéepour les diètesqui avaientleur concentration
de la viscositéétait en accord avec la
totaux (ST) qui était très élevée. L'augmentation
solidification
de la gélosequi évoluerapidementavec le tempset en relationavec les ST des
présentsdansla diète.
composants
Mots cfés: Diète, méthodologiedes réponsesen surface,eaux usées, agroindustriel,Cydia
pomonela.
157
ABSTRACT
In this study, apple pomace and brewerywastewaterwere used as nutritiveagents and as
alternativessubstitutesto the ingredients(soya flour, wheat germ and yeast extract)without
wastes added during the
affectingthe productionof diet. The quantityof agro-industrial
constant,such
production
was basedon a regimewherethe differentnutrientswere maintained
(4.2 t 0.129)and lipids(2 t 0.089)basedon their
as proteins(3.71 ! 0.099),carbohydrates
of the
in the standarddiet.Variousdietsproducedusingdifferentconcentrations
concentration
wastes and the ingredientswere tested using the culture of Cydia pomonella in order to
of nutrients).
optimizethe diet in termsof nutritionand optimalviscosity(to facilitateassimilation
Optimization
of the rearingparameterswas carriedout using responsesurfacemethodology.
The responsesurface methodologydemonstratedthat brewery wastewater(BWV-SF) diet
providedthe best resultsfor insectrearing(81 o/ohatching,76 o/olawae and 51 % adults)which
was closerto the controldiet (90 % hatching
, 80 Volarvaeand 65 % adults)and was more
significantthan the other diets (40-70 % hatching,45-50 o/olawae and g-30 % adults).ln
addition,the viscositywas higher for the diets where the solids contentwas higher.The
of agarwhichevolvedrapidlywith
increasein viscositywas in agreementwith the solidification
time and in relationto the solidspresentin the diet.
Keywords: Diet, surface response methodology,wastewater,agroindustrialwastes, Cydia
pomonella
159
1. lntroduction
of insectshave been
Studieson principalnutritionalneedsfor the growth and reproduction
insects(Nation,2001;Genc,2002).The diets
carriedout since 1940on variousrepresentative
substancesof vegetableor animal
normallyconsistof syntheticnutritiveand, semi-synthetic
origin(Arijsand De Clercq;2001;Cohen2Q04;Genc,2006).Amongthe nutritivesubstances,
soya flour,wheat germ and yeast extracthave been used as sourceof proteins,carbohydrates
and lipidsin the diet for the rearingof codlingmoth(Cohen2004;Hansenand Anderson2006;
Toba and Howell2006).Thesesubstancescan be replacedby othercompoundsto reducethe
cost of the diet while maintainingall the nutritivesubstancesnecessaryfor the growthof codling
moth insects.The favorablegrowth of Cydiapomonelladependson the nutritionalbalanceof
(soyaflour,wheat germ and yeast extract)and synthetic(sucrose,agar,
differentsemi-synthetic
methylhydroxylbenzoate,rock salt, vitamins,ascorbicacid,water)substancesas found the
standarddiet (Chapman,1998; Nation,2OO1).The replacementof these ingredientsmust
maintainor improvetheir nutritivepotentialand their texture.The food imbalanceis often
responsiblefor the small size and stressin the insects(Genc,2002)which is producedat three
levels:variationof the total quantityof introducedfood; variationof the diets with a different
nutritivebalance,and efficacyof nutritivesubstances.Thus, to producean economicaldiet
without affectingthe quantityand texture of the diet, apple pomacewastewaterand brewery
(proteins,carbohydrates,
lipids
wastewater,couldbe usedto replacethe nutritivecharacteristics
sludgehas been
and minerals).In fact, rich nutritivepotentialof wastewaterand agro-industrial
alreadyexploitedearlierfor the productionof variousvalueaddedproducts(Cohen2003;Brar
et af.,2009;Khanet al, 2009;Nielsenet al, 2004;Tyagiet a\,2004;Gnepeet a1.,2010;Tarek
et al, 2010).This substratecan be used as an idealsubstituteof the ingredientsreplaceable
(soya flour, wheat germ and yeast extract).Nevertheless,these new nutritiveagents must be
used in methodicaland concise manner. Hence, responsesurface methodologymust be
of the results
and optimization
adoptedfor the reductionof the numberof plannedexperiments
(Ha et al., 2009;Tareket al., 2010)whichwill make it possibleto produceimproveddiets (in
nutritionand texture)to allow improvedgrowthof Cydiapomonella.Inorder to improvetexture
(Lahay,
of the produceddiet, a study of agar which is made up of complexpolysaccharides
and viscosity
as a gellingagentfor solidification
2001;Lahrechet al., 2005),and is responsible
of
of nutrientsand assimilation
elementfor the availability
of the diet remainsa very significant
diet.The objectivesinvestigatedas a part of this studyare:
161
1)
Productionof a diet for the rearingof codling moth by using apple pomace and
microbrewerywastewater;
2)
Optimizationof the cultureof Cydiapomonellalarvaeby responsesurfacemethodology
to determinethe best diet in terms of nutrients(proteins,carbohydratesand lipid) and
viscosity;
3)
Studyof the propertiesof agar mixedwith diet as a functionof time and temperature.
162
2. Materialand methods
2.1. Codlingmoth larvae
The eggs of codling moth, Cydia pomonella(L) reared in INRS-ETElaboratory(Universityof
Quebec)were providedby BioTeppInc.(Cap-Chat,Québec,Canada).The larvaewere reared
chamber(25 t 1"C, 50 t 0.5 % moistureand
diet,in a sterileenvironmental
on the alternative
16:8h of photoperiod).
2.2.Culturemediafor rearingcodlingmoth larvae
Diets used for the rearingof codlingmoth larvaeincluded:(1) Controldiet (standarddiet of
(6.85g soyaflour,1.6 g yeastextractand
ingredients
bioteppInc),composedof semi-synthetic
2.2 g wheat germ),syntheticsubstances(0.55 g Van der Zan vitamin,0.99 g Wessonsalt
benzoate)and 50 ml sterile
mixture,1 g sucrose,0.5 g ascorbicacid, 1.3 g methyl-p-hydroxy
milli-Q water; (2) alternativediet, composed of brewery industry wastewater(B\Mf/) from
barberie(Quebec)and; (3) apple pomacepulp waste (POM)from LassondeInc.,Rougemont
ingredients.
(Quebec)lyophilized,
as substituteof semi-synthetic
The rearingof codling moth larvae was carried out on 3 differentalternativediets produced
using differentwaste quantities:The initialquantity(noted 1) necessaryfor replacementof
as half
and lipids);replacement
ingredientson the basisof nutrients(proteins,carbohydrates
(noted%); and replacement
as one third (noted1/3) is elaboratedinTable1. Mass of wastes
in the controldietwas determinedby Equation(1).
necessaryto replaceingredients
in ingredient
Ingredientmassx Nutrientconcentration
in waste
Nutrientconcentration
(1)
Duringthis study,severalrearingparameters(Equations2, 3, 4) were testedas in Table3 for
experiment13; B\AAI/+YE:
experiment9; B\ÂAff+SF:
differentdiets comprisingbrewery(B\AAIV:
experiment10; B\ÂM+WG:experiment11; B\AM+SF+YE:experiment14; B\AA//+SF+WG:
experiment16), diet with
experiment15; B\AM+YE+WG:experiment12; B\AM+SF+YE+WG:
apple pomace(POM: experiment17; POM+SF:experiment21; POM+YE:experiment18;
POM+WG: experiment19; POM+YE+SF:experiment22; POM+WG+SF:experiment23;
experiment24),dietwith applepomaceand
POM+YE+WG:
experiment20; POM+SF+YE+WG:
163
brewerywaste (B\AM+POM:experiment25; B\AM+POM+SF:experiment29; B\AM+POM+YE:
experiment 26; B\ÂAIV+POM+WG:
experiment 27; B\AM+POM+YE+SF:experiment 30;
B\ÂA/V+POM+WG+SF:
experiment31; B\AM+POM+YE+WG:
experiment28), standarddiet of
BioTepp(experiment8) and experimentalcontroldiet (number43 to 48).
- Hatchedeggs* roo
ToHatchins
Total eggs
(2)
: Adult larvae* ,oo
%oLawaesrowth
Total eggs
(3)
%Adult mothgrowth: ldll1*oft t roo
Totaleggs
(4)
The insectsrearedon these diets, possessedlongerdevelopmenttime(1 monthto 45 days),
and a limitedlife(6 to 10 days)for adults.
2.3.Viscosity
Waste and standarddiet viscosity(all ingredientswere mixed in 40 ml of milliQwater without
agar) were studied by using a rotational viscometer Brookefield DVll PRO (Brookfield
EngineeringLaboratories,Inc., Stoughton,MY, the USA) equippedwith Rheocalc32 sofrware.
The spindleSC-34(smallsampleadaptor)was usedwith a samplecup volumeof 18/50mL.
Viscositystudy allowed to determinethe consistencyof the diet producedusing wastes, to
estimatethe quantityof nutrientsrequiredby larvaeduringrearingexperiments.
The viscosityprofileof each diet was analyzedaccordingto time and temperature.Duringthis
production,109 of agar was mixedin 1000 ml of milli-Qwater and sterilizedin autoclaveat 121
t 1'Cll5 min.
2.4. Experimentalplan for optimizationof diets used for rearing of
codlingmoth
The optimization
experiments
of dietsproducedusingwastesof POMand EMBfor the rearirfg
of the codlingmothlarvaewerecarriedout by usingfollowing
five parameters:
concentration
of
(POM),brewerywastewater
(BWV), soyaflour (SF),wheatgerm
applepomacewastewater
(WG)and yeastextract(YE).Eachvariablewas studiedat 4 levelsin differentcombinations.
164
The responsesurfacemethodologywas employedfor the selectionof experimentsto determine
. the optimumvalues(Table2).
Once the provisionaloptimalvalueswere determined,a centralcompositedesign(CCD)was
usedto checkthe significanceof the impactof eachfactorfor the response.A centralcomposite
including,32 end points,6
design,25was employedat five levels,leadingto 48 experiments,
centralpointsand 10 stars (a=2).The level of each factor,with their codes and values are
presentin Table3.
After the realizationof the experimentsof centralcompositedesign,a regressionequationof
polynomialwas
adaptedto the data(Equation5).
second-order
Y=0o+fFrxr+IB,,xi+f )Fux,x,
i=l j=i+1
i=l
(5)
responseiÉi= estimationof the main
response;Fo = averageof experimental
Y= experimental
effectof the factorj for the responseY; Fii=estimationof the secondeffectof the factori for the
responseY; Fr= estimationof the effectof interactionbetweenfactorsI and j for the responseX
the responseof Y; Bi,and Bn=dependentvariables
variablesinfluencing
X and X= independent
for the predictedresponse.
2.5. Physico-chemicalparameters
of organic
The concentration
of proteinsin the sampleswas determinedby the multiplication
nitrogenpresentby 6.25.The organicnitrogenwas obtainedby calculating
[NHr-]and nitrogen
presentin the wastes and the diets were studiedaccordingto the standardmethods(APHA,
wastewaterwas performedusing
2005).The measurement
of total nitrogenin agro-industrial
nitrogenanalyzer(Leco CINS-932,US) accordingto the standardmethods(MENQ, 1986;
APHA,2005).
of the wastesand the diets,essentialelementsfor the sourceof energy,
Solublecarbohydrates
the mobilityand formationof cuticuleof the insects(Cohen, 2004) were analyzedusing the
anthronemethod(Moris,1948;Bachelier& Gavinelli,1966).
The lipidswere determinedin 29 of sample,accordingto the gravimetricmethodfollowedby
extraction by microwave oven (MARS RX, CEM Corporation,Matthews, NC, USA). This
technique,more precisethan the Soxhletmethod(Salghi,2008),makesit possibleto analyze
165
usinglowvolume(20 to 50 ml) of mixtureof solventof ethylcyclohexane/acetic
acidin lesser
time(50minto th) at 80'C(Eskilsson
et Bjôrklund,
2000;Batistaet al,2001).
2.6.Statisticalanalyses
The analysisof the data, regressioncoefficientand surfaceresponsemethodologywas carried
out by analysis of variance (ANOVA) by employingthe software, STATISTICAversion 8
(Statsoft.com).
The degreeof confidencefor this studywas fixedto be 0.05.
166
3. Resultsand discussion
of apple pomaceand microbreweryused for the
3.1.Gharacterization
productionof dietsfor rearingof Cydiapomonella
is presentedin Table 1. B\ A/Vwas rich in proteins
The analysisof brewerywastewater(B\ÂA/V)
(2.5%w/v) and lipids(0.6%w/v)as comparedto pomace(1.13%
(1.69% w/v), carbohydrates
of B\AA/V
Wv lipids).The nutrientcomposition
and O.2o/o
carbohydrates
w/v proteins,2.2o/owlv
(6.65 Towlv) and higherviscosity(770 mPa.s)
was relatedto the highersolidsconcentration
w/v TS and 460 mPasviscosity).
when comparedto pomace(4.5o/o
For the productionof diets tested for the rearing of codling moth, the wastes were used to
replacethe ingredientsof the standarddiet (soya flour, wheat germ and yeast extract)as a
as presentedin Table
(proteins,lipidsand carbohydrates)
functionof the nutrientconcentration
2. As per these results,13 tO.2 g of POM and 10 t 0.15 g of B\ A/Vrepresentthe nutrient
3.7 t 0.09g proteinsand
closerto the standarddiet(4.2t 0.12g carbohydrates,
concentrations
must
2 t 0.08 g lipid).In fact,accordingto Toba and Howell(2006),the quantityof ingredients
be in sufficientquantity to provide the maximum quantity of nutrientsnecessaryfor larval
growth.
3.2.Experimentalplan for responsesurface methodology(RSM)
CCD of 25with 5 factors (POM, B\^ /V, SF, WG and YE concentration)and 3 parametersof
rearing(hatchingrate, larval growth rate and adults) as responsespermittedto evaluatethe
and 6 replicatesof diets are shown in
The resultsof 42 combinations
selectedexperiments.
Table 3. Column 1 of Table 3 representsthe diets producedusing variouscomponentsat
The experiment8 representsthe controldiet usingonly conventional
differentconcentrations.
with
ingredientsin standardquantity(7 g SF, 2.4 g WG and 2 g YE). The concentrations
negativevaluesobtainedafterselectionof the modelfromTable3 were regardedas nullduring
of the diet.
the production
Various diets producedusing the wastes as depicted in Table 3 showed that the diets
to experiments(13 and 21) providedincreasedhatchingof eggs (75oÂwlw and
corresponding
640/owlw),larvae (66% w/w and 52oÂw/w) and adults(42 %ow/w and 35 % w/w) comparedto
the standarddiet (90 %w/w hatching,81 oÂwlwlarvaeand 70o/owlw adults).Effectsof addition
of soya flour to B\ AlVand POM was prominentas comparedto the contributionby wheat germ
and yeast extracttaking into accountthe consistencyof mass and concentrationof nutrients
brought about by these ingredientsto the diets (Table 3 and 5). In order to perform the
optimizationof diets, larval growth was studiedfor surfaceresponsemethodology,as it is an
importantparameterwhichallowsconsumptionof dietsduringtheir growth
3.3.Optimizationof diets by responsesurfacemethodology(RSM)
The resultsof RSM experimentsare presentedin Table4 which showsthe actualand predicted
valuesfor developmentof larvaeon the produceddiets.The residualvaluesare the difference
betweenthe aclual and the predictedvalues.The grov'rthof larvaeincreasedby 9.6 o/oand 8.7
o/ofor the diets B\ A/V-SFand POM-SFcomparedto the controldiet which was 27.4 %. Under
these conditions,the growthof larvaeon the diets comprisingB\AM-FSand POM-SFmade it
possibleto increasethe percentageof larvalgrowthto 10%.These resultswere due to the rich
nutrientcontent and viscosityof the diet closer to that of the standarddiet (Table 5). This
depends on the viscosityand the quantityof nutrientsprovidedby SF and POM and B\AAIV
wastesin the diets.
The statisticalsignificanceof the polynomialmodel of second order was verifiedby ANOVA.
This translatedto the fact that the polynomialmodelof the secondordercomprisinga coefficient
of determinationR2= 0.80 ensuredan adjustmentof the quadraticmodel of the experimental
data.
Table 6 presents the effects of estimates of each variable and their interactionson the
parametersof larval rearingwith the regressioncoefficientof each componentdeterminedby
regressionanalysis.The quadraticeffect of variablesof POM (Q) and B\ A/V(Q) were highly
significant(p<0.05),followedby the quadraticeffect of the concentrationsof SF, WB and YE
which were not statisticallysignificant@>0.0q.The lineareffectsof variables,EMB (L) and FS
(L) were significant(p<0.0q and the interactionbetweentheir effectswere slightlysignificant
(p.0.0 O. On the other hand,the interactionbetweenthe effects,POM (1L) and EMB (2L) was
highly significant (p<0.0001).The interactionsexisting between other factors were not
significant(p>0.0q as presentedin Table 6. The positive signs of the effects of variables
indicatedthat the influenceof variableson the growthof larvaewere largerin the higherrange
(0.44 and 3.56). When the signs of the effects of the variablestested were negative,the
influenceof thesevariableson the growthof the larvaewas largerin the lowerrange.
168
Accordingto the data presentedin Table 6 and as per the interactionswhich took place
betweenB\ AlVand POM, POM and soya flour (SF), B\ AlVand SF, B\ A/Vand wheat germ
(WG),the polynomial
modelof secondorderis presentedby Equation6.
l=
+ 0 + (-0.41xB\MffxPOM-0.1TxPOMxSF
0 + (4.04xPOM+6.67xB\AM+4.55xSF)
F-0.63xB\AMxWG
0.2SxB\ÂANxS
)
(6)
(6)
6o=o etf P,,"i=o dansl'équation
i-l
3.4.Analysis of optimizationof experimentalplan by RSM
Figure 1 shows growth rate of the larvaeon the diets which consistedof variouscomponents
(B\ A/V-POM,BWW-SF,POM-SFand B\AM-WG)presentinga significantinteraction(p<0.0q
as seen in Table 6. The resultsobservedin these diets made it possibleto demonstratethe
effect of wastes (POM and B\Ml/) and ingredients(WG, SF and YE) on the growth of larvae.
The results demonstratedthat each variable correspondedto the intensityof the response.
(3.5g of SF,
as a sourceof nutrientin additionto otheringredients
Figure2 showedB\ A/V-POM
1.2 g of WG and 1g of YE) providedbetterresultswith regardto the growthof larvae(60%).The
resultsobtainedwith other diets were satisfactory(40% B\ÂM+SF,40% POM+FSand 50 %
This was justified by the interactionbetweenPOM and EMB effectswere highly
B\ A/V+WG).
and the effectsbetweenB\MN+SF,POM+SFand B\AM+SFwhichwere
significant(p<O.OOOO1)
highly significant(p<0.05)for larval rearing (Table 6). These resultswere satisfactory,in the
sensethat appleindustryand brewerywastewaterpossessedhigherviscosity.The diet mixture
was in perfect synergy (related to the interactionbetween nutrientsand particlesize) with
to optimalgrowthof larvae.
(SF and WG) whichcontributed
certainingredients
Within the context of these results, B\ AlV wastes and SF presented significanteffect in
interactionwith other factors,taking into accounthighernutritioncontentand TS concentration
which was more importantthan other factors. In fact, a good diet is a result of synergy of
nutritionand rheologyof these componentswhich providedhigher viscosityand adequate
concentrationof nutrients(proteins,lipids, carbohydratesand minerals)which was very
significantfor the growthof insects(Cohen2003;Cohen2004;Hansenand Anderson,2006).
On the otherhand,largerquantityof the 3 nutrientsled to poor growthof larvaedue to higher
viscosity(4>850mPa.sand 4<130 mPa.s)and nutrientcontentwhich made food digestibility
difficult(Table3 and 5). This is in agreementwith the resultsof Hansenand Anderson(2006)
who reportedthat the quantityof nutrientsaboutvariableviscosityand supportthe assimilation
of diet the insects.Likewisediet ingredientsin smallquantityled to poor rearingof larvae,due to
lower viscosityof the diets obtainedwhich was inappropriatefôr the hatchingof eggs and
larvae.The diets,even in the presenceof agarwas solidifiedslowly,due to significantpresence
of water which can lead to proliferationof pathogensand dilutionof nutritivecontentof various
diets. In fact, accordingto Cohen(2004),nutrientcontentis the mostsignificantfactorin the diet
for a balancedinsectdiet.
The resultsobservedin Table 3 showedthat the diets BVIAIV+SF
(experiment13) and POM+SF
(experiment21) providedexcellentresultsduringrearingof larvae,thus there was a significant
complementaritybetween the wastes and soya flour (SF) for the growth of larvae. The
optimized viscosity (1589
x
34
mPa.s) was
obtained with
experiment 34
(POM+B\M+SF+WG+YE), so that the optimized culture of larvae (62 Yo) was for the
experiment13 (B\AM+SF)whichwas closerto that of the standarddiet (90%).This diet showed
a viscosityof 823 t 29 mPa.s,the best optimizednutritivecontent(5.6 t 0.19 g carbohydrates,
5.1 t 0.17 g proteinsand2.4 t 0.09 g lipids)closerto that of the standarddiet(4.2 t 0.12 g
carbohydrates,3.7+ 0.09 g proteins and 2t 0.08 g lipids). This is interestingin terms of
realizationand economyof the process,as thesewastesare easy to handleand, can replace2
ingredients(WG and YE) in the standarddiet withoutaffectingthe larvalgrowth.Likewise,the
total substitutionof 3 ingredients(SF, WG and YE) by 2 wastes (B\ A/Vand POM) made it
possibleto obtain diets/experiments
(9 and 17) which providedhigher percentageof larvae
(560/otor B\ Aruand 43o/ofor POM).
3.5.Agar solution properties
Agar is an importantingredient,althoughnot a nutrientper se, whichdeterminesthe viscosityof
the diet, and consequentlythe assimilationof diet by larvae due to higher viscosity.The
solidificationprofileof the diet is shown in Figure2 as a functionof viscosity.Higherwas the
quantityof diet solidifiedwith coolingand time, higherwas the viscosity.Figure2 showsa rapid
increasein the viscosityof diets (POM,B\AfuV
and control)as a functionof time, in the presence
of agar (Fig 2a) and without agar (Fig 2b). Figure 2 showed that the viscosityof the diets
producedwith agarwas higher(1500mPa.s)as comparedto the dietswithoutagar.
170
The diet based on B\AA//providedhigher viscosity(2696-2735mPa.s) comparedto the diet
containingPOM (2186-2226mPa.s)and the controldiet which providedlowerviscosity(19522024 mPa.s).Figure2b showedthat the viscosityof dietsdecreasedaccordingto time. Figure
2b showedthat the viscosityof the diet basedon B\Mff was higher(846-632mPa.sdecrease)
than that of the diet containingPOM (273-164mPa.sdecrease)and control(146-133mPa.s
decrease)diets.
Viscosityincreasedslightlyas additionof agar which solidifiedrapidlywith the components
presentin the dietand coolingof the diet.Accordingto Lahrechet al. (2005),takingintoaccount
the viscosityof the agarfollowedArrheniuslaw belowa certain
the polysaccharide
composition,
(Tc)and increasedin a verticalmannerwith higherTc (38 'C)
coolingtemperature
temperature
and then divergedas per the gelationtemperatureTg (T=28'C).At low temperaturêTc,
Tg (T=28'C).
viscosityincreasedand divergedat the gelationtemperature
Thus, viscositydiffered from one diet to another due to the quantity and total solids
of agar and increase
concentration
of ingredients
and wasteswhich influencethe solidification
the viscosityof diets.Figure2 showedthat viscosityof B\ÂA//dietwas higher(500mPa.s)than
of B\ A/V(64 g/L) whichwas higherthan that of POMwastes
otherdietsdue to TS concentration
(46 g/L) and also when comparedto the ingredients
of controldiet (6.89g of SF, 2.4 g of WG
used to producediets led to higherviscosity,
and 1.79 of YE). Thus,higherTS concentration
and vice-versa.Thus,these componentscan reducethe quantityof water presentin the diet
This is
of agarwith differentdiet components.
and supportthe weightincrease,the solidification
explainedby the fact that intrinsicviscosity[4] of the diets at ambienttemperature(28-40"C),
with the molecularsize of agar and the componentspresentin the diet in
evolvedin correlation
72,where M is the averagemolecular
relationto the equationof Mark-Houwink[4] = 0.07 îtf
weightof the particlespresentin the diet(Rochasand Lahaye,1989).
The viscosityr
behaviorof diets was explainedby the fact that in the absenceof agar, the
viscosityprofileof the dietsdecreasedas a whole,as the diet componentssettledprogressively
of diets
accordingto theirmolecularweightand size.This does not supportthe homogenization
which often presentsseveralphasesof settlingand the nutrientsare far from the surfaceand
of diet by the larvae.
for the assimilation
inaccessible
to the larvae.This is unfavorable
171
4, Gonclusion
The presentstudyshowedthat the centeredcompositeplanand responsesurfacemethodology
are effectivemethodsfor the determinationof optimalconditionsfor the productionof diet to
improvethe larvalhatchingrate of Cydiapomonella.
for optimization
to limitthe number
a) Centralcompositedesignprovidedsufficientinformation
experiments.
of individual
and POM) replacedselectedingredients(soya
b) Duringthe productionof diets,wastes(B\ÂAIV
flour, wheat germ and yeast extract) to maintain the quantity of nutrients (proteins,
carbohydrates
and lipids)presentin the standarddiet.
c) Multipletest experimentscarriedout using responsesurfacemethodologydemonstratedthat
B\ A/V-SFdiet providedhigherlarvalresults(75% hatching,620/olarvae,42% adults)closerto
that of the standarddiet (90% hatching,80 o/olawae, 70 o/oadults) due to the quantity of
5.1 proteinsand2.4lipids)and viscosity(823mPa.s)of
nutrientspresent(5.6g carbohydrates,
of the diet by larvae.
dietwhichsupportedassimilation
of agar and mass compositionof the
d) The viscositywas highlydependenton solidification
diet.The dietsolidifiedvery rapidlyfrom40 to 30"C,between30 sec to 1 min dependingon the
concentration
of thesecomponents.
173
Acknowledgments
ResearchCouncilof
Canada(GrantsA4984,CanadaResearchchair),INRS-ETEand FQRNT(ENC)for financial
Thanksare alsodue to Barberieand LassondeInc.for providingus the wastesto
experiments.
performihe studies.The viewsand opinionsexpressedin thisarticleare thoseof authors.
175
List of abbreviations
B\ A/V
I Brewerywastewater
BWW+SF
B\ A/I/+WG
I Yeastextractand wheatgerm substitutedby brewerywastewater
I Soyaflour and yeastextractsubstitutedby brewerywastewater
B\AM+YE
B\AAff+SF+YE
B\Â4ff+WG+YE
I Wheatgerm substitutedby brewerywastewater
I Soyaflour substitutedby brewerywastewater
B\Mff+SF+WG
I Yeastextractsubstitutedby brewerywastewater
B\ Aff+POM
I Wheat germ, soya flour and yeast extractsubstitutedby brewery
CCD
I wastewaterand applepomacewastewater
I
I Centralcompositedesign
POM
I Controldiet derivedfrom BioteppInc
I Apple pomacewastewater
POM + SF
POM + WG
I Yeastextractand wheatgerm substitutedby applepomacewastewater
I Soyaflour and wheatgerm substitutedby applepomacewastewater
POM + YE
I Soyaflour and yeastextractsubstitutedby applepomacewastewater
by applepomacewastewater
Control
POM+SF+YE
POM+WG+YE
POM+SF+WG
RSM
TS
Tc
Tg
oÂwlv
by applepomacewastewater
I Soyafloursubstituted
I Yeastextractsubstitutedby applepomacewastewater
I Responsesurfacemethodology
I Totalsolids
I CoolingTemperature
I Gelationtemperature
o/owlw
I Weightper unitweight
YE
I Yeastextract
177
References
APHA,AWWA & WEF (2005).Standardmethodsfor the examinationof water and wastewater,
21"tEdition.
Arijs y & De-ClercqP (2004) Liver-basedartificialdiets for the productionof Orius laevigatus.
BachelierG & GavinelliR (1966).CahierORSTOM,sériePédologie,
vol.4 (3).
Batista A, Vetter W & Luckas B (2001) Use of focused open vessel microwave-assisted
extractionas preludefor the determinationof the fatty acid profileof fish R a comparison
with resultsobtainedafter liquid-liquidextractionaccordingto Bligh& Dyer.EuropeanFood
ResearchTechnologies
212: 377-384.
24:2849-2857.
ChapmanRF (1998)The Insects:Structureand Function.4th editionUK. Cambidge University
Press.:770 pp.
CohenAC (2003).Insectdiet scienceand technology.CRCpress. W. D.C: 429 pp.
CohenAC (2004).Insectdiet-Scienceand Technologiy.
CRCPress,US : 293 pp.
Dadd RH (1985)Nutrition:organisms,in comprehensive
insectphysiology.Biochemistry,
and
Pharmacology.
PergamonPress4: 313-390.
EskilssonCS & BjôrklundE (2000) Analytical-scalemicrowave-assisted
extractionJournal of
chromatography.
902 (1):227-50.
Genc H (2002) Phaon crescent, Phyciodes phaon :Life cycle, nutrional ecology and
reproduction.
Ph.D.dissertation,
University
of Florida,Gainesville,
FL 32611,USA.
Ecology.TrakyaUnivJ Sci,7(1):53-57.
GencH (2OOO)
GeneralPrinciples
of InsectNutritional
profileof diets producedusing
GnepeJR, Brar SK, Tyagi RD & ValéroJR (2011)Rheological
agro-industrial
wastesfor rearingcodlingmoth larvaefor baculovirus
biopesticides.
Joumal
of EnvironmentalScienceand HealthPart 46: 1-12.
Hansen JD & Anderson PA (2006) Mass rearing codling moths: improvementsand
modifications.
Joumalof EntomologySocietyof BritishColumbia103 (9): 33-36.
Lahrecha,K.H.,Safouanea,A., Peyrellasse,
J. 2005. Sol state formationand meltingof agar
gels rheological
study.PhysicaA 358, 205-211.
LahayMJ (2001)Appl.Phycol:13:173.
179
MENV (2004).Guide sur la valorisationdes matièresrésiduellesfertilisantes.Critèresde
Mrnr.sfêre
de l'Environnement,
Québec: 127 p.
reagent.Science,107: 254-255.
NationJL (2001)lnsectPhysiology
and Biochemistry.
RochasC, LahayeM (1989)Carbohydr.Polym.10 :289.
Salghi R (2008). DifférentesFilièresDe TraitementDes Eaux. Ecole Nationaledes Sciences
Appliquéesd'Agadir-ENSA,
31.
Tarek R, RojanPJ, Brar SK, Tyagi RD & PrévostD (2010)Centrifugalrecoveryof rhizobialcells
from fermentedstarchindustrywastewaterand developmentof stableformulation.lndustrial
Biotechnotogy
Vol. 6 : No 1.
Toba H H, HowellJ F (1991)An improvedsystemfor mass-rearing
the Entomological
180
Table 2.3.1:Screeningof various wastes
Samples
Weightof
residualwastes
(o)
Standard
Diet
112*
1t3',
1
o,
(!
112*
113*
(g)
Carbohydrates
Proteins(g)
Lipids(g)
4 . 2t O . 1 2
3.71!0.1
2t 0.08
20i 0.3
6 . 4 10 . 1
5.4r0.1
1.9r0.07
10!0.2
3.2r0.09
2.7r.0.1
0.9510.06
510.1
1 . 6 *0 . 0 5
1.4r 0.1
0.4810.04
2610.3
6 . 5 r0 . 1 1
4.2t0.2
1.82t0.05
13t0.3
3.25r0.08
2 . 1 !0 . 1
0.91r0.02
7.5!0.2
1.8810.07
1 . 2 t0 . 1
0.5310.01
7t0.1
1
o
sF(s) wG(s) YE(s)
2.4!0.1
2!0.1
.: Quantityof wasteaddedto the diet (1= initial;112=half and 1/3=Third)
t: StandardError;n = 5
SF: Soyaflour
WG: \Meat germ
YE: Yeastextract
181
Table 2.3.2: Codes and values of independentvariables of different levels of 25 for central composite design
(CCD)using responsesurface methodology(RSM)
Levels(g)
-1
+'l
+2
Pomace wastewater (S)
POM
-6.5
0
6.5
13
19.5
Brewery wastewater (S)
B\AM/
-5
0
5
10
15
Soyaflour
(S)
SF
-3.5
0
3.5
7
10.5
VllheatGerm
(g)
WG
-1.2
0
1.2
2.4
3.6
Yeast extract
(S)
YE
-1
182
1
3
Table 2.3.3:Study of rearing parametersfor diets produced using RSIVT
Diets
1
2
3
4
5
6
7
i..:t:,.*:
BWW
POM
0
0
0
0
0
0
0
'|ff$..,.:,..
SF
0
0
0
0
0
0
0
0
U
0
0
..;tL;,9,.r,,,1:'.t
WG
YE
0
0
2.4
2.4
0
0
2.4
0
2
0
2
0
2
0
%
13
18
23
5J
28
45
% larvae
% adults
8
10
15
20
25
28
34
0
0
1
10
13
15
,ti,.iklffi#.w_
,:lii*l; tiffi,:"- ,;,;:&,,,.:1.,;:.,
7,i;,ffi,r;.:ii'?;iêl!&#-4ir:,;tii,tt:t
't4
66
56
0
0
0
16
60
68
2
0
0
b5
20
71
2.4
0
0
n
27
76
65
2
2.4
:,;),1;1tf;,iffiffi;1ft
;::::,Qt:::..," ,,,t'::;l;i*fu*:X;l;;
lfi:,',i*. :tf::..:..',il':::;;:.
i..ti{:::,|:
Q.7
83
69
2
14
0
n
45
88
65
0
2.4
15
7E
28
55
2
2.4
16
0
',t?
19
43
52
0
0
0
17
ÂÂ
4?
46
25
2
0
18
0
4"'
28
58
53
2.4
19
0
ÂA
4'L
z
32
60
2,4
20
0
' :,,;2,;;rffi,iL!çi1
1,.:
tçer,:a:,t,
iÈri;;:,litïffi!&
1,1,;L:,';6
:,/iii.$::;ar:,::ffi:,,ia
::.;:i;i:i.
a: ,',",pi;i:;]:
&i
I.a::,::|I*|r,.
19
60
58
2
22
13
0
ÂÂ
21
70
2.4
0
13
23
0
zo
49
73
2
7
2.4
24
13
0
';,
,.:il-ti:u*, .,,' d,,:::;.
:#':':'
':;1
:;....,:ffi';.:',1:,
::{È;l;;';'
4m'j1:4iq:#iffi
::,:::æ'i'$1"!t:æ.',
I
19
35
2
55
13
10
0
0
26
20
53
37
0
2.4
27
13
10
0
.1I
JJ
21
52
2
2.4
28
10
0
ÂR
l?
24
40
0
10
0
29
?Â
Âo
t?
26
2
0
10
30
,tâ
25
31
62
2.4
0
10
31
23
29
2
64
2.4
13
10
32
?e
-8.96
20
1
34
1.2
33
5
3.5
q
?Â
41
29
1
1.2
21.96
34
?6
-6.89
22
40
35
1
1.2
6.5
35
?(
AÂ
39
30
1
1.2
16.89
36
^Â
42
16
47
1.2
1
4.82
37
Â
^Â
JO
12
41
1
11.82
1.2
38
t
-1.65
A6
18
45
1
50
39
3.5
13
49
44
1
4.05
3.5
40
5
-1.38
47
17
52
1.2
o.c
5
3.5
41
15
45
51
3.38
1.2
42
6.5
5
3.5
22.
58
52
1.2
1
6.5
5
3.5
43C
21
51
1.2
MC
6.5
3.5
Â
20
52
I
1.2
3.5
45C
6.5
Â?
22
1
1.2
46C
6.5
3.5
,|
Â?
?Â
22
58
1.2
47C
6.5
53.34
0.66
0
54.0
0
0
48C
0
0
I
10
11
12
0
0
0
0
10
10
10
10
:Cc:4&*..
10
10
10
0
0
1":;:et*i
.,i.i
1
liïfu:',
4
I
*The shaded sections correspond to
the
diets which provided best
183
larval breeding (p<0.05)
Table 2.3.4:Observed,predictedand residualvalues of larval rearing resulting from CCD experiments
Residual
values
I
2
3
4
5
6
7
8.0
10.0
15.0
20.0
25.0
28.0
34.0
4.67
11.14
18.36
31.96
29.08
36:43
38.15
3.33
-1.14
-3.36
-1't.96
4.08
-8.43
4.15
-3.38
4.78
5.06
4.09
9
10
11
12
14
t5
16
17
18
l9
20
63.13
60.3s
64.20
48.52
45.62
50.84
55.06
5.87
4.65
-9.20
-5.52
0.38
2.16
2.94
22
23
24
55.28
54.99
60.09
2.72
0.01
-11.09
36.07
36.79
30.39
41.01
28.36
23.58
18.05
36.71
33.98
28.82
43.87
35.66
50.02
46.33
50.35
49.28
50.41
53.34
53.34
53.34
53.34
53.34
53.34
-1.07
0.21
2.61
-1.01
6.64
7.42
10.95
-2.71
4.98
6.19
-13.87
6.34
-14.02
-1.33
-6.35
-2.28
-5.41
-1.U
-2.34
26
27
28
29
30
31
32
33
u
35
36
37
38
39
40
41
42
43C
MC
45C
46C
47C
48C
1
-l
1
a
1
- t4
-1
1
I
-1
-1
4
1
1
-2
0
2
0
-2
0
0
2
0
0
0
0
0
0
0
0
ô
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
shaded sections
-1
-1
-1
1
1
1
1
0
0
0
0
-2
2
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
correspond
1
1
1
1
1
I
I
0
0
0
0
0
0
-2
2
0
0
0
0
0
0
0
I
1
4
1
1
1
3s.0
37.0
33.0
40.0
35.0
31.0
29.0
34.0
29.0
1
0
0
0
3s.o
30.0
0
42.O
0
36.0
0
45.0
0
44.0
0
-2
47.0
45.0
2
0
52.0
51.0
0
0
52.0
0
53.0
0
53.0
54.0
0
diets which orovided
-1.v|
-0.34
-0.34
0.66
breeding (p<0.05)
184
Table 2.3.5:Design showing the sets of each run and correspondingnutrient and viscosity
Diets
1
2
3
4
5
6
7
,t1.,;;,,;:,,)$t'
"' .'' "'
9
10
11
12
Proteins
0
0.1
U.JJ
1.4
1.5
1.7
1
1.1
1.2
1.3
:lt'',:.::'.,
tt::.',,'
).
?.ot;:z,t&*:*i,iXX
2.5
2.6
14
15
16
17
18
19
20
,
0.91
1.01
1.21
121
'i?r:
.,-.,::::
l:;;;;,':i:ll$*tâ*l&&
22
23
24
: ..',,,,,,,
;;;,,:1;';:,t$.
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43C
44C
45C
46C
47C
48C
*The shaded sections correspond
2.41
2.61
2.91
a,
1.9
2.1
2.2
3.3
3.4
?Â
?o
1.4
I
1.41
2.1
1.2
3.79
1.8
2.98
1.8
2.84
1.9
1.9
1.9
1.9
t.Y
t_Y
which provided
larval breeding (p<0.05)
185
Table 2.3.6: Effect of estimation and regression coefficient of the components of model fitted to the data of
CCD; R2 = 0.804
RegressionGoefficient
Gomponent
p
o.47
Gonstant
:
'tTFOiil(Lt '
POM (O)
'
0.022616
BWw(A)
0.169806
(4)wG(L)
0.065162
wc (o)
0.51
(s)Y(L)
0.33
YE{O)
0.64
1L by 4L
0.09e?36
1L by 5L
0.170793
2L by 5L
0.122406
3L by 4L
0.493493
3L by 5L
0.896485
0.294
4L by 5L
sections
breeding(p<0.05)
to independentvariables
186
provided very significant effect during larval
Figurecaptions
Figure 2.3.1:Response surface graph of larval breeding percentagefor BVIM-WGdiet (a); BWW-SFdiet (b);
POM-SFdiet (c); and BVI|W-POM
diet.
Fittedsurface;Variable
. o/oLawae;Sfactors,1 Blocks,48 Runs;MS PureError= 1.1.
Figure 2.3.2:Viscosity profile of the diets produced: (a) with agar; and (b) without agar, as a function of time.
t: StandardError;n = 5.
187
Figure2.3.1
Iso
Ilo
I40
468101214
Brevrerywastewater
Iro
Breuverywastewate,
't4
't2
189
r ao
Figure2.3.2
*Control
^600
2
E 500
à\
I 400
o
q
>
' 300
100
a)o
2800
2700
2600
â500
;
9+oo
É
'/zoo
(.)
U)
âzoo
2100
2000
1900
b)
15
Times (s)
190
+POM
+BWW
III:
GHAPITRE
sur la croissancede
Influencedu prétraitement
Cydiapomonellacultivésur les diètesà basedes
eauxusées
191
CHAPITREIII . PARTIE1
WASTEUSEDAS
OFAGRO.INDUSTRIAL
PRE.TREATMENT
FORREARINGCYDIA
NUTRIENTS
ALTERNATIVE
POMONELLA
Prétraitementdes rejetsagroindusfnblsutiliséscommeagents
nutritifsalternatifspour I'élevagede Cydiapomonella
Jean R. Gnepet, SatinderK. Brar, RajeshwarD. Tyagil*, José R. Valerol
TINRS-ETE,Universitédu
Québec,490, de la Couronne,Québec,CanadaGIK 9A9
B i osystems Engi n eering (2012), d oi : 10.10 16/j.bi o systemsen9.2011. 12.002
193
RESUME
physico-chimiques
Les caractéristiques
et le potentielnutritifdes eaux usées d'industrie
(EMB),des bouesd'industriede jus de
d'amidon(EUA),des eaux uséesde micro-brasseries
pomme(POM)et les bouesd'épurationmunicipales
(BM) ont été comparés.Les résultatsont
montré une concentrationélevée en nutrimentspour les rejets d'EMB (19,52! 2,1 g l-t
et de POM (16,111,3g l-'
9,17!1,5 g l-t glucideslet 0,25+0,1g fl llipiOesl)
[protéines],
[protéines],8,2!1,3 g l-1 [glucides]et 0,15t0,2 g t-1 ltipiOesl),et une faible concentration
mg Kg-1[Cd], O,OO3rO,OO02
d'élémentstoxiques(métaux)pour EMB (O,OO5t0.OO04
mg Kg-1
mg Kg-1
lPbl,0,021r0,oo3mg Kg-1[Al] and 1,66r 0,2 mg xg-11re1;et PoM (0,002t0,0002
mg Kg-1[Pb], 0,019 t 0,002 mg Kg-1[Al] et 1,61+0,2mg rg-1 1re1;
lcdl, 0,001410,0001
t 0,8 g l-1[glucides],0,13
comparativement
aux EUA (5,1t 0,5 g l-1[protéine],7,5
t 0,01g l-1
ilipidesl,0,oo3to,oo03mg Kg-1[cd], o,oo25t 0,ooo2mg Kg-',[Pb],0,021r 0,003mg t<g-l1nt1
e t 1 , 6 6t 0 , 2 m g x g - 11 f e 1e; t B M ( 7 , 8 ! 0 , 9g l - 1[ p r o t é i n e6] , 7! 0 , 7 g l - 1[ g l u c i d e s ] , 0 , 1
t 20 , 0 1
1 b ] ,1 7 5 8 ! 1 7 6 m g K g -[1A l ]e t 1 O 7 8 2 t
[ l i p i d e s ] e t 5 , 6 + 0 , 6 m g K[gc-d1] ,1 3 8 , 6 r 1 3 , 9 m g K g [-P
1080mg Xg-11fe1;.
rhéologiquesdes
Pour augmenterle potentielnutritionnelet améliorerles caractéristiques
rejets,un procédéde prétraitement
a été appliqué.L'hydrolyse
des rejetsd'EMBet de POM a
(80 'C, 100 "C et 121
températures
été effectuéeà pH initial,neutreet alcalin-10,
à différentes
à 100"C pendant30 min est
"C) et à diverstemps(15,30, et 45 min).Le traitementdrhydrolyse
le meilleurprocédéqui a fourniun excellentélevagedes larvessur les diètesà basedes rejets
d'EMBet de POMtraités.
195
ABSTRACT
The physico-chemical
and nutritionalpotentialof starch.industrywastewater(SlW, brewery
wastewater(B\AIVV)
and apple pomacesludge(POM)and municipalwastewatersludge(VIAIVS)
werecompared.The resultsshowedhighernutrientcontentfor B\Mff (19.5212.1 gl-1[proteins],
9 . 1 7 t 1 . 5g l - ' [ c a r b o h y d r a t easn] d 0 . 2 5 t 0 . 1g l - ' t l i p i d s l a) n d P O M ( 1 6 . 1 1 1 . g3 l - t [ p r o t e i n s ] ,
8.2!1.3 g l-1 [carbohydrates]
and 0.15!0.2 g t-l ltipidsl),and lower concentrationof toxic
mg Kg-t [Cd], O.OO3tO.Ooo2
mg Kg-t tPb],
elements (metals) for B\Mff (O.OO5rO.OOO4
mg fg-1 1C01,
O.O21rO.OO3
mg Kg-1[Al] and 1.6610.2mg Kg-1[Fe]) and POM (0.00210.0002
mg Kg-1[Al]and 1.61!0.2mg Kg-'[Fe])as compared
0.0014r0.0001
mg Kg-1[Pb],0.01910.002
g t-11tipid1,
7.510.8 g l-1[carbohydrate],
O.13tO.O1
O.OO3tO.OOO3
to SIW(5.1t 0.5 g l-1[protein],
mg Kg-1[Al]and 1.6610.2
mg rg-11re1;
mg Kg-1[cd], o.oo25r0.o0o2
mg Kg-1[Pb],0.02110.003
0.12t0.01|ipidl and 5.6 t 0.6 mg
and \AAffS(7.810.9g l-1[protein],6.7t 0.7 g l1 [carbohydrate],
K g - l1 c d l ,1 3 8 . 61 1 3 . 9 m g K g - 1[ P b ] ,1 7 5 8 ! 1 7 6 m gK g - 1[ A l ] a n d 1 O 7 8 2 t1 0 8 0 m gx g - 11 r e p .
To increasethe nutritionalpotentialand improvethe rheologicalcharacteristicspre-treatment
was carriedout. Hydrolysis
of B\AAffand POMwas performedat pH (initial,neutraland alkaline(80 'C, 100 'C and 121"C) and time periods(15,30, and 45 min).
10),at differenttemperatures
Hydrolysisat 100 'C for 30 min proved effectivefor breedingof larvae for BWW and POM
wastes.
Keywords: Agro-industrial
wastes,wastewatersludge,Cydiapomonella,hydrolysis,diet.
197
ABBREVIATIONS
AIW
I Agro-industrialwaste
B\ AlV
IBrewerywastewater
B\ÂM+SF
I Yeastextractandwheatgermsubstituted
B\ 'u+'OM
germ,soyaflourand yeastextractsubstituted
by brewery
I Wheat
pomace
wastewater
and
apple
sludge
I
Control
I Controldiet
POM
I Applepomacesludge
POM + SF
I Yeastextractand wheatgerm substitutedby applepomacesludge
POM + WG
by applepomacesludge
POM + YE
I Soyaflour and yeastextractsubstitutedby applepomacesludge
POM+SF+YE
POM+WG+YE
I Soyafloursubstituted
POM+SF+WG
I Yeastextractsubstituted
TS
I Totalsolids
TS ruon
hydrorysed
I Total solids (non hydrolysed waste)
TS nyc'.oryr"o
I Totalsolids(hydrolysedwaste)
SF
I Soyaflour
SS
I Suspendedsolids
VFA
I volatilefattyacids
oÂwlv
o/owlw
I Weightper unitweight
WG
I Wheatgerm
\ A/VS
sludge
I Wastewater
YE
I Yeastextract
199
Symbols
Ct
Total Carbonconcentration
Nt
Total nitrogenconcentration
NHr-
Ammoniumconcentration
N-NH3
Ammoniacalnitrogenform
Norg
Organicnitrogenconcentration
200
1. Introduction
and agro-industries
into compostand
The conversionwastewatersludgefrom municipalities
value-addedproducts(VAP)is simpleand economic(Phamet al., 2010).These methodsare
methods,due to their positive
more advantageous
than disposal(i.e. landfilland incineration)
agro
impactson environment
and economy(Adjalleet al.,2007;Vu et al., 2009).Furthermore,
and
industrialwastes such as starch industrywastewater-(Sl$, brewerywastewater-(B\AA/V)
apple pomacesludge-(POM))are simpleto treat and transforminto VAPs becauseof their
comparedto municipal
lower concentration
of toxic elementsand high nutrientconcentration
sludge(MS) (Braret al., 2007;Perronand Hebert,2007;Vu et a1.,2009).However,the lower
bioavailability
of nutrientsis a limitingfactor for the reuse of these wastes when used as
In fact, waste nutrientsare insolubleand trappedin a
alternativematerialsfor bioconversion.
polymer,
of organicmatter,extracellular
complexform in the suspendedmaterial(aggregates
hydrolysishas been used
cellsor cellularfragment)or adsorbedon theirsurface.Furthermore,
of partialnutrientsand
for biodegradation
of organicand inorganicmatterto allowsolubilisation
The solubilisation
also reducesthe viscosity
mineralwastefor its use for variousbio-products.
which is usefulfor the
and particlesize of the waste which increasesnutrientbioavailability
productionof diets usedfor breedingof codlingmoth (CM),Cydiapomonella.
Waste pre-treatmentby thermal and alkaline hydrolysis has been reported to increase
biodegradability
of organicmatter(Chu et al., 2002; Vlyssidesand Karlis,2004).Accordingto
Miron et al. (2000) and Scheideret al. (2000), hydrolysisallows the conversionof less
proteinsor polyamines)by reaction
triglycerides,
molecules(polysaccharides,
biodegradable
Thermalhydrolysisleadsto the mineralisation
withwaterto lowermolecularweightcompounds.
of organicelementsinto COz, HzO and inorganicelementsby reactionsof oxidationand
gasification
(Shanableh
and Jomaa,2001).
The first objectiveof this study was to characteriseand selectthe waste having best nutrient
potential(proteins,carbohydrates,
lipidsand minerals)and physicalproperties(viscosityand
particlesize). The secondobjectivewas to improvetreatment(hydrolysis)to increasenutrient
bioavailability.
201
2. Materialsand methods
2.1 Codlingmoth
The eggs of CM, Cydia pomonella(L) reared in INRS-ETElaboratory(Universityof Quebec)
were providedby BioTepplnc. (Cap-Chat,Québec,Canada).The larvae and adults were
chamber(Braret al., 2008; Gnepeet
rearedon the alternativediet, in a sterileenvironmental
al.,2011).
2.2 Samplingdetails
Starchindustrywastewater(SlW was obtainedfromADM, Ogilvie(Montreal,Canada);brewery
industrywastewater(BVWV)(consideredas sludge with TS > 50 g l-1)was procuredfrom
Barberie(Quebec),applepomacesludge(POM)was obtainedfrom LassondeInc.,Rougemont
(Quebec)and municipalwastewatersludge(VltVVS)
was procuredfrom QuebecCity.
2.3 Pretreatment(hydrolysis and freeze-drying)
was carriedout for low volumes(60-80ml) of agro industrialwastes(B\Mff and
The hydrolysis
POM),whichare consideredas rich in nutrientsand eventuallylesstoxicfor CM breeding.The
was performedin a microwavedigester(PerkinElmerand Paar Physica-lncShelton
hydrolysis
(80, 100 and 121 "C), time intervals(15, 30 and 45 min)and
CT USA)at varioustemperatures
differentpH (initial,neutraland alkaline).The methodsused have been alreadydescribedby
Barnabéet al. (2009)and Pham et al. (2010).Duringthe éntirestudy,the pH was'adjusted
using 1 mol l-1[NaOH].Likewise,the wasteswere subjectedto freezedrying.
Freeze-drying
allowsmaximumconversationof nutrientswithoutaffectingtheir initialstatewhile
facilitatingtheir transportand stabilityover a long period(1-2 years) (Roux, 1994; Dumais,
preservesthe nutrientsas lipidsand
1999).Despitethe use of high energy,this pre-treatment
and vitaminswhich may be affectedat121 t 1oC,
does not denatureproteins,carbohydrates
duringsterilisation.
203
2.4 Physical-chem
ical parameters
Total solids (TS), suspendedsolids (SS) and proteins(P) of agro-industrial
and municipal
wasteswere determinedaccordingto standardmethods(APHAet al., 2005).
The biodegradability
of B\ÂANand POM in this study was defined as percent concentration
changeof TS values after pre-treatmentat time intervals(15, 30 and 45 min) and temperature
(80, 100, 121 "C). Biodegradability
was assessedby the decreasein TS after hydrolysispretreatment(Eq. 1).
(1)
Solublecarbohydrates(C) of the wastes and diets were analysedusing the anthronemethod
(Moris,1948;Bachelierand Gavinelli,1966).Lipids(L) were determinedthroughmicrowave
extraction(Gnepe et al., 2011). Mineralswere determinedby APHA et al. (2005) and the
Ministryof Environmentof Quebec (MENV, 2004). Viscositywas measuredusing rotational
viscometer
as perthe methoddescribedby Gnepeet a|.,2011.
2.5 Experimentalplan of the pretreatmentoptimization
For optimisationof the hydrolysistreatment,TS and SS, physical properties(viscosityand
particlessize) and nutrients(Ct, Nt, No,s,NH4*,proteins,lipids, carbohydratesand mineral)
concentrationwere estimated according to study plan presented in Table 1. During the
treatmentof B\ÂAffand POM waste, certain experimentalparameters(temperature,time and
pH) were variedwhile other parametersremainedconstant(TS and SS concentration).
Table 1
indicatesthe experimentalconditionsand the code attributesfor the experiment.The study
comprisedcontrols(in duplicates)and two types of wastes(B\ Aruand POM)givingto a total of
54 experiments.
204
2.6 Gulturemediafor rearingcodling moth larvae
Dietsusedfor rearingof codlingmothlarvaeincluded:(1) controldiet (standarddiet of Biotepp
Inc, Cap-Chat,Québec,Canada),(2) alternativediet, composedof hydrolysedwaste (BMryH
waste(B\ AlVand POM)whichwas lyophilised,
as substitutefor
and POMH)or non-hydrolysed
in the control
ingredients.
The massof wastesnecessaryto replaceingredients
semi-synthetic
by Gnepeet al. (2011).
dietwas determined
as perthe protocolalreadyestablished
2.7 Statisticalanalyses
The analysisof data, regressioncoefficientand surfaceresponsemethodologywas carriedout
by analysisof variance(ANOVA)by employingthe software,STATISTICAversionI (Statsoft
for this studywas fixedat p = 0.05.
Inc.,Tulsa,OK, US).The degreeof confidence
205
3. Resultsand discussion
3.1 Selection and characterization of agro-industrial wastes and
municipal wastewatersludge (wws)
Among the agro-industrial
wastes (AlW screened(SlW, POM, BWS and \MffS), POM and
B\ AlVwere found to producepositiveresultsfor nutrientcomposition(Table2). Hence,the use
of AIW as nutrientsubstratefor diet productioncan provideexcellentsubstratefor breedingof
highernutrientconcentration
CM larvae.The analysisof wastesin Table 2 demonstrated
for
B\ A/t/(19.5t 2gl't [proteins],9.2
t 5.5 g l-1[carbohydrates],0.25t
0.1 g l-1[ipids])and POM
(16.1t 1.3g l-1[proteins],
and 0.15t 0.2 g l'1[ipids]),and it was
8.2 ! 1.3g l-t [carbohydrates]
(O.OO5IO.OO04
mg/Kg [Cd], O.OO3tO.OOO2
mg Kg-1
lower in toxic elements(metals)for B\AAIV
mg Kg-1[Al] and 1.6610.2mg Kg-1[Fe]) and POM (0.002t0.0002mg Kg-1
lPbl, O.O21IO.OO3
mg Kg-1[Pb],o.o19ro.0o2mg Kg-1[Al] and 1.6110.2mg Kg-1[Fe]).The
lcdl, o.o014ro.ooo1
B\AfuV
comprisedvegetablematter(malt,hop and fruits)and yeast.The wastesfrom POM was
madeup of crushedappleswithoutpectinand are richin sugarsand flavoursthat give a natural
niche feelingfor the larvae. The B\Mff and POM wastes, rich in nutrientsand lower in toxic
elementscomparedto the SIW and \ A//Sprovidedhigherratesof CM breeding.
3.2 Hydrolysisinfluenceon agro-industrialwastes biodegradability
Table 2 andTable 3 show total solids(TS) reductionof 66.517g f1 to 59 t6 g f1 for B\AAIV
and
TS reductionof 45t5 g l-1to 33t3 g l-1 for POM afterhydrolysistreatment(30 min at 100 'C).
This pretreatmentprovidedlowerbiodegradation
of solidsmatter(10.61% for B\ÂA//and27 o/o
for POM).
The resultsdemonstratedthe fact that waste organic materialsimplifiedwhen the hydrolysis
time increased(15 to 45 min),especiallywhen hydrolysistemperaturewas higher(80 to 121
'C). This can be explainedby the fact that waste particlesand cells are brokenduringlonger
durationof hydrolysisand under heat influence,pressureacceleratedthe particleand cell
ruptureto other solubleand volatilecompounds(volatilefatty acids, acetateor propionate)
(Barnabé
et al.,2009;Phamet al.,2010).
Waste alkalinetreatment(pH 10) contributedto eliminationof more than 60 o/o(w/v) initial
(control)wastesolidsof B\AAIV
(reductionof TS of 66.517g l-1to 2613g f1) and POM (reduction
207
of TS of 45t5 g l-1to 810.8g f1) after hydrolysistreatment.Coupledwith hydrolysistreatment,
the alkalinetreatmentimprovedthe reductionin viscosityand particlesize in waste and diet, but
provided poor larval breeding due to higher concentrationof sodium ions present in diet
becauseonly a tracequantityof sodiumis requiredfor larvaegrowth(Osbornand Mendel1932;
Nation2001).The controlused in this studycomprisedwasteswithouthydrolysistreatment.The
waste organicmaterialincreasedwhen hydrolysistime increased(15 to 45 min) and especially
when hydrolysistemperaturewas higher(80 to 121"C).lt is explainedby the fact that waste
particlesand cellswere suitablybrokenduringa longertreatmentof hydrolysisand under heat
influence,pressure acceleratedthe particle and cell rupture to other soluble and volatile
compounds(volatilefatty acids, acetateor propionate)(Barnabéet al., 2009; Pham et al.,
2O1O).
During hydrolysis,at high pH (>10) wastes bring about the extracellularpolymer (ECP)
desorptiondue to the increased negative charge on the surface of the organic particles
(Shanablehand Jomaa,2001) and the waste particlesand the cells were brokensuitably.
Furthermore,hydrolysisby reactionwith water resultedin to lowermolecularweightcompounds
(volatilefatty acids,acetateor propionate)and moleculesof high molecularweight(tryglicéride)
which degradewith difficulty.Organicmatter removalby hydrolysisis more effectivefor POM
wastes than B\AA/I/
wastes due to its homogeneouscomposition(a pasty structurestemming
from the peel and crushedand filteredpulp which quicklygets degradedas comparedto B\ÂÂtV
(malt,hop, rice,maizeand fruit)in nature.
wastewhich is more heterogeneous
Table 3 presentsthe resultsof alkalinehydrolysiscarriedout at 100 'C, for 30 min, showingthe
changesin TS, SS, viscosityand particlesize. The resultswere greatly improvedwith B\ÂAIV
waste (21 S f1 [TS], 14 g l-1of [SS] and 138 mPa.s viscosity).Furthermore,when these
hydrolysisconditions
werejudgedwith regardto thermo-alkaline
conditions(121"C,45 min and
pH 10), the results were better. However, due to the consumptionof more energy and
chemicals(NaOH)during this process,it was not consideredsuitablefor further investigation.
Thus,thermo-alkaline
hydrolysis(100 "C, 30 min and pH 10) was observedand chosenfrom
Table 3, with the best resultsoccurringwhere lower viscosityand lower particlesize of B\Mff
and POM was observed.Underthese conditions,viscositywas lowerfor POM wastedue to the
effects of NaOH, hydrolysistime and temperature.Nevertheless,the B\ AtVparticlesize was
finer (2.6 pm). The reductionin viscosity and particle size during hydrolysisimprovedthe
rheologyof the diet to productexcellentlarval breeding.These pre-treatedalternativenutrient
substratesenhancednutrientbioavailability
in diet and enhanceddietassimilation
by CM larva.
3.3 Hydrolysis influence on nutrient potential of agro-industrial
wastes
Table 4 presentsnutrientpotential(25 % total carbon concentration-Ct; 15o/ototal nitrogen
and
and 8% lipids)of B\AA/V
N1;10% NH+.;12o/oproteins,10% carbohydrate
concentrationPOM wasteduringhydrolysistreatment.The resultsshowedthat the nutrientpotentialimproved
when the hydrolysistime increasedfrom 15 to 45 min and temperatureincreasedfrom 80 to
121 'C. Thus, the lysis of waste particlesand flocs during hydrolysiswas acceleratedby
pressureunderthe influenceof hightemperature(Barnabé,2004).
Alkaline treatment of wastes contributedto reductionin the nutrient potential in the same
manneras organicmatter(60%) for wastewaterand sludge.The removalwas more important
for POM wastethan B\AM waste.Coupledwith hydrolysistreatment,the removalwas improved
were higherfor POM wastesdue to enhanced
by 25o/ofor the two wastes.NHo*concentrations
biodegradability.
Waste concentrationdecreaseddue to the fact that carbonvolatilisedto COzor volatilefatty
acids(VFA)duringthermalhydrolysis(100 "C and 120"C)and alkalinehydrolysis(pH 10). Nt
nitrogen(N-NH3).
of nitrogenas ammoniacal
decreaseindicateda volatilisation
The results showed that alkaline pre-treatedwastes provided best results for Ct, Nt, NH+*,
protein,carbohydratesand lipids.Underthese conditions,the resultswere improvedfor B\ A/V
waste (30.5 g t-, [C,]; 3.5 g t-t [t'1,];0.449 g f1 1NH4*l;19.07 g l-1 [protein];11.33 g l-1
and 0.127g f1 ltipiOspas comparedto POMwaste(28.69g fl [Ct];2.8 g f1 [Nd;
[carbohydrate]
and 0.115g l-1[lipids]).Further,
0.864g t-1[trtHoI;12.1g t-1[protein];9.41 g l-1[carbohydrate]
conditions(121,45 min and pH
the hydrolysisconditionswere favourablefor thermal-alkaline
10) even if the observedresultswere higherdue to the consumptionof greaterenergyand
chemicals(i.e.NaOH)duringhydrolysisprocess.
At a hydrolysistemperatureof 100 "C, the quântitynutrientincreasedby more 100% for
followinghydrolysis.However,
proteins,more than 50% for lipidsand 60% for carbohydrates
'C)
of organiccompounds
led to mineralisation
hydrolysiscarriedout at hightemperature(121
to COz,HzOand inorganicelements(mineralnitrogenand solubleminerals)(Schiederet al.,
2000; Shanablehand Jomaa, 2001). Thus protein or polyamineswere transformedinto
peptides,amines,aminoacids,ammoniac,nitriteand nitrate(Penaudet al., 1999;Mironet al.,
2000;Aravinthanet al., 2001).This phenomenongraduallydenaturedand reducedthe waste
209
nutritivepotential(C,, N,, No,.n,
protein,and lipid)after hydrolysistreatmentat 121 'C,45 min, at
pH 10. Nevertheless,
it did not affectthe wastecarbohydrates
which resistedthe heatexposure.
The inorganicelements(metalsand N-NH4) and carbohydrateswhich were solublecontinued
to increasein solutionafterthermo-alkaline
treatment.Analysisof hydrolysisconditionsshowed
that the wastehydrolysisat 100 'C for 45 min was the bestconditions.
3.4 Influenceon soluble metals concentration
The resultsobservedin Table 5, demonstratetrace elementsand Fe (Table2) exceptAs, Co,
Cr, Mo, Si, Al and restrictedcontaminants(Cd and Pb) which are not detectable,as they are
present in trace. The study concernedthe analysis of solubilisationof these metals after
hydolysis,as these micronutrients
are indispensable
for the growthof plantsand animals(in this
case Cydiapomonella).
The concentrationof solublemetalsin B\M// and POM was lower,with respectto the municipal
sludge where there was an increasein soluble phase after hydrolysistreatment.Hence,the
concentrationincreasedby more than 50 % in the solublepart obtainedafter centrifugationat
9000 g. ln contrastto the solublepart,the concentrationof metalsdecreasedto 20 % in solid
partwith respectto the hydrolysedwastesimilarto the solid part of hydrolysedwastes.
Therefore,solubilisationof metals increasedwith hydrolysisof the organicmatter which was
carried out at 100 'C, for 30 min, due to the lyses of wastes and cells (Barnabé, 2OO4).
Furthermore,at high temperatures(100-121"C),hydrolysiswould lead to mineralisation
of
organicand inorganicmaterial(Shanableh
and Jomaa,2001)whichfavoursthe solubilisation
of
metalsdue to dischargeof metalsfromthe solid part intothe liquidpart.
Table5 showsthe fact that POM suppliedhigherconcentration
of metalsas comparedto B\ AtV.
Metalsconcentrationwas higherin the non hydrolysedwaste solid comparedto the hydrolysed
wastesolidwhere it was lower(a decreaseof 1Oo/o).
In contrast,metalsconcentrationwas higherin the hydrolysedwaste liquidphasecomparedto
the non hydrolysed waste liquid phase. Hence, hydrolysis allowed an increase in the
concentrationof metalsin the waste solublephaseby physical-chemical
degradation.This high
proportionof metalsin the solublephasecan contributeto increasein the mineralconcentration
of the diet used for breedingof CM larvae.Metal concentrationsin total or in the solubleliquid
210
phase were higher (more than double)for POM waste comparedto B\AA//waste both before
and after hydrolysis(Table5).
Theseresultswere higherfor the hydrolysedPOM solidpart (as seen in Table5) and lowerin
the non-hydrolysed
liquidpart of B\MN-100-30(as seen in Table 5). Therefore,it could be
easilysolubilisedin solutionand was richerin
concludedthat POM wastewas homogeneous,
nutrientsas comparedto BWWwhichwas more heterogeneous.
in the alternativediets throughthe added wastes,
Althoughpresentin small concentration
locomotionand reproduction)
to
for certainfunctions(nutrition,
micronutrients
are indispensable
insectsas they are cofactorsof enzymes(Cohen, 2004; Genc and Nation,2004). Thus; the
contributionof the hydrolysedwastesas alternativenutritiveagentsin the standardcomponents
of essentialmineralsfor breedingof the CM.
of the dietcan increasethe concentration
3.5 lnfluenceof diet on Cydia pomonellabreeding
propertiesof the alternativesdiets.The impactof these
Table 6 presentsthe physico-chemical
propertieson CM growthis shownin Fig. 1.
Fig.1 demonstratesthat B\NW diets providedthe best breeding(45-93 % hatching;36-85 %
larva;16-66% cocoonand 10-63% moth)in comparisonto POM diets(35-75% hatching,2870 % larva, 12-58 % cocoon and 9-43 % moth). Among these diets, B\AM-30-100-SFdiet
(composedof soya flour and B\ A// waste hydrolysisin 100 "C for 30 min) providedthe best
breedingresults(93 % hatching,85 % larva;66 % cocoonand 63 % moth),whichwas higher
thanthe controldietof Biotepp(90 % hatching;80 % larva;65 % cocoonand 62 % moth).
diet containshighernutrientconcentrations
It is explainedby the fact that B\NW-100-30-SF
(39.2g l-1[carbohydrate],
lowerviscosity(525mPa.s),
35.7 g l-1[protein]and 16.8g t-1ltipiOsl),
optimalmoisture(32.66%) and moderatepH (5.16)favourablefor CM breedingin comparison
to otherdiets(Table6). The improvedtextureand highnutrientpotentialof this dietdependson
the hydrolysis pretreatmentand freeze-dryingof B\AAIVwaste viscosity and particle size
reductionby hydrolysiscontributedto increasednutrientpotentialof the diet. B\Mff waste and
SF resultedin a pH of 5 and especiallyloss of water suitablefor growthof larva.Accordingto
the literature(Tobaand Howell,1991;Wiggins,2004;Hansenand Anderson,2006),thesebest
diets improvelarval breedingdue to their excellentpropertiesof texture,viscosityand high
by larva.However,in our study,alkalineand
nutrientpotentialwhichfacilitatetheirassimilation
211
thermal-alkalinehydrolysedwastes providedpoor larval breeding,althoughthe results were
excellentin terms of nutrientand rheology.The lowerbreedingrate may be attributedto alkaline
conditionswhich affected and reduced hatching of eggs and larval growth as normal pH
conditionsfor grourthare 5-6.
212
4. Conclusion
The present study showed that BWW and POM hydrolysisincreasednutrientpotentialand
reducedthe viscosityof the diet for optimalcodlingmoth (CM) breeding.Hydrolysisresultedin
reductionin solidsof more than 15% (w/v) of B\ tVV(reductionof 66.5t7 g l-1[TS] to 56 t6 g l-1
[TS] and 26 t3 g l-1[SS] to 17!2 g f1 [SS]) and of more than 30 % (w/v)for POM (reductionof
45t5 g f1 [TS]to 2813 g f1 [TS] and 15.5t2 g fl [SS]to 8.5 g l-1[SS]).Thenutritivepotentialof
proteinsand lipids.Waste
the diet increasedto more than 50% in terms of carbohydrates,
hydrolysisimproved(reductionand ruptureof the floc and particles)with the increasein
treatmenttime (45 min) and highertemperature(100-121"C). Codlingmoth breedingassay
providedthe best resultsof hatching(93%),larvalbreeding(85%),pupa production(70%)and
moth (64%) productionfor diets producedusingsoya flour (SF) and B\Mff waste hydrolysisat
100"C, for 30 min and withoutanyvariationin pH.
213
Acknowledgements
ResearchCouncilof
Canada(GrantsA4984,CanadaResearchchair),INRS-ETEand FQRNT(ENC)for financial
Barberieand Lassonde
Thanksare alsodue to ADM-Ogilvie,
Québecmunicipality,
experiments.
Inc.for providingus the wastesto performthe studies.The viewsand opinionsexpressedin this
articleare thoseof authors.
215
References
and wastewatersludge.ProcessBiochem.42 (9): 1302-1311.
APHA, A\ AIVA& WEF (2005)Standardmethodsfor the examinationof water and Wastewater,
21stEdition.
as a
Aravinthan
V, MinoT, TakizawaS, SatohH & MatsuoT (2001)Sludgehydrolysate
WaterSci Technol.43(1):191-199.
vol. lV(3).
Barnabé S (2004) Hydrolysis and paftial oxydation of wastewatersludge as raw material to
produce Bacillus thuringiensisHD-I. PhD Thesis, INRS-ETE, University of Québec,
Canada,pp 63-70.
and
bioconversionof wastewatersludgeto value-addedproducts- Fate of endocrinedisrupting
compounds.Scrênceof the TotalEnvironment4Q7:1471-1488.
Brar SK, Verma M, Tyagi RD & ValeroJR (2006)Recentadvancesin downstreamprocessing
323-342.
24:2849-2857.
Chu CP, Lin \AAff,Lee DJ, Chang BV & Peng XF (2002)Thermaltreatmentof waste activated
sludgeusingliquidboiling.Joumalof EnvironEngineeing:1100-1103.
CohenAC (2004).Insectdiet-Scienceand Technology.CRC Press,US. 293 pp.
en pleinair,QuébecAmérique,Montréal.p 148-149.
DumaisO (1999).La gastronomie
Genc H & Nation JL (2004) An artificialdiet for the butterflyPhyciodesphaon (Lepidoptera:
FloridaEntomol.87: 194-198.
Nymphalidae).
Gnepe JR, Brar SK, Tyagi RD & ValeroJR (2011)Rheologicalprofileof diets produced
biopesticides.
wastesfor rearingcodlingmothlarvaefor baculovirus
Joumalof EnvironmentalScienceand Health,Paft B 46: 1-12.
Hansen JD & Anderson PA (2006) Mass rearing codling moths: improvementsan
modifications.
Joumalof EntomologySocietyof BritishColumbia103:33-36.
MENV (2004). Guide sur la valorisationdes matièresrésiduellesfertilisantes.Critèresde
Ministèrede I'Environnement
Québec.127p.
217
Miron Y, ZêemanG, Van Lier JB & LettingaG (2000)The role of sludge retentiontime in the
hydrolysisand acidificationof lipids,carbohydratesand proteinsduringdigestionof primary
NationJL (2001).InsectPhysiology
and Biochemistry.
BocaRaton,Fla.,CRC Press.485 pp.
OsbornTB & MendelLB (1932)A modification
salt mixturecontaining
of the Osborne-Mendel
only inorganic constituents.Sclence,75:339-340.
Penaud V, DelgènesJP & Moletta R (1999). Thermo-chemicalpretreatmentof a microbial
biomass: influence sodium hydroxide addition on solubilizationand anaerobie
biodegradabllity. Enz. Microbial Technol., 25: 258-263.
Perron V & Hébert M (2007). Caractérisation
l:
des boues d'épurationmunicipale-Partie
Paramètresagronomiqu es. VECTEUR environnement 40 : 48-52.
Pham TTH, Brar SK, Tyagi RD & Surampalli,RY (2010) Influenceof ultrasonification
and
Fenton oxidation pre-treatmenton rheological characteristicsof wastewater sludge.
UltrasonicsSonochemistry17: 38-45.
Roux J-L (1994)Conserverles aliments,Comparaisondes méthodeset des technologiesdes
- Lavoisier:p 436-456,
Schieder D, SchneiderR & F- Bischof (2000). Thermal hydrolysis(TDH) as a pretreahent
methodforthedigestionof organicwaste. Water Sci.Technol.4l(3): l8l-187.
ShanablehA & Jomaa S (2001).Productionandtransformation
of volatilefatfyacidsfrom sludge
subjectedto hydrothermaltreatment.
Water Sci.Technol.,44 (10): 129-135.
Toba H H & HowellJ F (1991)An improvedsystemfor mass-rearingcodlingmoths.Journalof
the Entomological
solubilisationof waste activatedsludgeas a
pre-treatment
stagefor anaerobicdigestion. BioresourceTechnology91:201-206.
Vu KD, Tyagi RD, ValeroJR & SurampalliRY (2009)"lmpactof differentpH controlagentson
biopesticidalactivity of Bacillusthuringienslsduring the fermentationof starh industry
wastewate/',BioprocessBiosysfEng vol. 32: 511-519.
WigginsJC (2004)Diet compositionand methodfor rearinginsects.N' PUB, US 2OO4tO228g47
41.
218
Table 3.1; Experimentalconditions and codes associatedto every preliminaryexperiment
Wastes
Timesminute
r 0.1
Codes
B\ M/-80-1s
B\ M/-80-30
B\ M/-100:15
B\ M'-100-30
B\ M/-121
B\ M/-121-45
t
m
I
.9
(I'
3
g
B\M r-80-45
B\^/W-100-15
o
o
3
à
o
=
B\ M/7-121-45
E
m
B\M /10-1
B\ M/10-100-30
B\ M/10-100-45
POM-80-15
POM-80-30
POM-121
POM-121-45
o
À
I
o
o)
E
:l
a
POMT-100-30
c)
()
o
E
o
oo
o
o-
POMT-121
POM10-80-15
POM10-80-30
POM10-100-45
10-121-15
219
Table 3.2: Physico-chemicalparameters
Parameters
pHÉo.1
SIW (mg/Kg)
3.74
B\M / (mg/Kg)
4.45
Pomace(mg/Kg)
\rWS (mg/Kg)
3.3
6.07
rS (g/L)
15.511.1
66.516
45r5
2 7 . 6! 1 . 5
SS (g/L)
4.4 x0.8
26.5x4
15.5!2
12.610.2
Ct (g/L)
15.311.6
14.04!.3
1 0r 0 . 6
3 . 1 8 10 . 2
1.7
0 . 8 2r 0 . 1
42.2813.5
4.5x1.1
3.13r0.12
2.610.5
1 . 2x 0 . 2
Protein(g/L)
5 . 1É 1 . 5
19.52x2.1
16.1*1.3
7.8t1.4
Carbohydrate(g/L)
7.5t2.5
9.17x1.5
0.2510.1
8.2x1.3
0.15È0.2
plantsand animals
6.7t2.7
N(g/L)
1 . 2 3 i0 . 5
No's(g/L)
13.21!1.3
25.05t2.5
61.35É6.2
Co (34-150)r
0.0015r0.001
0.007r0.002
0.00210.0002
0.56É 0.06
c(210-1060)T
0.0042r0.04
Cu (400-1000)I
0.01ôr0.03
0.012r0.01
0.034É0.003
0.00910.001
0.0305É0.003
0.0710.007
28r3
35.2x4
30.0413
0.08610.009
31.0713
27.2t2.7
0.06310.006
84r8
81.5r8
27.25!3.3
0.004*0.03
78.61!7.9
0.03810.03
55.0416
0.0018É0.0002
45.71x4.6
0.027É0.003
49.04*.4
3.3r0.3
622.5t65
1 0 1r 1 0 . 5
138.3
r 13.8
0.143+0.02
0.0125r0.002
0.00510.0005
0.089r0.009
0.0092r0.0009
0.0037t0.0004
276.5x27.7
5.3Ê0.55
8.7r0.9
0.089210.008
0.077210.001
1001.4
r 100
K
17.2t2.1
Mg
19.O4!2
Mn
0.04810.005
Mo {5-20)T
0.001r0.0001
Na
Ni (62-1SO)Ï
P
S
Se (2-'14)1
Si
Zn(70G-1850)T
28.0513
0.02410.002
15.5i1.6
o.o34ro.oo3
0.0115È0.001
0.0015r0.0002
0.0210.002
Restricted
contaminants
Coagulatives
0.021r0.003
1758*.176
1.66i0.2
10782r 1080
+ : refersto standarderror
mg/kg (dry weight)
TRestricted
concentration
normsfor wastewatersludgein Quebec(MENV,2OO4)
220
Table 3.3: Study of the physical propertiesof the hydrolysis waste
Wastes
B\ ^M-80-15
B\ M/'10-80-15
B\ ^tu-80-30
B\ ^M-80-30
B\ ^ /10-80-30
B\ ^lr/-80-45
B! ^M/-8045
B\ ^/V10-80-45
B\ M/-100-15
B\ A r-100-15
B\ M/10-100-15
B\ ^//-100-30
B\ ^ /7-100-30
B\ ^/r/10-100-30
B\ M/-10045
B\ MZ-100-45
B\ At/10-10045
B\ M/-121-15
B\IWr7-121-15
B\ M/10-121-15
B\ M/-121-30
B\ M/7-121-30
B\ M/10-121-30
B\ M-12'!-45
B\ ^M/-121-45
B\ M/10-12145
POM-80-15
POMT-80-15
POM10-80-15
POM-80-30
POMT-80-30
POM10-80-30
POM-80-45
POMT-80-45
POM10-80-45
POM-100-15
POMT-100-15
POM10-100-15
POM-100-30
POMT-100-30
POM10-100-30
POM-10045
POMT-100-45
POM10-100-45
POM-121-15
POMT-121-15
POM10-121-15
POM-121-30
POMT-121-30
POM10-121-30
POM-12145
POM-121-45
pH+0.1
4.1
6.7
v.J
4.06
o.z
8.9
4.03
5.47
6.57
5.7
7.01
9.9
5.4
6.9
9.87
5.24
7.08
9.83
o
6.9
qR
5.5
6.8
9.4
5.9
6.9
9.1
4.13
6.47
9.7
4.07
6.01
8.6
4.03
5.47
6.57
4.13
6.47
o7
4.07
6.01
8.6
4.03
5.47
6.57
4.03
6.32
7.72
3.97
5.82
o.tz
3.93
5.32
5.72
- 13%
TS and SS standarderror:t 10o/o
rS (s/L)
63
43
25
61
40
23.5
qo
?a
z5
60
41
22
59
38
21
R'7
37
20
58
38
21
57
37
20
EÂ
36
18
42
10
8
.1.4
18
38
29
17
42
SS (g/L)
23
21
17
22
20
16
20
18
15
20
IY
4E
19
17
14
18
16
13
10
18
42
18
16
11
17
15
10
,{?
.10
41
12
9.5
7.6
11
Y
7.5
13
?e
lo
10
I
31
18
38
29
17
40
41
12
9.5
7.6
11
en
18
JV
ZY
17
2é
(mPa.s)
Viscosity
Y
444
170
1182
365
130
11 9 6
512
179
1085
447
138
987
379
121
878
347
176
797
267
'109
A-7E
191
67
1119
457
200
1009
394
140
981
302
98
1096
475
129.9
982
407
101
806
a,a7
7E
11.7
v
7.5
10
9
7
10
8.5
16
Viscositystandarderror:t1 1oÂ-1
5o/o
221
497
210
1259
848
zIv
186
727
217
89
ooc
141
57
Table 3.4: Analysis of the nutrient potential of the hydrolysis waste
B\ M/7-80-15
Bt /\ /10-80-15
B\ M/-80-30
B\ /\M-80-30
B\ M/10-80-30
B\M /-8045
B\ t\M-8045
B\ M/10-8045
B\ ^ '-100-15
B\ A r7-100-15
B\M '10-100-15
B\ M/-100-30
B\M r7-100-30
B\ M'10-100-30
B\ ^ '-100-45
B\ Mf7-10045
B\ ^ /10-10045
B\M /-121-15
B\M /7-121-15
B\ M/10-121-15
B\ M/-121-30
B\M /7-121-30
B\ M/10-121-30
BI M/-12145
B\I\MI7-12145
B\ M/10-121-45
POM-80-1s
POMT-80-15
POM10-80-15
POM-80-30
POMT-80-30
POM10-80-30
POM-8045
POMT-80-45
POM10-80-45
POM-100-15
POMT-100-15
POM10-100-15
POM-100-30
POMT-100-30
POM10-100-30
POM-10045
POMT-100'45
POM10-10045
POM-121-15
POMT-121-15
POM10-121-15
POM-121-30
POMT-121-30
POM10-121-30
POM-12145
POMT-121-45
POM10-121-45
35.86
32.3
34.69
32.93
29.5
29.78
27.16
24.87
35.2
33.31
28.43
30.5
28.7
25.71
25.23
23.38
20.56
26.41
24.64
21.5
23.87
21.68
18.72
18.84
16.9
13.6
30
28
25
27
25
23
25
23
20
31.96
29.41
26.3
28.69
26.44
23.O2
21.13
19.48
16.53
22.82
20.71
17.99
20.34
18.18
15.96
16.39
14.89
10.31
?
3.2
3
2.76
3.31
3.1
2.8
3.2
3.0
2.7
2.97
2.8
2.56
3.5
3.31
3
3.3
3.1
2.8
J
2.8
2.5
3
2.8
2.5
2.8
2.6
2.3
2.6
2.4
2.1
2.4
2.2
2
2.3
2
1.7
2.1
1.8
Lipids(g/L)
Protein
NHo*
3.9
3.7
3.4
3.7
3.5
3.2
3.3
3.1
2.8
3.7
3.5
3.2
3.5
3.3
0.667
0.6s9
o.644
0.614
0.598
0.575
0.597
0.560
0.534
0.456
0.441
o.437
o.449
0.423
0.401
0.436
0.429.
0.390
0.423
0.410
0.417
o.414
0.400
0.392
0.405
0.397
0.389
0.753
0.74
0.729
0.716
0.698
0.662
0.688
0.668
0.636
0.892
0.861
0.851
0.864
0.853
0.841
0.83s
o.821
0.816
0.781
0.774
0.762
o.776
0.755
0.689
0.675
0.664
- 13o/o
r.derror:*. 10o/o
222
20.21
19
17.23
19.29
18.14
16.41
16.89
15.88
14.16
20.3
19.12
17.27
19.07
17.98
16.24
17.28
16.07
14.8
18.04
16.81
14.89
17.41
16.25
14.43
16.03
15.O2
13.57
17.17
16.06
14.19
16.15
15.013
't3.36
14.45
13.33
11 . 6 5
13.18
12.12
10.31
12.1
10.92
9.12
11.03
9.87
8.025
10,12
8.92
7.74
9.53
7.78
6.32
8.91
7.1
11.17
10.15
8.7
12.19
11.62
9.11
13.2
12.77
10.39
10.3
9.2
7.1
11.33
10.2
8.13
12.4
11.U
9.6
8.1
9.14
10.2
8.2
9.2
10.3
8.6
9.6
10.6
9.82
8.92
5.53
10.77
9.33
6.48
11 . 1 6
10.53
7.89
8.26
7.98
6.48
9.41
8.04
7.61
10.69
9.25
8.78
8.11
7.09
6.34
7.13
5.98
5.35
6.15
Â,1
0.127
0.065
0.137
0.106
0.053
0.117
0.093
o.o47
0.15
0.122
0.076
0.127
0.093
0.053
0.094
0.085
0.044
0.139
o.117
0.069
o.'125
0.091
0.056
0.095
0.077
0.035
0.13
0.103
0.052
0.12
0.09
0.048
0.106
0.087
0.043
0.12
0.099
0.05
0.115
0.093
0.046
0.104
0.079
0.042
0.12
0.096
0.048
0.114
0.091
0.o44
0.1
0.077
Table 3.5: Metals analysis (in mg/Kg) of brewerywastewaterand apple pomacewastes after hydrolysis
Wastes
Ca
Fe
Cu
K
Mg
Mn
Na
P
Se
Zn
B\Ml/-100-30Solide
B\M /-100-30Liquide
B\M//-100-30Total
18.53
10.46
29.42
0.051
0.024
0.075
3.38
1.91
5.22
34.62
23.89
57.63
23.93
14.75
37.57
0.227
0.198
o.42
65.96
22.22
86.69
42.13
27.63
67.7
0.098
0.038
o.148
0.1
0.02
0.12
B\AM/-Solide
BIAÂN-Liquide
0.073
0.012
0.073
5.53
0.88
43.79
19.36
31.68
8.541
0.361
0.096
71.14
16.38
53.7
15.35
B\ÂAN-Total
23.02
8.512
30.13
6.16
60.76
39.24
0.45
87.54
68.32
0.152
0.053
0.215
0.15
0.015
0.15
-Solide
POM-100-30
-Liquide
POM-100-30
POM-100-30
Total
45.61
21.U
64.82
4.011
1.82
5.84
8.27
2.03
9.4
78.47
33.97
104.99
69.89
38.89
105.98
0.489
0.291
0.696
88.54
35.31
122.07
51.55
25.84
71.84
0.034
0.028
0.057
o.287
0.025
0.324
POM-Solide
POM-Liquide
POM Total
58.87
14.16
66.03
5.31
1.39
6.42
10.77
1.32
12.63
83.8
28.34
11 3 . I1
77.81
28.79
11 3 . 5 1
0.616
0.114
0.71
96.85
28.12
125.98
62.55
16.84
73.55
0.058
0.0'r7
0.062
o.322
0.017
0.33
54r3
23!2
24.4t2.5
160x17
CertifiedResults
Appleleaves
Citrusleaves
mg/kg(dryweight)
nd
15.26x1 5.64É0.6
3'1.5t3 1 6 . 5 1 1 . 6 9 0 1 1 0
16 . 1r 1
18.2t2
nd: not determined
2.7t0.2
5.8r4
223
nd
0.05r0.00'l 1 2 . 5 t 1 . 3
2913
1.3tO.2
no
standarderror:lOo/o- 13o/o
Table 3.6: Characteristics of the diets produced with hydrolysis waste
Carbohydrates Proteins
pH*0.1
RH (%)
Viscosity
.s
Standard
.â09
4A.fi
142
4.2
3.71
BVW-pH7
5.46
31.89
470.5
3.2
2.7
1
BVW-pH10
4.84
25.51
303
8.9
3.4
11
B\AM/
5.2
35.8
770.5
3.2
2.7
1
BVVW+SF
4.9
29.2
823
5.6
5.1
2.4
B\ M/-80-30
4,91
30.44
506
16
13.5
5
B\ M/-100-30
4.96
25.98
435
22.4
18.9
7
BV\M+SF-80-30
5.09
35.38
641
28
25.5
12
5.16
32.66
525
39.2
35:7
16.8
Diets
B! I14tsSF.100-30
. .ir ,
Lipids
POM-pH7
5.44
39.49
308
6.7
. 5.8
2.6
POM-pH10
3.9
41.33
260
3.25
2.08
0.91
POM
3.9
35.7
460
3
2.08
0.8
POM-SF
4.1
38.9
492
5
4.48
2.31
POM-80-30
3.94
40.35
368
15
10.4
4
POM-100-30
3.62
50.71
383
21
14.56
5.6
POM+SF-80-30
4.19
38.37
389
25
22.4
11.55
'92.4
392
35,.
31 38
1&r,'f,7.
POM+B\MÂ/
,4.55
. . . .: :
4.3
21
987
6.45
4.78
1.91
POM+B\fi111Y-gg-39
4.63
24.42
396
32.25
23.9
9.55
FOM+BytrlW-tÎ00:30
4.73
-...'
33.28
399'
45.15
33.46
1g.s?
POM+SF-100-39 .
a .a
It
RH(Humidity
lost)standard
error
! 10o/o- 15%
Viscosity
standard
error
- 18o/o
! 11o/o
Nutrientstandard
error
! 10 o/o- 12%
224
,
:,t'
,.
120
tr% Moth
100
s
;80
tr
rt
o
o
860
o
E
E)
Ê
!ç,
40
o
20
N s$
.oé".""^""r.4{_*.*.1*$d*"i*".|*".]*.Ë":ÈË*
$ *."o.io,
:":
Figure 3.11Influencealternativesdiets on codling moth breeding.
225
IV:
CHAPITRE
Activitéenzymatiquedes larvesde Cydia
pomonellaélevéessur les diètesà basedes rejets
agro-industriels
227
GhapitrelV - PartieI
Activitéenzymatiquedes larvesde Cydiapomonellaélevées
hydrolysés
sur des diètesà basedes rejetsagro-industriels
Enzymaticactivityof Cydiapomonellalarua reared on dietsproduced with
agro-indu striaI hydrolysis wasfes
Jean R. Gnepel, SatinderK. Bra/, RajeshwarD. Tyagil*, José R. Valéro1
tINRS-ETE,
Université
du Québec,490,de la Couronne,
Québec,CanadaG1K9A9
Biotechnologie,Agronomie, Sociétéet Environnement(201I ) (soumis)
229
RESUME
physico-chimiques
Les caractéristiques
et le potentielnutritifdes eaux usées de microbrasseries(EMB) et des boues d'industriede jus de pomme (POM) ont été comparés.Le
prétraitement
d'hydrolyseeffectuéà 100 oC, pendant30 minutes,a contribuéà augmenterle
potentielnutritif(de 600 % pourles protéines,
glucideset lipidesprésentsdans les rejetsd'EMB
et de POM hydrolysés)et à améliorerla viscosité(réduitde770,5à 435 mPa.spourEMBet de
460 à 383 mPa.s pour POM) des rejets.L'utilisation
de ces rejets comme agents nutritifs
alternatifsaux composants
standard(Farinede soja,Germede blé et extraitlevure)de la diète
a permisde rentabiliser
de pomme(CP).
(EMBH+FS)a fourniles
La dièteà basede rejetd'eauxuséesde micro-brasseries
hydrolysées
meilleursrésultatsen termede massede nutrimentsassimilés(2.071mg protéines,2.274
mg
glucideset 0.974 mg lipides)et d'élevage(93 % d'éclosion,85% larves,760/ochrysalideset
70% adultes).
(protéase,amylaseet lipase)a été évaluéedes larvesdu 5"'" stadeont
L'activitéenzymatique
été élevéessur les diètesà base d'eauxuséesde micro-brasseries
hydrolyséesoù les germes
de blé et les extraitsde levuresont remplacésà 100%(EMBH+FS)et de rejetde jus pomme
(POMH+FS)sontjugées
où les germesde blé et les extraitsde levuresont remplacésà 1o0o/o
les meilleures
sur la basedes résultatsdes nutriments
et des testsd'élevage.
Les analysesmontrentque la diète EMBH+FSa fourni les meilleurrésultatsde l'activité
(59,7Ul/mLprotéase,2,9mg/Lamylaseet 1,93U/mgenzy lipase),relativement
enzymatique
aux taux de protéines(35,7mg),glucides(39,2mg) et lipides(16,8mg) consomméssur cette
diètepar rapportaux diètesPOMH+FSet à la diètestandard.
Mots clés: Rejets agro-industriels,nutriments,larves, Cydia pomonella,hydrolyse,activité
enzymatique
231
ABSTRACT
This studycomparesthe physico-chemical
characteristics
and the nutrientpotentialof brewery
wastewater (BVl/VV)and apple juice industry sludge referred to as pomace (POM). The
hydrolysispretreatmentwas carried out at 100 'C for 30 minutes and it contributedto
enhancement
in the nutrientpotential(almost600 % for the proteins,lipidsand carbohydrates
presentin hydrolyzedbrewerywastewaterand pomace)and improvedthe viscosity( decreased
from 770.5to 435 mP.sfor B\ A/Vand from460 to 383 mPa.sfor POM)of the waste.The use of
thesewastesas alternative
nutrientsupplierby replacingthe standardcomponents(soyaflour,
wheat germ and yeast extract)allowedthe possibilityof producinga suitablediet for codling
moth (CM) larvae. The brewerywastewaterhydrolyzeddiet (B\AMH+SF)suppliedthe best
results in terms of the mass of assimilatednutrients (2.071 mg proteins,2.274 mg
carbohydrates
and 0.974mg lipids)withthe breedingefficiencyas follows:93 % hatching,85 %
larvae,76 % cocoonand 70 % adult.
Further,the evaluationof the enzymaticactivity(protease,
amylaseand lipase)of the Sthinstars
larvaebreedingon brewerywastewaterwhere wheat germ and yeast extractwere replacedat
100% rate (B\AA/I/H+SF)
and hydrolyzedpomacewhere wheat germ and yeast extract were
replacedat 100o/o
rate (POMH+SF)were consideredefficientbasedon nutrientand breeding
results.Of the two, B\AAffH+SF
the diet suppliedthe best resultsof the enzymaticactivity(59.7
Ul/mL protease,2.9 mglL amylaseand 1.93 U/mg lipase)and consumptionratesof proteins
(451.79mg/kg),carbohydrates
(396.43mg/kg)and lipids(91.07mg/kg)consumedon these
dietsas comparedto POMH+SFand standarddiet.
Keywords: Agro-industrialwastes, nutrients,larvae, Cydia pomonella,hydrolysis,enzymatic
activity
233
1. Introduction
Le carpocapsede pomme(CP), Cydiapomonella(L.) est un ravageurdes fruits à pépins(ex.
Pomme)et des noix (Barnes1991;Laceyet al. 2006)des régionstempéréeset tropicales.Ce
lépidoptère
natifde I'Europeet de I'Asiea été introduiten Amériquedu Norden 1750(Laceyet
Unruh2007).Durantleur alimentation,
ces espècesont un impactnégatifsur l'économiedes
vergers(ex. infestations
de 60 % des poires,de 80% des pommeset de 95% des noix)(Brar
2008). Pour lutter contre ces lépidoptères,I'utilisationd'un contrôle biologiquepar le
granulovirusest utiliséeen remplacement
des insecticides
chimiquesqui sont néfastespour.
l'environnement
et la santéhumaine(Laceyet Siegel2007;Laceyet Arthurs2005;Reuvenyet
Cohen 2007).Mais,ce bio-insecticide
est produità partirdes larvesinfectéescultivéessur des
diètes.De plus le coûtde ces diètes,qui représente
40 % du biopesticide
est élevéà causedu
prix de ces ingrédients
qui supporte35 % le coût de sa productiontotal.Pour résoudrecette
problématique,
(eauxuséesmicro-brasseries-EMB
une dièteà basedes rejetsagroindustrielles
et de bouesde pomme-PoM)hydrolysés,
commeagentsnutritifsalternatifs
a été produite.Car
plusricheen nutrimentet moins
des étudesont montréque l'hydrolyse
des rejetsagroindustriel,
toxiqueen métauxque les boues municipale(Brar et al. 2006;Adjalleet al. 20O7;Vu et al.
2009),permetd'augmenter
leur biodisponibilité
en nutriments
et d'améliorerleur rhéologiepour
la productiondes produitsen valeurajouter(PVA)(Schiederet Schneider2000;Vlyssideset
Karlis2004;Barnabéet al. 2009;Phamet al. 2010).
Le suivi de la consommationdes nouvellesdiètes produitesa été effectuéà traversune étude
du bilan de massedes nutrimentsassimiléset surtoutune analysede l'activitéenzymatique
observéchez les larvesdu stade5 du CP. D'aprèsla littérature,les enzymesprésentesdans le
tube digestifsdes larvesd'insectespermettentde déterminerla quantitéde nutrimentset le type
(Stamopoulos
de nutrimentassimilépar la larveet présentdans la dièteartificielle
et al. 1993;
Moyanoet al. 1996;Alarconet al. 2002).
Cette étude consisteà définir les enzymes digestifsles plus prépondérantschez les larves
adultes(stade5) en utilisantdes techniquesbiochimiques
et histochimiques
afin d'obtenirune
perspectiveplus complète.À cet effet, deux aspect différents sont à considérer: 1) La
quantificationdes différentesenzymesdigestifs(Protéase,amylaseet lipase)durant le stade
larvaireet adulteen relationdirecteavec le bilande massedes nutrimentsassimiléspar les
larves; 2) Évaluer l'influencedes diètes à base des rejets hydrolyséssur la croissancedes
larves et productiondes enzymes d'hydrolysedes rejets et des traitementseffectués sur
235
plusécologique
et plus
chaquerejet.Cettedièteà basedes rejetsdoitêtre pluséconomique,
efficaceen culturedu CPquela diètestandardutilisée
236
2. Matérielet méthodes
2.1 Carpocapsede pomme
Les æufs du Carpocapsede pomme,Cydiapomonella(L) élevésau laboratoirede I'INRS-ETE
(Université
de Québec)sontfournispar la I'industrie
BioTepplnc. (Cap-Chat,
Québec,Canada).
Les larves et les adultes sont élevés sur les diètes alternativesdans une chambre
environnementale
stérile(Gnépéet al.,2011).
2.2 Milieux de culture utilisés pour l'élevage des larves du
Garpocapsede pomme (CP)
Les diètes utiliséespour l'élevagedes larvesdu CP sont composées:(1) La diète contrôle
(diètestandardde BioTeppInc.),constituées
(6.85g de farine
d'ingrédients
semi-synthétiques
(0.55g de
de soja, 1.6 g d'extraitde levureet2.2 germede blé),de substancessynthétiques
VitamineVan der Zan'L,0.99 g de mixturede sel Wesson, 1 g de sucrose,0.5 g d'acide
ascorbique,1.3 g de methyl-p-hydroxy
benzoate)et 50 ml d'eau milli-Qstérile;(2) Les diètes
(EMB)la Barberie(Québec)
alternatives,
composéessoit des eaux uséesde la microbrasserie
où des bouesd'industriesde jus de pomme(POM)de Lassondelnc., Rougemont(Québec)
hydrolysésoù non et lyophiliséspar la suite, comme substitutsdes ingrédientssemisynthétiques.
L'élevagedes larvesdu CP sont réaliséssur les diètesalternativesproduitesavec les rejetsde
POM et EMB. Les massesdes rejetsnécessairespour remplacerles ingrédientsde la diète
parI'Equation
(1).
standard
sontdéterminées
Masse de I'ingredient x Concentration du nutriment dans I'ingredient
Concentration du nutriment dans le reiet
(1)
Durantcetteétude,les paramètresd'élevages(Equations2, 3, 4), présentésau Tableau3, ont
permisde tester 3 types diètes: Les diètes produitesavec les rejetsde microbrasserie(EMB;
EMB+FS;EMBH;EMBH+FS),les diètesproduitesavec les rejetsde pomme(POM;POM+FS;
POMH;POMH+FS)et les diètesproduitesavecles deuxrejets(EMB+POM;EMBH+POMH).
237
Taux d'éclosions
Oeufséclos
x100
Oeufs totaux
(2)
Taux de croissancedeslarves :
Larvesadultes
x100
Totaledesoeufs
(3)
Taux decroissancedesadultes :
Papillonsadultes
x100
Totaledesoeufs
(4)
2.3 Les paramètresphysico-chimiques
Les concentrationsen solide totaux (ST), en matièresen suspensions(MES) et en métaux
(minéraux)des rejets agroindustrielset municipauxsont déterminéesselon les méthodes
standards(MENVIQ1989;APHAet al. 2005;MENV2007I
La concentrationdes protéines(P) dans les échantillonsà été déterminéepar la multiplication
présentpar le facteur6.25. L'azoteorganiquea été obtenu par la
de l'azoteorganique(No..n)
différenceentre I'azoteminérale[NHo.]et I'azotetotale (NTK) présentdans le les rejetset les
diètes selon les méthodesstandards.Les mesuresde l'azotetotale (Nù et carbonetotale (Cù
dans les rejetsont été analyséen utilisantun analyseurd'azote(LecoCINS-932,US) en accord
Les glucidessolubles(G) des
avec fes méthodesstandards(APHAet a|.,2Q05;MENV, 2OO7).
rejetset des diètes,élémentsessentielspour la sourced'énergie,la mobilitéet la formationde
la cuticuledes insectessont analyséesen utilisantles méthodesde l'anthrone(Morris 1948;
Bachelieret Gavinelli1966).
Les lipides(L) sont déterminésdans 2 g des rejets suivant les méthodesgravimétriquespar
I'extractionpar Micro-onde (MARS RX, CEM Corporation, Matthews, NC, USA). Cette
technique,plus préciseque la méthodedu Soxhlet,permetl'analysede faiblesvolumes(20 à
dans un temps court (50
50 ml) de mixturede solvantd'acidedléthylecyclohexane/acétique
minà 60 min)à 80'C.
2.4 Bilan de masse des nutriments des diètes assimiléespar les
larves
Le bilande massede la diète consomméea été évaluésuivantle protocoleétablipar Gnepeet
al. (2011).La massetotale (Mù de la diète est peséeau débutde l'expérience(Temps=Ojour),
juste avantl'utilisationdes æufs pour l'élevage.La masserésiduelle(M) de la dièteest évaluée
238
après28 jours d'élevage(stadeadultedes larves). La massede la dièteconsommée(Mr) par
les larvesest fourniepar la différenceentre la Ml et la M,. La M" est constituéede la massede
l'excréta (M") des larves et la masse de la diète assimilée(M") par les larves durant leur
croissance.La quantitéet la concentrationdes nutrimentsprésentdans les différentesdiètes
produitessontexpriméessuivantsles Équations:
M. : M, -M,
Nut" :Nut, -Nut,
et
M":M"-Me
(5)
et Nut" : Nut" -Nut"
(6)
Nut= 1sr nutriments(protéines,lipideset glucides)présentsdans la diète totalejuste avant
l'éclosiondes æufs;Nut,=1srnutrimentsprésentsdans la dièterésiduelleaprèsles 28 joursde
croissancedes larves;Nut"= 1"r nutrimentsconsomméspar les larves après 28 jours de
croissance;Nut"=L"t nutrimentsassimiléspar les larvesaprès28 jours de croissance;Nuç=
Les Nutriments(protéines,lipideset glucides)présentsdans les excrétaspar les larvesaprès
28 joursde croissance.
par les larvesdes nutrimentsprésentsdans les
Basé sur la consommation
et l'assimilation
diètes,le bilande massea été calculésuivantl'Équation7:
)Nut,:I(Nut"
+Nut,) etf Nut":I(Nut"
+Nut")
(7)
(protéines,
INutt: Quantitédes nutriments
lipidesou glucides)dansla diètetotale;
INut"; Quantitédes nutriments
consomméspar les larvesaprès28 jours;
présentsdansla dièterésiduelle
E(NuL+Nut):Quantiténet des nutriments
et consommépar les
larves;
E(Nut"+lrluç):
Quantiténet des nutrimentsconsomméset excrétéspar les larves.
2.5 Activité enzymatiquedes larves de Cydiapomonella
L'étudedes enzymess'est inspiréede la méthodedéjà utiliséepar Moyanoet al. (1996)
portantsur les protéasesdes larvesdu poissongiltheadseabream(Sparusaurata).Un nombre
de 10-15 larves(15 mg / ml) du carpocapsede pomme(CP)est homogénéisé
à froiddans une
(12500x
solutiontamponde Tris-HCl50 mM à pH 7,5. Les extraitobtenusaprèscentrifugation
g; 30 min à 4 'C) sont filtréssur les papiersfiltre(934 AH Whatmande 0.45 mm) et ensuite
centrifugé(2000x 9,2 min).Le surnageantconservéà <<-20'C>>
est utilisépour I'analysedes
enzymes.
239
L'activitédes protéasesdes larvesdu CP a été mesuréepar la méthodede Kunitzmodifiéepar
Walter,à partirde la caséine(1%) dissousdans la solutiontamponde Tris/HC150mM pH 9
(Stauffer1989).Les échantillons
(50 pl) d'enzymespréparéssont mélangésavec 0,5 ml de la
solutiontamponà 25'C. Après 30 min et 37 'C d'incubationau bain marie,la réactionest
(TCA),et après t h de conservation
arrêtéepar I'additionde 0.5 ml 12 o/oacidetrichloracétique
à 4'C, la solutionest mélangéeet centrifugéedans des tubesd'ependorf pendant5 min à 6500
x g. Le surnageantest séparéet I'absorbancelue à 280 nm a été enregistrée.La tyrosinepure
a été utiliséecommestandardet une unité d'activitéd'enzymea été définiecomme la quantité
d'enzymecatalysantla formationde 1 pg de tyrosinepar minute.
(amylase)a été mesuréeselonla méthodede Miller(Miller1959;Zouari
L'activitéamylolytique
50 mM à pH 6
et Jaoua1999).Un pourcentd'amidon(0,5ml) de la solutiontamponNa-acétate
de larvesappropriédiluéobtenusuivantla méthode
à été mélangéeavec 0,5 ml d'échantillon
'C. La réactiona
décriteplus haut.Ces échantillons
sont incubéspendant30 min à 40 t 0,1
qui a été bouillie
été a arrêtéeavec 3 ml de solutionde DNS (3,S-acidedinitrosalicylique)
pendant5 min.Une quantitéde 20 ml d'eauultrapurea été ajoutédans le milieude la réaction
et I'absorbancea été déterminéeà 545 nm. Les blancs sont préparés avec l'échantillon
d'enzymeinactivéetraitée pendant5 min dans de l'eau bouillante.Une unité d'amylasea été
définie comme la quantité d'enzymenécessairepour libérer 1 mg de glucose/minsous les
conditionsexpérimentales.Les valeurs présentéessont la significationde 3 répétitionsdes
de 2 expériences
analysesd'échantillons
séparéest SE.
La lipase à été mesurée en accord avec la méthode (EC 3.1.1.3>du test slandard
enzymatique.L'huile d'olive 11%o(2 ml) est ajoutée dans les 2 lots de tubes d'essai (test
d'échantillons
et le blancde chaqueéchantillonpréparé)et équilibréà 37 "C. Le surnageant
(0,2 ml) des échantillonsde larve préparéecommecelui des protéases,mais avec la solution
de tamponde potassiumphosphate20 mM, est ajoutéuniquementdans le tubes à essais.Les
Les échantillons
sont mélangés
blancssont préparésen mêmeque les testsdes échantillons.
par inversionet incubésà 37 C pendant15 min. Ensuitele TCA (2 ml) est ajoutépour les 2 lots
dansle lot du blanc.Après
de tubes.La quantitéde 0,2 mld'échantillon
est ajoutéeuniquement
mélangepar inversion,les échantillonsdes 2 lots de tubes sont filtrés sur un filtre 934 AH
wathman0,45 diamètre.Les deux même lots de tubes sont préparés,0,5 ml du surnageant
d'échantillons
obtenueest ajoutédans chaquetube. Ensuite3 ml de la solutionde coloration
violet est ajouté pour coloreret arrêterla réaction.La solutionest mélangéeet incubéà 37'C
240
for 15 minutes.
Leséchantillons
sontluesau spectrophotomètre
testset les blancspréparés
à
545nm.
2.6Analysestatistique
Les analysesdes donnésstatistiqueset les erreursstandardsont été effectuéespar
I'analysede variance (ANOVA) en employantle logiciel,STATISTICAversion 8
(Statsoft.com).
Le dégréede confiancepourcetteétudea été fixéa 0,05.
241
3. Résultatset discussion
3.1 Influencede I'hydrolysesur le potentiel nutritif des boues
agroindustrielles
L'observation
du Tableau1 montreque I'hydrolyse
a augmentéle potentielnutritifdes rejetsde
POM et d'EMB par rapportaux rejetsnon traités.Le traitementd'hydrolyses'est effectuédurant
30 minutesavecune température
de 100 'C, du fait que ces conditions,
ont fournide meilleurs
résultatspar rapportaux autrestempératures(80 et 121 'C) et temps (15 et 45 minutes)
d'hydrolyseutilisésdans la littérature(Barnabéet al. 2009; Pham et al. 2010).Le traitement
d'hydrolyses'effectuant
à 100 oC, permetla lyse des flocs,particulesde MES et des cellules
sous I'effetde la pressionsans affecteret dénaturerles élémentsnutritifs(Protéines,lipides,
glucideset minéraux)qui sont libéréset bio disponiblesdans les milieuxhydrolysésutilisés
pour la productiondes diètes. Le temps de 30 min amélioresuffisammentle processus
d'hydrolysequi se réalisetotalement.Cettehydrolyseentrainela minéralisation
des éléments
(azote
organiquesen COz,HzO,en protéines,en peptides,nitrateset élémentsinorganiques
(Miron
minérale,sucreset minérauxsoluble)par des réactionsd'oxydationet de gazéification
2000; Shanablehet Jomaa 2001).Par contre,l'hydrolyseeffectuerà températureélevé (121"C)
affecteet dénaturecertainnutriments(Protéines,et lipides)dans les rejetshydrolysésqui sont
transformésen peptides,amines,ammoniaque,nitrateet nitrite (Penaud 1999;Aravinthan
2001). Cela provoque aussi la saponificationdes lipides et l'hydrolysedes acides
(la solubilisation
ribonucléiques
de la membrane).
Par contre,La concentrationen gluciden'est pas affectée,car résistemieuxà I'expositionde la
chaleur. Les conditionsoptimalespour prétraitement
d'hydrolyseaprès les analysessont de
'
C
100 et 30min.
Le Tableau1 présentede façongénérale,une diminutionde la concentration
en ST, MES,de la
viscositéet des lipidesdes deux rejets(EMB et POM).Pour ces mêmesrejets,les résultats
observésmontrentune augmentationdes Ct, des N1,des protéineset des glucidesaprès
I'hydrolyse.
De plus, le Tableau1 montrequ'aprèsle traitementd'hydrolyse,les rejetsd'EMB
ont encorefourniles résultatsles plus élevésen ST (59 t 6 g/L), MES (19 x 2 g/L),viscosité
(685t 71 mPa.s),Ct (30,5t 3 g/L),Nt (4,5+ 0,5),protéines
(20,8t 2glL),glucides(31,3t 3,1
g/L)et lipides(0,1310,02).
dansles rejetset a réduitla viscositéet
L'hydrolyse
a permisla biodisponibilité
des nutriments
l'élevage
la tailledesparticules.
L'utilisation
de cesrejetscommeagentsnutritifspeutaméliorer
deslarves.
3.2 lnfluence des diètes alternativessur la croissance de Gydia
pomonella
des diètesalternativesà basede rejets
Le Tableau2 présenteles propriétésphysico-chimiques
hydrolysésoù non hydrolyséssusceptiblesd'influencerle développementdu carpocapsede
pomme(CP).
La Tableau3 montreque les diètesà base d'EMB ont fourni les meilleuresélevages(45-93%
d'éclosions;36-85 % larves;16-76% chrysalideset 10-70% adultes)par rapportaux diètes à
base de POM (35-75 % éclosions,28-70 7o larves, 12-58 % chrysalideset 9-43 % adultes).
Parmi ces diètes, la diète EMBH+FS a fourni de meilleurs résultats de l'élevage (93 %
écfosions,85 % larves,76 o/ochrysalideset 70 o/oadultes),plus intéressantsque ceux de la
diète standardde Biotepp(90 % éclosions,80 % larves,65 % chrysalideset 62 % adultes).
Cela s'expliquepar le fait que la diète EMBH+FScontientdes concentrationsnutritivestrès
élevées(39,2g/l glucide,35,7 glL protéineet 16,8 g/L lipide),une rhéologie(525 mPa.s),un
taux d'humidité(32,7%) et un pH (5,16)très favorableà la culturedu CP par rapportaux autres
diètes à base de rejets(Tableau2). La textureamélioréeet la richessenutritivede cette diète
dépenden majoritédu prétraitementd'hydrolyseet de lyophilisationdu rejet d'EMB et surtout
de I'apportde la farine de soja (FS), très riche en nutrimentet qui joue un rôle d'absorbant
d'eau. La réductionde la viscositéet des tailles de particulespar I'hydrolyseà contribuéà
augmenterle potentiellenutritifde la diète. Le rejetd'EMB et la FS ont contribuéà maintenirle
pH des diètesautourde 5, et surtoutune perted'humiditéappropriéequi a offertà la diète une
densitéde masseintéressantepour la croissancedes larves.
La présenced'une grandequantitéd'eau dans la diète, dilue la concentrationdes nutriments
(glucides,protéines,lipideset minéraux)dans la diète et influencela consistancephysique
(densité et viscosité)et le pH des diètes. Ceci a un impact néfaste sur la croissancedu
Carpocapsede pomme.Les diètessont produitesavec une quantitéadéquate,pour permettre
leur assimilationparfaiteet favoriserle développementharmonieuxdes lépidoptères(Arijs et
De-Clercq2004;Wiggins2004).
244
3.3 Bilan de masse nutritif des larves de Cydia pomonella
Le Tableau4 présentela quantitéde diète assimilépar les larvesdurantleur croissance.Par
contre le Tableau 5, montre les résultatsse rapportantaux concentrationsde nutriments
assimiléspar ses larvesau coursde leurcroissance.
L'observation
de ces Tableaux,montreque la diète EMBH+FSa fourniles résultatsles plus
élevésde massede dièteassimilées(2,9 mg) et de nutrimentsassimilêes(2,27 mg glucides,
2,07 protéineset 0,97 mg lipides)par rapportaux autresdiètesà basedes rejets.Ces valeurs
plusélevéesque cellesde la diètestandard(3,5 mg dièteassimilée;0,29 mg de glucide,0,26
mg protéineset 0,14 mg lipides)justifientI'excellentrésultatde culture de Cydia pomonella
obtenusur cette diète au Tableau2. Ces résultatsintéressantssont dus à la capaciténutritive
(protéine,glucideset lipides)et physique(ST et MES) plus élevée pour les rejets d'EMB
(Tableau1) qui confirmeque ce rejetest une bonnesourcede nutriments
pourla culturedu CP.
Les résultatsobservéssur cettediète s'expliquentpar le fait que la farinede soja (FS) et le rejet
d'EMB hydrolyséet séchéagissentcommeabsorbantqui donneune consistanceà la dièteà
cause des fibres présentes.De plus, la FS fourni une concentration
élevée en glucideet
protéinespar rapportaux autresingrédients(Germesde blé et extraitde levure).Ce composant
importantdans la diètedes insectes,est essentielpour leur croissance(Chapman1998;Genc
2006).Bienque les lipidessoientprésentsen faibleconcentration
dans les diètesalternatives,
ils sont suffisantspour supporterla croissancedes larves.Ainsi, La faible assimilationdes
lipidesest en concordanceavec le fait que les lépidoptères
consommenttrès peu de lipides
pourleur croissance(Johnsonet Felton2001;Nation2001).Comparéeà la diètede Hansenet
Anderson (2006) où 4,5 g de diète est importantepour élever une larve adultede Cydia
pomonella,lamasse(9,8-11g) de la dièteproduitedanscetteétudesupporteplusde 10 larves,
ce qui est plus rentable.De plus, les résultatsmontrentque plus la larve assimilela diète
consommée,moins les excrétas sont rejetés,et ceci permet de conserver la majoritédes
élémentsnutritifsimportantspour leurscroissance.La balancenutritiveest très importantepour
les insectespour deux raisons:a) Une nutritiondéséquilibrée
nécessiterala consommation
d'une quantité excessivede nourriturepour obtenir la quantité minimum de nutriments
essentielspourla croissancedes insectes;b) Les relationsmétaboliques
et biochimiques
entre
les composants,limitant I'assimilationdes nutrimentset fournissantles proportionssont
(Chapman1998).
nécessaires
245
croissance
Aussi,pouruneexcellente
des larves,l'actiondes enzymesdu tubedigestifsur la
digestiondes nutrimentsévaluéset du bilan nutritifsdes larvesde Cydiapomonellasont
étudiées
dansla sectionsuivante.
3.4Activitéenzymatiquedes laryesde Cydia pomonella
L'évolutiondes équipementsde la digestiond'enzymedes larveSmatures(après24-28jours)a
été étudiée et présentée au Tableau 6. Cette analyse permet de constater l'évolution
progressivedes protéases,des amylaseset des lipaseschez les larvesde Cydiapomonella.La
mesurede I'activitéenzymatiquedes larves observées'est effectuéesur un échantillonnage
représentatif(10-15 larves) pour toutes les dièteS.Ces résultatssont plus élevés (2,9 mg/L
amylase,59,66Ul/ml et 1,93 U/mg enzy) pour les larvescultivéessur la diète EMBH+FSpar
rapportaux autresdiètes et à la diète contrôlesurtout(2,60 mg/L amylase,53,7 Ul/ml et 2,03
U/mg enzy).Bien que, les larvesd'EMBH+FSont une masse(2a mg) et une taille(2-3mm),
tous deux inférieursà celuide la diète contrôle(27 mg de masseet 2,2-3,2mm de long),la
quantité d'enzymessécrétée par ces larves est plus importanteque celle sécrétée par les
larvesde la diète contrôle.Cela est dû au fait que la quantitéde nutrimentsassimilés(Tableau
4) par les larvesélevéessur la diète EMBH+FSest plus importantque celle assimiléepar les
larvesélevéessur la diète contrôle.Aussi, la diète EMBH+FSpossédantun taux plus élevé de
nutriments(protéines, lipides et glucides) entraine une sécrétion plus élevée d'enzymes
(protéase,amylaseet lipase)afin de permettrela digestiondes nutrimentspar les larvesdurant
leur croissance.Ce taux d'enzymesen relationavec le bilande massedes nutrimentsassimilés
détermineaussique la quantitéde nutrimentsest plus élevéedans la diète EMBH+FSet dans
le rejet EMBque dans les autresdiètesalternativeset le rejetde POM.
Ces résultats'sonten accord avec les excellentsrésultatsd'élevageobservéssur la diète
EMBH+FS(85% Larves) par rapport aux autres diètes et à la diète contrôle (80%). Ainsi,
l'analysedes enzymesdes extraitsintestinauxdes larves indiquentque la diète ingéréea un
rôle plus qualitatif.que quantitatifdans la sécrétionde ces enzymes digestifsvis-à-vis du
fonctionnement
des insectes(Moyano,1996).
L'étude du bilan de masse des nutrimentsmontre que la concentrationélevée de l'élément
nutritifdans la diète conduità une sécrétionélevéed'enzymespropresà digérerce nutriment
chez les larves.Ainsi, la concentrationen glucidesétant la plus élevéeet la concentrationen
246
lipidesétant la plus faibledans la diète expliquentle fait que la quantitédes amylasesest la
plusélevéeet que la quantitéde lipasesest la plusfaibleen générale.
Ce qui rentabiliseénormémentla culture.Ces résultatsmontrentque I'hydrolysediminue
la concentration
en lipidesdes rejetset par conséquentdes diètes.Ce qui
considérablement
réduit aussi, la quantitéde lipasesnécessairepour digérerces lipides.La sécrétiondes
enzymesest plusélevéepourles larvescultivéessur les diètesà basede rejethydrolysé.Car
ce traitementdes rejetsinfluence(réduit)aussila viscositéet la tailledes particulesdes diètes
pourles insectesqui les assimilent
facilement.
bio disponibles
en rendantles nutriments
247
4. Conclusion
La présenteétude montre que les sécrétionsdes enzymes digestivesdes larves de Cydia
pomonellaélevées sur les diètes à base des eaux usées de micro-brasseries
et des boues
où non permettentd'évaluerle bilande nutritiondes
d'industriede jus de pommehydrolysées
favorisela consommation
des diètespar les
si I'hydrolyse
nutriments
assimiléset de déterminer
larves.
a) La caractérisation
de 2 types de rejetsavant où après hydrolysea permisde choisirle rejet
de pomme(CP);
d'EMBcommeagentsnutritifspourl'élevagedu carpocapse
b) L'hydrolyse
ayantpermisde réduirede plusde 50% la matièreorganiqueet la viscositédes
des nutrimentsdans les rejetset surtoutdes diètes
rejets,à contribuerà la biodisponibilité
produites;
c) Les tests d'élevagede Cydiapomonellaont fourni les meilleursrésultatsd'éclosiond'æufs
(76%)et de papillons(70%)pourla diète
(93%),de croissance
de Larves(85%),de chrysalides
produiteà partirde farinede soja(FS)et de rejetEMB hydrolyséà 100"C pendant30 min;
que la dièteEMBH+FSa été
des larvesélevéesà permisde déterminés
d) Le bilannutritionnel
plusassimilée
(4 mg de diète,1,571mg protéines,
1,874mg glucidese|0,374mg lipides)que
les autresdiètesalternativeset la diètecontrôle;
étudiéeest plusélevéeen utilisantla dièteEMBH+FS;
e) L'activitéenzymatique
de la
f) L'hydrolyse
améliorela productiondu taux d'enzymesdigestifset surtoutI'assimilation
par les larves.
dièteet des nutriments
249
Remerciements
Les auteurs remercientsincèrementle Conseilde Recherchedes SciencesNaturelleset
du Canada(GrantsA4984,CanadaResearchchair),INRS-ETEet FQRNT(ENC)
d'ingénierie
à BioTeppInc.qui a fourniles
pourle supportfinancier.Nousexprimonsnotrereconnaissance
æufs du Carpocapsede pomme (CP) utilisé pour les recherchesexpérimentales.Des
sont aussiémisà l'endroitdes industriesla Barberieet LassondeInc.pouravoir
remerciements
des études.
de rejetsd'eauxuséeset de bouesutiliséspourla réalisation
fourniles échantillons
Lesvueset les opinionsexprimésdanscet articlesontceuxdes auteurs.
251
Listedes abréviations
EMB
I Eauxuséesde microbrassene
EMB+FS
par leseauxuséesde microbrasserie
I Extrait de levureet germede blé substitués
EMB+POM
POM
I Germe de blé, farine de soja et extrait de levuresubstituésdes eauxuséesde
et desbouesd'industriedejus depomme
microbrasserie
I
I Diètecontrôlede BioteppInc.
I Bouesd'industriedejus depomme
POM + FS
I Extrait de levureet germede blé substituéspar les bouesd'industriedejus de
Contrôle
lpomme
POM + EL
I Farine de soja et germe de blé substituéspar les boues d'industrie de jus de
lpomme
POM + GB
I Farine de soja et extrait de levrire substituéspar les boues d'industrie de jus de
pomme
POM+GB+EL
parlesbouesd'industriedejus depomme
I Germedeblé substitué
par lesbouesd'industriedejus depomme
I Farinede sojasubstituée
POM+FS+GB
par lesbouesd'industriedejus de pomme
I Extraitde levuresubstitué
FS
I Farine de soja
ST
I Solides totaux
GB
I Germesde blé
oÂplv
I Poids par unité de volume
% plp
I Poidspar unitédepoids
I Extraitde levure
POM+FS+EL
EL
253
Références
and wastewatersludge.ProcessBiochem.a2 Q): 1302-1311.
Alarcon FJ, MartinezTF, BarrancoP, CabelloT, Diaz M & Moyano FJ (2002) Digestive
proteasesduring developmentof larvae of red palm weevil, Rhynchophorusfenugineus
(Coleoptera:Curculionidae),
/nsectBiochemistryand MolecularBiology32 265-274
APHA, A\ AIVA& WEF (2005)Standardmethodsfor the examinationof water and Wastewater,
21stEdition.
as a
AravinthanV, MinoT, TakizawaS, SatohH & MatsuoT (2001)Sludgehydrolysate
(1):191-199.
Technol.43
Water
Sci.
Arijs Y & De-ClercqP (2004) Liver-basedartificialdiets for the productionof Orius laevigatus.
4 (3).
and
products
Fate
disrupting
of
endocrine
value-added
to
sludge
bioconversionof wastewater
compounds.Scienceof the TotalEnvironment407: 1471-1488.
and Damage.In World
HostRaceFormation,
BarnesMM (1991)CodlingMothOccurrence,
Control".Elsevier5: 313"Tortricid
Natural
Enemies
and
Their
Biology,
Pests,
Crop Pests:
327.
Batista A, Vetter W & Luckas B (2001) Use of focused open vessel microwave-assisted
extractionas preludefor the determinationof the fatty acid profileof fish R a comparison
with resultsobtainedafter liquid-liquidextractionaccordingto Bligh & Dyer. EuropeanFood
212: 377-384.
ResearchTechnologies
Brar SK, VermaM, Tyagi RD & ValeroJR (2006)Recentadvancesin downstreamprocessing
323-342.
24:2849-2857.
ChapmanRF (1998)The Insects:Structureand Function,4th editionUK. CambridgeUniversity
Press770 pp.
Chu CP, Lin WW, Lee DJ, Chang BV & Peng XF (2002)Thermaltreatmentof waste activated
1100-1103.
sludgeusingliquidboiling.JoumalofEnvironEngineering:
CohenAC (2001).Formalizinginsectrearingand artificialdiet technology.Am. Entomol.47.
198-206.
CohenAC (2004).Insectdiet-Scienceand Technology.CRC Press,US. 293 pp.
255
EskilssonCS & BjôrklundE (2000) Analytical-scalemicrowave-assisted
extraction.Joumal of
chromatognphy 902 (1): 227-50.
Genc H (2006) General Principlesof Insect NutritionalEcology.Trakya Univ J. Scl. 7 (1):
53-57.
GnepeJR, Brar SK, Tyagi RD & Valero JR (2011) Rheologicalprofileof diets produced
wastesfor rearingcodlingmoth larvaefor baculovirusbiopesticides.
Joumal of EnvironmentalScienceand Health,Part B 46: 1-12.
Hansen JD & Anderson PA (2006) Mass rearing codling moths: improvements..
an
modifications.Joumal of EntomologySocietyof BritishColumbia103: 33-36.
JohnsonKS & FeltonGW (2001)Plantphenolicsas dietaryantioxidantsfor herbivorousinsects:
a test with geneticallymodifiedtobacco.Joumalof ChemicalEcology27:2579-2597.
Lacey LA, ArthursSP, UnruhTR, HeadrickH & FrittsRJ (2006)Entomopathogenic
nematodes
for controlof codlingmoth (Lepidoptera:Tortricidae)in apple and pear orchards:effect of
nematodespeciesand seasonaltemperatures,adjuvants,applicationequipmentand postapplicationirrigation.BiologicalControl,El sevier37: 214-223.
Lacey LA & UnruhTR (2007)Biologicalcontrolof codlingmoth (Cydiapomonella;lepidoptera:
tortricidae)and its role in integratedpest management,with emphasison entomopathogens.
Vedalia12: 33-60.
Lacey LA & Siegel JP (2000) Safety and ecotoxicologyof entomopathogenicbacteria.
EntomopathogenicBacteria: From laboratory to field application. Kuwer Academic
Publishers:253-273.
Lacey LA & Arthurs SP (2005) New method for testing solar sensitivityof commercial
formulationsof the granulovirusof codlingmoth(Cydiapomonella,Tortricidae:Lepidoptera).
Joumalof lnveftebratePathology90: 85-90.
MENVIQ(1986).Sédiments-Détermination
de I'azoteet du carbonetotal,Analyse élémentaire
(CHN)86-09/305.
Ministèr:e
de I'Environnement
du Québec,Canada.
MENVIQ(1989).Méthodede digestiondes bouesd'épuration89.121213-mêt.1.-1.
Ministèrede
I'Environnement
du Québec,Canada.
MENV (2007) Guide sur la valorisationdes matières résiduellesfertilisantes.Critères de
référenceet normesréglementaires,
Ministèrede l'Environnement,
Québec 127 p.
Miller G (1959) Use of dinitrosalicylicacid reagentfor determinationof reducing sugar,Anal
Chem 31:426428.
Miron Y, ZêemanG, Van Lier JB & LettingaG (2000)The role of sludge retentiontime in the
hydrolysisand acidificationof lipids,carbohydratesand proteinsduring digestionof primary
256
MC (1996)Characterization
of digestiveenzyme
MoyanoFJ, DiazM, AlarcônFJ & Sarasquete
activity during larval development of gilthead seabream (Sparus aurata). Kugler
York, FishPhysiologyand Biochemistry15 (2): 121-130.
Publications,
Amsterdam/New
NationJL (2001)InsectPhysiology
and Biochemistry.
pretreatmentof a microbial
PenaudV, DelgènesJP & MolettaR (1999).Thermo-chemical
biomass: influence sodium hydroxide addition on solubilizationand anaerobie
biodegradabllity.Enz. MicrobialTechnol.,25: 258-263.
and
Pham TTH, Brar SK, Tyagi RD & Surampalli,RY (2010) Influenceof ultrasonification
Fenton oxidation pre-treatmenton rheological characteristicsof wastewater sludge.
17: 38-45.
Ultrasonics
Sonochemistry
stagesof the
to variousdevelopment
ReuvenyH & CohenE (2007)Toxicityof azinphos-methyl
pomonella
(Lepidoptera:
Tortricidae).
Pesf
Management
Scr'ence63:
moth
codling
Cydia
129-133.
SalghiR (2008)DifférentesFilièresDe TraitementDes Eaux. École Nationaledes Sciences
Appliquéesd'Agadir-ENSA,
31.
SchiederD, SchneiderR & F- Bischof(2000).Thermalhydrolysis(TDH) as a pretreahent
methodforthedigestionof organicwaste.WaterSci.Technol.4l(3):l8l-187.
of volatilefatfyacidsfromsludge
andtransformation
ShanablehA & JomaaS (2001).Production
aa (Q:129-135.
WaterSci.Technol.,
subjectedto hydrothermaltreatment
Toba H H & HowellJ F (1991)An improvedsystemfor mass-rearing
the Entomological
NewYork.
Van NostandReinhold/AVl,
StaufferC (1989)Enzymeassaysfor FoodScientists,
du tubesdigestifdu
Stamopoulos
DC, Diamantidis
G & Chloridis(1993)Activitésenzymatiques
prédateur PodisusmacuIiventris (Hem.:Pentatomidae). Entomophaga 38 (4): a93-a99.
solubilisation
of wasteactivatedsludgeas a
pre-treatment
stagefor anaerobicdigestion. BioresourceTechnology91.201-206.
Vu KD, TyagiRD, ValeroJR & SurampalliRY (2009)"lmpactof differentpH controlagentson
biopesticidalactivity of Bacillusthuringiensisduring the fermentationof starh industry
wastewater"
, BioprocessBiosysfEng vol. 32: 511-519.
and methodfor rearinginsects.N" PUB,US 200410228947
WigginsJC (2004)Dietcomposition
41.
synthesized
of metalloproteases
Zouari N, & Jaoua S (1999) Productionand characterization
grown on
kurstakistrain
Bacillus
thuringiensis
subsp.
by
concomitantlywith delta-endotoxin
gruelbasedmedia.EnzymeMicrobTechnol25 364-371.
257
Tableau4.1: Paramètresphysico+himiques
Paramètres
p Ht 0 , 1
4,45
ST
66,5r0
45r5
MES
26,5!4
15,5!2
Viscosité(mPa.s)
1335!124
11 0 1 1110
Ct
22,28x3,5
14,04i 3
Nt
3,511,1
3,18!O,2
Protéine
Glucides
Lipides
16,9i1,7
25,5!2,6
0,25r0,1
11,25!1,3
2212,2
15r0
à 100"C/ 30minutes
p Ht 0 , 1
ST
MES
Viscosité(mPa.s)
Ct
Nt
Protéines
Glucides
Lipides
5,24
4,03
59*6
38r4
19*2
11!1,1
685t71
602181
30,5i3
28,6913
4,5r0,5
3,8r0,3
20,8r2
16,9!1,2
31,34t3,1
27,41x2,7
0,127!0,O2
0,12x0,02
259
Tableau4.2: Caractéristiques
des diètesproduitesavecles rejetshydrolysés
Diètes
pH t 0,1 RH (%) Viscosité
Glucides
Protéine(mg) Lipides(mg)
mPa.s
Diète standard
EMB
EMB+FS
EMBH
POM
POM+FS
POMH
POMH+FS
POM+EMB
3,71
2
J,Z
2,7
1
823
5,6
5,1
2,4
435
22.4
18,9
7
4,2
142
770,5
460
J
2,08
0,8
492
5
4,48
2,31
383
21
14,6
5,6
392
35
31,4
16,2
987
6,45
4.78
1,91
Erreurs
standards
surla viscosité
desdiètes:
(RH):
Erreurs
standards
surla perted'humidité
(Protéines,
glucides
Erreurs
standards
surlesnutriments
et lipides)
!11o/o-18o/o
t 10o/o- 15o/o
*.10 % - 12%
EMB:Dièteà based'eauuséede microbrasserie
utiliséecommesourcede nutriments:
EMBH:Dièteà basedes EMB hydrolyséà 100"C/30 minutes;
EMB+FS:Dièteà basedes EMBet de la farinede soya commesourcede nutriments
EMBH+FS:Dièteà basedes EMB hydrolyséà 100'C/30minuteset de la FS;
POM:Dièteà basede boue de jus de pommeutiliséecommesourcede nutriments;
POMH:Dièteà basede POM hydrolyséà 100'C/30 minutesutiliséecommesourcede nutriments;
POM+FS:Dièteà basede POMet de la farinede soyacommesourcede nutriments
POMH+FS:Dièteà basede POM hydrolyséà 100"C/30 minuteset de la FS utiliséecommesourcede nutriments.
260
Tableau4.3: Influencesdes diètes alternativessur Ia croissancedu carpocapsede pomme
% Éclosions
% Larves
% Chrysalides
o/oAdultes
25
32
35
14
19
?Â
43
22
39
261
Tableau4.4. Bilan de masse (mg) de la quantité de diète ingéréepar les larves
Masse
totale
Masse
Résiduelle
Masse
consommée
Masse
rejetée
Masse
assimilée
1,7
2
2,4
POM-FS
8,5
5,9
2,6
0,8
0,8
POMH
7,9
4,7
3,2
1
2,2
POMH+FS
7,9
3,9
4
1,4
2,6
POM+EMB
7,7
5,7
2
0,6
1,4
POMH+EMBH
7,8
5,1
2,7
0,7
2
POM
6
z,ô
Erreursstandardssur les massesde diètes: x 10 o/o- 12o/o
262
1,5
1,8
Tableau4.5: Bilan de masse des nutriments de la diète ingérée par les larves
otales (mq)
Diètes
Nutriments
Iïêle etàndard
G
0,68
P
0,6
0,576 0,486
EMB
EMB-FS
0,99
0,91
R&iduels (mq)
L
G
P
0,3 '0;336 ,0,297
Assimilés
Consommés
L
G
P
L
G
P
0,16' 'O3!Q.r û,r4I: 0,1M '.0;09t 0,082
0,.û{4 .:o,lgg , 0,20
t
,:O;J4i:
0,093 0,043 o,224 0,204
0,096
0,43
v,ol z
0,325 0,296 0,139 0 , 10 1
P
0,034
0,403 0,340 0,126 0,173 0 , 1 4 6 0,054 0,064 0,054
0,288
G
. rr'l' .
0,092
0,18
0,612
L
.
o,o2 0,109
ËMËH+F$
1 , 6 1 3 1 , 3 6 1 0,504 0,538 o,454 0,168 1 , 0 7 5 0,907 0,336
:'
3,82.1 ,9,2:l? û,-s?3f!,293' û,999' CI,41r'?;Si8 2;211
.0i664 i 0,ô42 0,138,.,rl';874 .,.1.i5?'i 0;374'
POM
0,498 0,345 0 , 1 3 3
EMBH
POM-FS
POMH
2,808 2,013
0,59
0,85 0,762 0,393
2,195
1 , 8 5 2 0,686
,'i
0,36 0,249 0,096 0,138 0,096 0,037 0,048 0,033 0 , 0 1 3 0,09 0,063
0,59
0,529
0,273
0 , 1 8 0,162
0,083
o,42 0,291 0,112 0,924 0,641
0,246
1 , 5 2 1,231
0,245
0,076 0,077 0,057 0,023 0 , 1 8 1 0,134
0,054
0,26 0,233 0,121
2,318 1 , 3 0 1 0,381 1 , 9 7 4 1 , 3 6 9 0,526 1,344 0,932 0,358
POMH+FS
2,93
2,35
0,55
POM+EMB
0,99
0,74
0,29 0,735 0,545 0,218 0,258 0 , 19 1
POMH+EMBH
3,84
3,12
0,81
1 , 0 3 0,841
1.49
1,31
0,174
0,49
1 , 9 1,509 o,374
2,35
1,81
0,08 0,072 0,037
0,38 o,278 0,129
o,42 0.844
Erreursstandardssur la quantitédes nutrimentsprésentsdans la massedes diètesutilisées'.
!9o/o- 11o/o
263
o,o24
0,47
0 . 1 9 1.506
1.34
Tabfeau +.6: Étude de I'activité enzymatique des larves de Cydia pomonella
Masse(mg) / Taille (mm)
Amylases mg/L
Lapases
Ul/mL
Diètestandaid
20
27t2,7
2;6
53,7
2,6
EMB
13
2012
1,3
22,4
0,45
EMB-FS
15
21t2,1
1,7
33,5
0,52
EMBH
17
2.1
35,3
0,64
22t2,3
i{iq'gsIËll,S*riff*.ifi!Ë@=wp#
Lli{i::{rr
POM
10
19t19
1
14,6
0,37
POM-FS
13
20t2
1,4
25,2
0,39
POMH
14
21t2,2
1,7
28,2
0,42
POMH+FS
18
23t2,3
2,2
42,3
0,96
POM+EMB
13
20t2,1
1,6
18,5
0,32
POMH+EMBH
16
22t2.3
2.1
29.7
Erreursstandardssur la quantitédes larves
! 11o/o- 13o/o
Erreursstandardssur la masseet la tailledes larves:t9o/o- 12o/o
- 15o/o
Erreursstandardssur la quantitédes enzymes
: t 1Oo/o
264
CHAPITREV:
ET RECOMMANDATIONS
CONCLUSIONS
265
Gonclusions
(eaux usées de micro-brasseries,
de boues d'industriede jus de
Les rejets agroindustriels
pommes et les eaux usées d'industriesd'amidon)et les boues d'épurationmunicipales
produitespeuventcauserun problèmede pollutionde l'environnement,
suite à une mauvaise
gestion,du aux diverstraitements
(enfouissement,
incinération
...) exhorbitants.
de ces
À ce sujet,dans le souci de rentabiliser
de façon utile et économiquela réutilisation
(EMB)et les bouesd'industriede jus de pomme
rejets,les eaux uséesde micro-brasseries
(POM) sont recyclésau cours des travauxde R&D de cette thèse comme produitsà haute
valeurajoutée(PAV).En effet,ces rejets,comptetenu de leur potentielnutritifélevé et de leurs
propriétésphysiques(Viscositéet taillede particules)
sont utiliséscommesourcede nutriments
pour la productiondes diètesutiliséespour l'élevagedu Cydiapomonella.
La formulation finale de la diète à base de rejets prétraités (hydrolysés à différentes
température,différentspH et à différentstemps) à fourni les meilleursrésultatsd'élevagede
de son potentielnutritifet de la réductionde sa
larves de CP à cause de I'augmentation
viscosité et de la taille de ses particulesdu à I'effet de l'hydrolysesur les rejets. Par
conséquent,ce projetvisantà développerdes stratégieset des méthodesde productionde la
diète à partirdes rejetsa eu des résultatspositifset mérited'être poursuivià grandeéchelleen
leur productionde
vue d'aiderles grandescompagniescommeBioteppen vue de rentabiliser
(Baculovirus).
larveset de biopesticides
Pour atteindreces objectifs,les relationsentre le potentielnutritif(C1,NHa', Nt, No,s,Protéine,
Glucide,lipideset minéraux)et les propriétésphysiques(pH, ST, MES,viscositéet la tailledes
particules)des rejetsagroindustrielles
et les diètesalternativesproduitesont été étudiées.Les
relationsentre les paramètres(taux d'éclosion,taux de croissancedes larves, taux de
croissancedes chrysalideset taux croissancedes papillons)d'élevagede Cydia pomonella
élevésur les diètesproduitesà partirdes rejetsont été aussiétudiées.
ont été réalisésdonttroissontpubliés.
Au Termede cettethèse,six articlesscientifiques
267
Caractérisation
et sélectiondes rejets pour l'élevagedu carpocaspe
de pomme(GP)
(EMB, EUA et POM) et municipaux(BMS),a
1) La caractérisation
des rejetsagroindustriels
permisde choisirles rejetsd'EMB et de POM commeles meilleurs(Potentielnutritifplus élevé,
faibleconcentration
en métaux)devantêtre utilisécommeagentsnutritifspour l'élevagedu CP.
Cette caractérisation
a confirméque les eaux uséesde microbrasserie(EMB)sont plus riches
plusélevéesen ST, MESet en Rhéologie.
en nutriments
avecdes concentrations
2) Un taux d'éclosionsplus élevé (78.8%),un taux plus élevé de surviede larves(>50%)et
d'adultes(3g%)ont été obtenuspar la diète à based'EMBet de farinede sojas(FS),
3) La perted'humiditéest plus importantepour les diètesproduitesà partirdu rejetayantla plus
faible concentrationen solide totaux (4.4 glL cas des EUA) et sans farine de sojas. La diète
EUA+EL a fourni les résultatsles plus faiblesen taux éclosion,taux de croissancedes larves
et papillons.
4) Le pH des diètes produitesest autour5 et prochede celui de la diète standard(pH 6). Ceci
favorisel'éclosion,la croissancedes larveset la métamorphosedes chrysalides.
5) Le bilan de masse nutritifmontreque les larvesde CP assimilentmieux les diètes à base
d'EMB. Particulièrement
la diète EMB-FS.Car le taux d'assimilation
des nutrimentspar les
larvesest plus élevé sur cette diète. Les glucideset les protéinessont mieuxassimilésque les
lipidesdansles diètes.
268
Propriétésphysiquesdes diètesproduitesà basedes EMBet de POM
Étudedes propriétésphysiquesdes diètesà base des EMB et POM utiliséscommesubstituts
de certainsingrédients
standards(Farinede soja,germede blé et extraitde levure)a permis
possibleentrela viscosité,la tailledes particules
des dièteset la croissancedes
une corrélation
larves.
a confirméque la diète à base
des propriétésphysiquesagro-industriels
d'EMB à fournirune viscositéélevée(207 à 1899 mPa.s)et les taillesde particulesles plus
faibles,avec une concentration
élevée(178.3t 16 à 206.92t 28 g/L) par rapportaux diètesà
basePOMet à la diètestandardde Biotepp.
2) La diète EMB-FSa fournid'excellentsrésultatsd'élevageles résultatsd'élevageles plus
élevés(78.8o/oéclosions,taux croissancede larves> 50 o/oet 33 % adultes).LrEMBet FS
facilitentl'assimilation
et la digestionde la diètepar les larves;
3) La diminution
de la viscositéapparentedes diètesà basedes EMBdansun courttempspeut
des larves.
influenncer
la biodisponibilité
des nutriments
et réduirela croissance
L'optimisationdes diètes à base des EMB et de POM et élevagede
Cydia pomonella
des réponsesde surface
Cettepartiemontreque le plan compositecentréet la méthodologie
(MRS) sont des méthodeseffectivespour la détermination
des conditionsoptimalespour la
production
et le taux de croissance
des larvesdu
des diètesafind'améliorerle taux d'éclosions
de pomme(CP).
carpocapse
pour I'optimisation
afin de
1) Le plan compositecentré(PCC)a fournisuffisantd'informations
limiterle nombred'expériences
individuelles.
2) Durant la productiondes diètes,les rejets sélectionnésont été utiliséspour remplacer
certainsingrédientsstandards(FS, GB et EL) afin de maintenirla quantitéde nutriments
(Protéines,
Glucides,lipideset minéraux)présentsdansla diètestandard.
3) Les expériences
des tests multiplesapportésen utilisantla MRS ont démontréque la diète
EMB+FSa fourni les meilleursrésultatsd'élevagede CP (75% éclosion,62Yolarves,42%o
adultes)par rapportà la diètestandard(90%éclosion,80 % larves,70 % adultes)à causede la
269
quantitédes nutriments
présents(5.6g glucides,5.1 g protéines
et 2.4 lipides)et la viscosité
(823mPa.s)desdiètesquiontfavoriséI'assimilation
de cesdiètesparleslarves.
Prétraitementd'hydrolysedes rejets utilisés pour la productiondes
diètesseruantà l'élevagedu carpocaspede pomme(CP)
Le présenttravailmontreque I'hydrolysedes eaux uséesde micro-brasseries
et des bouesde
jus de pomme permetd'augmenterle potentielnutritifet de réduirela rhéologiedes diètes à
basede rejêtsafin d'optimiserl'élevagedu carpocapsede pomme;
1) L'hydrofysea permisde réduirede plus de 50% de matièreorganiqueet de plus de 200 o/ola
rhéologiedes rejetset surtoutdes diètes produites.Par contre le potentielnutritifdes rejets a
été augmentéde plusde 50%;
2) L'hydrolysedes rejets s'améliore (réductionet lyse des flocs et des particules),avec
I'augmentation
du tempsde traitement(30-45min)et une température
élevée(100-120C);
3) Le traitementalcalin(pH 10) améliorele processusd'hydrolyse
en réduisant(plusde 100%)
la matièreorganique,la rhéologie;et en augmentantle potentielnutritifdes rejets;
4) Les tests de d'élevagede Cydia pomonellaont fourni les meilleursrésultatsd'éclosion
d'æufs (93%),de croissancede Larves(85%),de chrysalides(70%)et de papillons(64%)pour
la diète produiteà partirde farinede soja (FS) et du rejet EMB hydrolyséà 100 C, pendant30
min et sanstraitementde pH;
Activité enzymatiquedes larves du CP élevées sur les diètes à base
d'EMB et de POM hydrolysée.
La présenteétude montreque la sécrétiondes enzymesdigestivesdes larvesde Cydia
pomonellacultivéessur les diètesà basede rejetshydrolysés
d'EMBet de POMa permis
par les
d'évaluerI'influence
de I'hydrolyse
sur le bilande massedes nutriments
assimilés
larves;
de 2 typesde rejetsavantoù aprèshydrolyse,
a permisde choisirle rejet
pourla culturedu CP;
d'EMBcommele meilleur
agentnutritif
2) L'hydrolyse
a réduitde plusde 50%la matièreorganique
et la viscositédes rejets.Celaa
contribué
à la biodisponibilité
desnutriments
danslesrejetset surtoutdanslesdiètesproduites;
3) Les tests d'élevagede Cydiapomonellaont fourni les meilleursrésultatsde taux d'éclosion
(93%),de croissancede Larves(85%),de croissances
de chrysalides(70%)et de croissance
des adultes(640/0)
sur la diète EMB+FSavec le rejetd'EMB hydrolyséà 100 'C, pendant30
min et sanstraitementde pH;
4) Le bilan de masse des nutrimentsdétermineque la diète EMBH-100-30-FS
a été plus
assimiléepar les larvesque les autresdiètes;
5) L'activitéenzymatique
des larvesest plusélevéesur la dièteEMBH-100-FS;
du tauxd'enzymesdigestifset surtoutI'assimilation
de la
6) L'hydrolyse
augmentela production
par les larves.
dièteet des nutriments
Les rechercheseffectuéesdans le cadre de ce projetde doctorata permisde créer une base
solidede connaissance
en vue de mettresur piedun procédéindustrielde productionde diète
et biodisponibles.
Ce procédépeut s'adapterde
basé sur des substratsnutritifséconomiques
(baculovirus,
Bt, .) et de diètespourl'élevage
façonspécifiqueà la production
de biopesticides
des autres insectes.L'établissement
de différentestechniquesanalytiquesajoutera une
de produitsà valeurajoutéeen
nouvelledimensionauxfuturesétudespilotespourla production
commesubstratnutritif.
utilisantdes eauxuséeset des bouesd'épuration
271
Recommandations
des eaux usées et les boues d'épuration
Les prochainesrecherchessur la bioconversion
pourraient
suivantes:
tenircomptedes recommandations
avantageusement
CpGV,leslarvesdurantleur élevage
1) Poursuivre
cetteétudeen infectant,par le granulovirus
sur la dièteEMB+FSet EMBH+FSafinde produirele baculovirus;
2) La formulationdu baculovirusà partir des granulosesobtenueset des eaux usées de
microbrasserie
commesubstratsnutritifsalternatifsdoit être testée,afin de réduirele coût de ce
bioinsecticide.
3) L'apportdes rejetshydrolyséspeut contribuerà augmenterla productiondes granuloses
obtenuesaprès infectionsdes larves,en corrélationavec l'activitéenzymatiquedes larves
élevéessur ces diètes;
vis-visdu carpocapseet des autres
4) Des étudespourdéterminerla virulencedu baculovirus
lépidoptères
doiventêtre réalisées.
et ceux des diètesdoiventêtre conduitesafin
du baculovirus
5) Des étudessur les ingrédients
leuractioncontreles insectesravageurssansnuireà I'environnement.
d'améliorer
6) Une étudetechnicoéconomiquede la meilleurediète EMB+FSdoit être effectuéeafin de
que peutrapporterI'utilisation
de cettenouvellediète
déterminéle coûtbénéfiqueet satisfaisant
de diètespar rapportau
et les industriesproductrices
alternativesur le marchéinternational
coûtélevéde la diètestandard.
273
ANNEXES
275
Annexe I
Donnéesde l'article1 du chapitrell :
Agro-industrialwaste as ingredient replacementfor
codling moth diet
277
Tableau 1: Perte d'humidité dee diètes à base des eaux usées d'amidon-EUA(a); Eaux usées de micro:brasserie(b) et boue des industries de jus de
pomme-POM (c) comme une fonction de temps; Moyenne x Erreur de la méthode; Moyennes obseryées sont significativement différents (p,"1s117s=p.obs)< p(k-l,n-k)); avec k-7=9;n-k=20,n=3xk, Tesfde Fisher).
Perted'humidité- RH t 0.5 (% v/p)
Tempst1(J)
Contrôle EUA/FS EUA/EL EUA/GB EMB/FS EMB/EL EMB/GB POM/FS POM/EL POM/GB
6
6
7.5
6
6.5
7
10
10
17
12
15
16
15
13.3
27
20
23
21
20
35
24
27
30.2
43
34
37
43
43
5
5.5
7
5.5
6
10.5
13
15
13
18
24.4
15
16.3
25
20
21
30
30
16.2
18.7
30
23.3
25.4
31
36
48
30.5
32
48
38
46
47
38
43
45
35
43
45
40
45
55
49
52
52
49
50
52
49
50
278
Tableau 2 I Bilan de masse de la quantité des diètes assimilées (a); La quantité de protéines assimilées (b); La quantité de glucides assimilés (c); La
quantité des lipides assimilés (d) par les larves durant leur croissance. Moyennes observées sont significativement différents (p-valeurs=p.obs) < p(k1,n-k)); avec k-7=9;n-k=20,n=3xk, Iesfde Fisher).
Nutriments
Contrôle
EUA/FS
EUA/EL
EMB/GB
POM/FS
POM/EL
POM/GB
12,54x0,4
9,8r0,1
11i0,09
10,4!O,1
8,7É0,6
5,2r0,08
5,5r0,07
5,2r0,06
4,8r0,07 3,84r0,06 4,6r0,09
5,5r0,08
5,2r0,06
EMB/EL
EUA/GB
EMB/FS
't0,6+0,08 9,9r0,6
Mt (s)
9,8r0,1
10,1r1
9,4r0,06
12r0,08
Mr (g)
6,2 *.0,O7
71 0,08
5r0,03
8,2 10,06
|,zw,vv
Mc (g)
3,6r0,04
3,1r0,03 4,4r0,02
3,8r0,04
3,4r0,04
Me (s)
1,1!0,O2
1,2*0,02 1 , 1 r 0 , 0 5 1 , 3 i 0 , 0 3
1,2!0,1
0,5r0,05
1,3010,1
1,510,1
2,610,3
1,9!0,2
Ma (s)
2,5!0,2
1,9i0,2
3,3r0,3
2,2!0,2
3,3r0,3
2.54t0,3
3,1r0,3
3,9r0,4
3,3r0,3
Pt (s)
Pr (s)
3,7r0,03
3.69r0.06 3.69r0.05 3,75r0,06
6.2
4.13
5.2r0,5
2,5!0,07
4,8r0,06
2,7r0,06
2,34!0,O4
2,5610,07 1,9610,06 2,5610,07
4.2
2.13
3.6r0,4
1,3310,04
2,4!O,07
1,4r0,05
Pc (s)
1 , 3 7 1 0 , 0 3 1 , 1 3 r 0 , 0 5 1 , 7 3 1 0 , 0 5 1,2L0,05
2
2
'1.610,2
1,2r0,08 2,4!0,07
1,310,06
2,5i0,3
5,1!'l
Pe(s)
0,42t0,o12 0,44t0,03 0,43r0,03 o,41!0,o2 0.7r0,07 0.6210,06 0.5410,05
Pa (s)
0,95r0,02 0.69r0.03 1,3+0,06 0,79r0,04
Gt (s)
Gr (s)
4,12*0,04 5,3'1r0,07 4,5r0,05
2,6410,05
3,7i0,04
Gc (s)
1,48r0,05
1,61t0,2
Ge (s)
Ga (s)
Lt (s)
Lr (s)
Lc (s)
0 , 4 6 1 0 , 0 1 3 0.6310,06
1.3r0,1
0,4r0,03
0,7r0,04
0,5r0,04
0,8r0,05
1,7r0,08
0,8r0,03
4,3f0,06
3,8r0,07
2,2t0,05
2r0,05
1.3810,1
1.06É0,1
4j2!0,4
4.2tO,4
4j6!0,4
2,410,03 3,7r0,05
2.8r0,3
2.16!0,2
2.9r0,3
2,1r0,8
1.32!0,1
2.04t.0,2
1 . 2 6 1 0 , 1 0,94r0,04 2 . 1 ! 0 , O 4
5,4r0,04
1,66i0,04
0,5r0,05 0.60r0.06 0.47r0,05 0.6410,06 0.43f0,04
1,02r0,04 0.98r0.04 1,610,06
1 , 0 6 1 0 , 0 5 0.8510,08
1.4tO,1
2i0,06
1,0610,05
1,8r0,06
0,31r0,04 0.63r0.03 0,7r0,04
0.8310,08 0.63r0.05 1,5r0,06
1,1r0,05
1.75
1.21
0.61
1.78
1.63*0,2
2.1lO,2
1.75tO,2
0,91i0,05
1,9È0,06
1,8r0,07
1.11
0.84
o.32
1,22t
1.11!0.1
1.0810,1
1.21!O,1
0,5r0,04 0.9510.05
0,9r0,05
0,6410,03
0.37
0.29
0.56
0.52r0,05 1.02rO,1 0.54!0,05
Le (s)
0.203r0.01
0.14
0.07
0.089
0.18r0,02 0.32r0,03 0 . 1 8 i 0 , 0 2 0,14r0,03 0,3i0,03
La (s)
0.83610.02
o.23
0.22
0.471
0.34r0,03 0.7r0,07 0.3610.04 0,27!0,05
279
0.41r0.03 0.95r0.05 0,9r0,05
0,33r0,02
0.65r0.05 0,6r0,05
Tableau3 : Taux d'éclosions des æufs, de croissance des larves et des adultes comme une fonction du temps d'élevage sur chaque diète: À base des
eaux usées d'amidon (a); à base des eaux usées de micro-brasserie(b) à des boues d'industrie de jus de pomme (cl. Moyenne !, Erreur de ta méthode;
Moyennes oôsenrées sont significativement différents (p-valeuTs=p.obs)< p(k-l,n-k )); avec k-1=9;n-k=20,n=3xk, Test de Fisher).
Temps(J)
Contrôle
EUA/FS
EUA/EL
EUA/GB
EMB/FS
EMB/EL
EMB/GB
POM/FS
POM/EL
POM/GB
6
74.Q4t7
57.7t:6
70.8t7
65.416
60.716
78.618
68.817
57.616
6316
6216
27
55.616
34.613
49r5
42.8È4
36.4t4
50r5
36.4x4
48.115
46r5
34
37.14x4
30.5r3
42.3t4
31.0313
32.2x3
48.115
30.6213
47l.5
38r4
43
28.6*3
11.8r1
16.7t2
6.7!0.7
16.712
33.3313
8.33t0.8
16.7t2
11x1
280
43t4
42.8x4
22!2
Tableau4 : lnfluence du pH des différentesdiètes sur l'éclosion des æufs et la croissancedes Iarves.
pH t 0,1
Diètes
Contrôle
5.1
EUA/FS
4.94
EUA/EL
5.16
EUA/GB
5.47
EMB/FS
5.06
EMB/EL
5.07
EMB/GB
5.48
POM/FS
ÂÂ
POM/EL
5.11
POM/GB
5.23
281
Annexell
Donnéesde l'article2 duchapitrell:
Rheologicalprofile of diets producedusing agroindustrial wastes for rearing codling moth larvae for
baculovirus biopesticides
283
Tableau I : Profil de la viscosité en fonction du temps des diètes produite à partir: (a) Eaux usées de micro-brasserie;et (b) Ies boues d'industrie de
jus de pomme. Erreur standard de la méthode : 10 à 12o/o
La viscosité des diètes
Temps Contrôl EMB+E
(min)
e
L
EMB+F
s
EMB+F
EMB+GB
S+EL
E M B + G B EMB+
+EL
GB+FS
EMB+P
OM
POM+E
L
POM+F POM+G
S
B
POM+
FS+EL
POM+
GB+FS
POM+
GB+EL
1039.80
1189.71
I
100
1689.4 1329.76
1609.74
1179.9
1459.76
1079.6 1799.36 1 5 1 9 . 6 1 1349.92
5
90
1579.4 1259.77
1479.67
1099.9
1389.77
10096
1729.39
1329.65 1089.90 1129.85
929.80
789.85
999.84
10
80
'1479.4
159.80
1399.64
1019.9
1289.77
929.59
1649.41
1 1 3 9 . 6 7 959.83
1069.87
779.83
709.87
879.88
15
70
1419.4
1089.8
1339.67
959.94
1229.78
859.60
1549.43 1 1 0 9 . 6 8
879.83 1009.86
659.86
589.90
759.89
20
60
1339.4
1029.8
1239.70 889.94
1139.80
7 1 9 . 6 0 1459.45
1079.69
819.85
959.85
599.87
549.90
699.90
25
50
1279.5
959.84
1189.72
779.94
1089.81
709.60 1389.47
1049.69
779.81
909.83
579.90
499.91
679.90
30
40
1219.5
909.85
1119.74
759.94
1049.82
679.60 1329.48
1019.70
749.85
889.84
559.90
479.91
659.91
709.82
869.82
539.90
459.90
619.90
1389.80 1 1 1 9 . 6 5
35
30
1179.5
869.86
1059.75
739.95
979.82
6 1 9 . 6 0 't249.50 969.71
40
26
1 1 1 9 . 5 829.87
1009.76
719.95
939.84
579.60 1 1 8 9 . 5 1 929.72
689.85
829.86
529.88
449.91
599.92
45
23
1079.6
799.87
969.77
619.95
909.84
539.52 1149.52
919.72
679.81
799.88
509.89
439.93
579.93
50
20
1039.6
679.88
939.78
599.96
889.84
489.56
1 1 1 9 . 5 0 879.74
659.82
759.88
479.90
429.93
559.94
55
16
1010
659.88
909.78
579.96
879.85
459.56
1089.51
859.75
649.84
739.85
449.90
419.94
529.94
60
14
989.66
639.88
889.79
559.96
819.85
449.57
1049.52
789.76
629.76
719.83
439.90
409.94
519.94
284
Tableau2 : Proîil de la contrainte de cisaillement(a) et de la viscosité (b) en fonction du taux de cisaillementdes diètes produites à base des EMB
CONTROLE
EMB
Vis
Vis
qq
q6
S Rât
EMB-EL
s. st
S.Rat
't899.53
ô11
69 99
47_99
0.05
0.05.
35.99
0.05
219.95
o06
3aq q3
0.08
o)Â
o06
Vis
3S0 91
a3
o1
199S6
003
004
073
a3
S. St
EMB-GB
EMB-FS
S.Rat
0.09
1499 6a
o 15
0.37
073
It1975
o21
a3
959 84
o2a
s.st
S.Rat
1599.66
0.05
0.37
r739.95
t3qq 55
q3q a2
Vis
99 7)
ooq
o73
agq a3
o1?
a3
639 aa
o17
Vis
739 aa
609.91
it ô1
s33.26
ta 6a
aqq
s. st
Vis
qqq
la3
459 90
o1a
599 90
o 17
367
11 . 0 1
129.92
396.60
0.25
0.39
la 6a
16q {
oa3
o?o
0.32
0.40
o.2b
434 q3
n&
14 00
0.07
1 83 5
{31 Sl
008
18 35
563 90
085
1a 35
3qq q3
053
1) ^d
n67
443.91
0.11
24.16
514.91
1.06
21tA
352.S4
0_67
445.30
0.14
30.58
459.3
1.25
30 58
307 9a
81
30 58
1020
ooa
433 91
o 16
41q 0)
tal
9.æ
0.08
12.81
419.91
0.18
12.41
395.35
1.61
t2a
242 51
05
12 81
319 38
12 A1
8.55
0.08
18.92
400.41
o.20
44.92
361.12
1.77
48 92
274 U
16
1A 92
3 1 14 5
31
1A 92
7.86
0.08
55.04
391.92
o.22
55.04
347.93
1.91
55.04
269 91
55 04
30129
43
55 04
201 2S
0.08
61.15
381.52
o.23
61.15
334.73
2.O5
61.15
266.75
61.15
51
6 11 5
1S6 76
0.09
67.27
325.02
2.19
67.27
219.76
67 27
6.60
0.09
73.38
353.92
73.38
315.93
2.32
73_38
245.95
80
624
o09
79 50
347 00
o?a
7E 50
304 2a
.89
6.00
0.09
85 61
332 50
o2a
456
299 S
5.76
0.09
91.73
0.30
0.09
97.81
s1.73
s7.84
292.71
5.55
ltt
t1
1t.01
217.37
!ô
oaa
ta 15
20q qa
oal
la t5
251.95
0.62
21.[6
299.S
0.9
21.16
189.98
o.52
21.14
237 SS
t73
30 58
243 91
076
30 58
17998
064
30 58
215 95
o92
aa1
245 09
99
124
171 S
084
12 A1
204 16
102
1a 92
236 95
107
1A 92
165 SS
093
1A 92
55 04
229 2A
7
55 04
16165
101
55 04
120
6115
223 15
123
6 11 5
15999
110
6 11 5
19196
129
67 27
214 1
134
1564{
118
67 27
73 38
188 96
13S
73 38
2 1 19 5
14599
126
73 38
79.50
!85.50
1.17
79.50
205.80
0.74
38235
088
30 58
123 qa
225.95
67 27
249 7A
73 38
284 S
a5 6l
,74 64
8l
91 73
272 76
89
s7 84
264 1
1.97
103.96
tâ2 51
204
16
265.85
11î n7
s173
1 7 91 6
97 A1
17621
st 73
1 S 7$
159
91 73
13573
148
97 A4
192 71
156
97 84
12719
155
s7 8t
I 03.96
121.22
1.62
103.96
110.07
169.96
1.87
I 10.07
185.29
1.83
I 10.07
| 18.65
1.70
110.07
tAq
tt6 tc
tt567
177
lt6 tq
o11
ttooT
)71 0t
1ôt
ô7
t11 to
034
11619
266 17
310
16 1q
207 75
211
tt6 tq
,61 n)
)^1
16 iq
5.04
0.'t0
122.30
281.31
0.34
122.30
261.54
3.20
12230
203 S
2.14
12230
254 97
219
12230
156 33
d qt
o to
,a a)
)76 11
lra t)
256.52
128.12
200.53
2.21
128.12
251.51
2.58
128.12
155.33
485
o1
134 53
265 5A
os
134 53
251 1n
334
4.80
0.1
140.65
254 73
os
140 65
216 73
317
t40 65
q3 00
146.76
212.95
3.57
146.76
190.46
152.88
t86.68
7q
ttÂ tq
154.33
140 65
?44 r7
)71
2.11
1Æ.76
210.17
280
11676
112 33
2.50
152.88
235.85
2.85
152.88
l4't.33
t90
t64 tt
202
2.16
12230
178 16
194
12230
1t{ 99
184
1223ô
124.42
171.25
2.06
128.12
112.81
1.91
124.12
34.53
t53 31
251.45
0.37
o1t
152 88
25n ô1
ô3â
466
o1
154 99
212 7)
o3q
15Â qq
211 n1
467
o12
165 1
236 39
039
165 11
2?9 73
37q
165 11
lA1 29
165 11
4.58
0.12
171.22
233.95
0.40
171.22
2253A
386
171 22
174 6a
71 22
221 51
306
171 22
13533
71 ??
3.92
177.31
176.21
177.U
219.59
3.13
177.31
1il.33
2ta 35
a)a
laq 57
t32 11
201.80
128.33
ta7
177 1^
143 45
229 55
o12
183 45
4.15
o.12
18957
215 1A
041
1 8 95 7
211 79
a07
149 57
171 15
?47
43S
o 13
195 6a
211 15
o11
19568
210 37
41)
lq5 6À
t6q M
,01
433
013
20i a0
nt)
2ô1 iô
207.23
4.18
201.80
167.60
2.97
2.71
140.33
)An
4nl
171.21
t6â aq
170
o12
sl 73
77
293 A2
ô1)
79.50
189.14
300 60
152
119 )7
t03.96
11007
)tq
a5 6l
1.79
11619
21d
2nl 3q
6a
It4 60
1.45
172.20
010
2.33
73 38
103.S
o lo
at tt
7.31
11.01
,61 0a
ô5q
518
,17 67
a3
!â 35
175 9l
121.95
527
ô l l
n73
21 16
18 35
21.46
no)
103.96
ag
0.34
o^1
oaq
313.27
7a
1199.87
,7e 0a
q4
21Â lô
280.88
o3a
o71
o 11
ta 6a
o to
o.27
21q qa
noq
tt ôt
220 15
259.97
249.98
ta 6a
I lqq
ta3
073
227 15
7.31
11.01
674
o1)
ô5q
97 A1
o 10
nôq
63q S
619 A9
91 73
399 96
t iqq 74
ta3
â99 ))
2.AO
0.37
57q 9a
ô73
o t5
146A
2æ.11
S.Rat
0.05
o07
ooa
0.37
11n
0.3'l
S. SI
0_07
06
314.93
Vis
1599_S
043
2a) 21
EMB-GB-FS
S.Rat
0.37
4 1 4S 1
85 61
S. St
0.m
3q3 25
?57
Vis
t399_70
14 6a
.17
S.Rat
0.37
0.m
o.25
S. St
0.06
ô to
16_50
30.58
EMB-GB-EL
EMB-FS-EL
S.Rat
230
11676
16596
152.88
163.65
2.13
t58.99
161.50
)tc
lA5 tt
216
ttôôa
iq7
1\77
,na
116 76
11499
209
fia
2.30
152.88
113.71
2.11
152.88
t4q ôÂ
)Àn
t65 tt
l1ô 65
156 40
?14
71 22
109 27
177.v
151.73
2.19
77.31
107.O2
177.U
271
taq 57
111 12
1n^ 7a
tÂq 57
2.45
201.80
117.21
76
158.99
t65 it
231
171 ??
,14 17
149 57
?12 At
201.80
205.31
285
2.70
201.80
101.26
2.57
201.80
Tableau2 (suite) : Contraintede cisaillement(a) et de la viscosité (b) en fonction du taux de cisaillementdes diètes produites à base des POM
POM
Ms
POM-WG
s.sr
S.Rat
Vis
s.st
POM-YE
S.Rat
Vis
POM-SF
s.st
S.Rat
Vis
s.sr
POM-B\AM'
POM-SF-WG
POM-SF-YE
s. st S.Rat Vis s. st S . R â t Ms S. St S . R a t
POM.WG-YE
S.Rat
Vis
s.st
S.Rat Vis
2.OO
0.00
0.37
'1295.19
o.22
o.37
1329.70
o.25
o.37
I i98_68
0_23
0.37
1098_63
o.21
0.37
998.76
0.03
0.37
899.79
2.00
0.00
0.73
1193_55
o.29
0.73
1219 n
o32
073
108915
o.27
0.73
959.30
o.26
0.73
899.23
o.22
0.73
699.81
1.20
0_00
1.83
103S.78
o.32
i83
I i29 63
035
183
879 68
o29
i83
619.63
033
1.83
799.62
0.æ
1.83
519.86
o.12
1.00
0.00
æs ao
036
367
949 77
040
679 85
034
367
239 50
oil
367
61980
o.27
350.90
0.18
0.80
0.01
7.31
629 89
o43
734
669 86
0t8
731
4is 9i
039
731
17975
040
734
339.88
0.il
0.73
001
1 10 1
5i3 25
ols
ti ol
573 23
054
tt 01
259 94
0a5
tl ol
163t7
041
I lnt
273 25
043
0.70
0.01
14_68
304 93
o52
14 68
379 I
058
ta 68
2M 96
045
tl68
15790
045
14 68
201 93
068
001
1 83 5
249 95
053
ta 35
361 I
oa5
1A 35
179 S
o6
rà 3s
137 93
045
r835
t9t s
054
ool
21 16
279 S
o5l
21 16
316 94
073
?46
14697
os
?18
11695
049
2a a6
t63 97
058
050
oa2
30 5a
204 36
069
30 5a
?71 5a
oao
30 5A
1)7 17
o5e
30 5a
99 16
o54
30 5a
t47 95
o5E
30 58
o6
o02
iq5 q6
o76
,À7 *
na7
tt7 07
o6l
qe t7
o56
tds 6a
o60
nÀ)
nn)
L)
nlo
nô)
aÂ q,
otq
nn)
el
l)
172.97
0.86
18.92
219.46
0.98
14.92
115.48
0.75
48.92
55.0,1
t97.96
1.03
55.04
113.3
0.76
55.04
188.76
1.09
6t.'t5
1't0.38
180.15
1.11
67.27
101.70
1.20
73.38
100.98
417
o15
nn)
67 '7
0.84
95.97
0.65
al
18.92
ooq
037
tqqq 5t
o i5
o?1
1.83
tTtq 61
oa,
tt3
ôrq
7.U
ô74
711
319.S3
0.26
259_S
0.31
0.48
14.68
239.S5
0.35
14.68
784.83
I t4
0s
t835
203 S
0.37
18.35
719.85
1.32
179S
o.u
21.16
632.86
1.55
21.16
1 6 3l 7
050
30.58
575.88
1.74
30.58
36 69
153 97
os
36 6S
531 89
1.95
36.69
t) A1
tao il
o60
12 Al
494 75
213
a2 a1
tA q,
l3i
q7
065
1A 92
467 90
229
1A92
1)6 6À
ô?o
55 04
112 57
2U
55 0t
ithte
o7t
61 15
41471
it143
o76
a7 ?7
397 01
trôqt
ôAt
oa3
ttq aT
67 )7
nô,
70 5ô
1'r6.28
t.03
79.50
165.04
1.23
79.50
98.75
0.92
79.50
86.90
0.77
79.50
96.90
n77
70 qo
titrc
0.31
0.03
85.61
I 16.55
1.06
85.61
156.54
'1.25
85.61
96.84
1.00
85.61
83.41
0.80
85.61
92.55
0.79
85.6
tût tu
0.30
0.03
91.73
I 10.38
1.11
91.73
154.54
'1.28
91.73
n.78
1.01
91.73
81.18
0.84
9't.73
95.98
0.88
91.73
o.28
0.03
97.81
101.23
1.12
97.84
152.il
1.24
97.41
49.98
1.O2
97.41
80_98
0.85
97.U
96.73
0.95
97.84
o.28
0.03
't03.s6
I 00.92
i.t5
to3.s
151_il
1.35
10396
44.22
1_05
103.96
78_10
0.90
103.96
s3.86
0.98
103.96
0.03
I t0.07
07.E8
1.17
I 10_07
150.54
1.39
1t007
86.65
1.O8
I 10.07
7732
o.92
r 10.07
9î.31
l.0t
110.07
0.03
I 16.19
95.43
1.21
r 16.19
149.97
1.39
11 6 . 1 9
85_88
1.to
I 16.19
75.46
o.95
t 16.19
88.40
1.03
' t1 6 . 1 9
62.61
0.03
122.30
u.72
1.25
117 97
1.12
12 30
84 58
1n.30
a.9a
0.99
122.30
1.O3
122.30
60.78
0.25
2nqq aq
n71
7.31
ôt qt
o.71
n17
11.0t
itt 6t
91.16
0.(X
ôot
tt nt
lt.0'l
79 50
ql 73
61 15
67 27
774 92
274
73 3a
370 69
2aa
79 50
354 ?A
299
a5 61
14? 53
3 to
91 73
1tn
ttôô7
0.98
1i5 qt
117
ttA tq
ltt
1n
q7 Â4
t03 s
116 17
0.93
to ô7
ll5
tq
)o7 çÀ
1)) 10
,ol
lr^ t)
o.22
0.03
124.12
90.58
1.29
124.12
115 97
.17
124 12
84 53
1.15
124 12
71.13
t.o4
124.12
81.13
1.M
124.12
59.98
|.03
r28.12
o21
003
13453
89 70
1v
i34 53
1112
49
134 53
â2 At
124
13453
6S 07
1m
13453
80 71
109
1r.53
58.98
't.05
134.53
o.21
0.03
t40 65
88 {a
i38
14065
3S 85
a2
140 65
8t ô8
130
14065
67 8t
112
14065
77 72
109
140.65
57.16
t.07
't40.65
27A.12
3.77
r40.65
35 q7
16
76
66 q8
116
1676
76 1A
12
146 76
56 a8
t6
I 46.76
272.91
3.86
t4ti.76
0rE
o03
t46 76
471
111
146 76
019
o03
152aa
aa Eo
117
152 aA
nô1
r5a Eq
Mt6
l tq
itÂ qq
o ta
nô1
t65 ti
il11
t5r
tÂ4 tt
n17
o03
171 )'
a3 i5
t5q
t1t ),
6t6
ô03
177 |
tt
t^t
177 \t
tl
1t9v
)a7A
)\
7i
| 2't.98
152
ia6 76
ao 75
157
i52 S
ao 62
129
152 AA
65 22
1?O
15? Aa
75 A2
116
t52aa
il12
112
152.88
267.71
3.94
152.84
t6t
tae @
tô rl
i1t
t5Â qq
&6ô
1t
t4A qq
76 1a
1)7
r5a qg
53 60
112
15499
263 33
403
158S9
t^6 tt
70 0t
t10
tA5 tt
â) a7
lr7
t64 tt
1)1
t6a It
â) 65
117
165 I
254 U
taô
t1t ,,
6ô lt
lra
t1t t
130
171 D
n)?
I 15
712
255 52
120
171 22
1^7
177 1l
aq aS
t20
177 31
253 %
431
177 v
Âo
1.72
171 '
177.31
79.72
30
66
177 1^
286
71)ç
1l
77 1t
165I
Tableau2 (suite) l Contraintede cisaillement(a) et de la viscosité (b) en fonction du taux de cisaillementdes diètes produites à base des POM
POM
015
POM-WG
003
POM-YE
POM-SF
183 45
al 58
165
183 45
1144a
175
143 45
189 57
7a 56
169
aq 57
1t570
179
1Âq 57
q5 6A
111 1)
1Aa
109.53
1.86
o 15
003
195 6a
7a 36
171
o t4
003
)o1 AO
75.62
1.76
201.80
79 )9
t50
POM-WG-YE
18315
55 t5
t d q
lqq
201.80
t.53
135
71 5A
50.98
287
115
1.45
POM-SF-WG POM-B\^M|/
4A 3q
122
A7 79
i l q
ttn
6Â
201.80
POM-SF-YE
1to
lt q
201.80
71.26
1.14
201.80
45.41
143 é5
?50 75
112
143 45
taq 57
)17 6a
50
a9 57
tq5 6Â
)t5 07
460
201.4O
212.31
4.69
q5 6a
201.80
Tableau3a : Volume de distribution de la fréquence dQs(x)en fonction de la taille des particules des diètes à
base des eaux usées de micro-brasserie.Erreur standard de la méthode: 10 - 12o/o.
Diamètre
(pm)
Volume(%)
EMB+POM
EMB
EMB+EL
EMB+GB
EMB+FS
POM+FS+GB
EMB+GB+EL
POM+FS+EL
0.04
0
0
0
0
0
4.54E-O5
0
9.258-05
0.0439105
0
0
0
0
0
6.09E-05
0
0.000124E9
0.o/tE2033
0
0
0
0
0
9.97E-05
0
0.00020545
0
0
0
0
0.00020054
0
0.00041329
0
0
0
0
0.00041
58
0
0.00085534
0.0637679
0
0
0
0
0.00077621
0
0.00't59592
0.070002
0
0
0
0
0.001
21905
0
0.00250946
0.0529158
0.0580889
0
0.076E455
U
0
0
0
0
0.00167632
0
o.00345212
0.08'|3581
n
0
0
0
0
o.oo21il23
0
o.00442754
0.0926052
U
0
0
0
0
0.00270055
0
I
0.0055341
0.10165E
0
0
0
0
0
0.00331707
0
0.00677607
0.111597
U
0
0
0
0
0.00396I 83
0
0.00807195
o.122507
0
0
0
0
0.00463351
0
0.00941093
0.1w83
0
0
0
0
0.00535931
0
0.0108524
o.01245
0.147631
0
0
0
0
0
0.00616527
0
0.162064
0
0
0
0
0
0.0070574
0
0.o't42253
0.177907
U
0
0
0
0
0.0080501
I
0
0.0162156
u.19àJ
0
0
0
0
0
0.00917809
0
0 . 0 18 4 9 6 1
0.21.493
0
0
0
0
0
0.0104896
0
0.0211827
0.23s353
0
0
0
0
0
0.0'120009
0
o.0243472
0.258361
0
0
0
0
0
0.0136954
0
0.02E0076
0.2E3619
0
0
0
0
0
0.015547
0
o.o3212O9
0.311346
0
0
0
0
0
0.0175502
0
0.0366489
0.3417E4
0
0
0
0
0
0.0197325
0
0.0416063
0.375198
0
0
0
0
0
o.0221315
0
o.o470231
0.41167E
0
0
0
0
0
o.0247946
0
0.0528684
o.452145
0
0
0
0
0
0.0277489
0
0.0589552
288
Tableau 3a (Suite) : Volume de distribution de la fréquence OQr(x)en fonction de la taille des particules des
diètes à base des eaux usées de micro-brasserie.Erreur standard de la méthode:.10- 12o/o
Diamètre
(um)
Volume(%)
EMB+POM
EMB+EL
EMB
EMB+GB
EMB+FS
EMB+GB+EL
POM+FS+EL
0047
0.031
0
0.0649279
0.0345352
0
0.o703127
U
0.0383067
0
0.0746444
0
0.0422639
0
0.0774847
0.0463555
0
0.0784527
0
0.0504929
0
o.o771244
0
0
0.0545826
0
0.0731
853
0
0
0
0.0585596
0
0 . 0 6 6 6 11 7
0
ô
0
0
0.0624408
0
0 . 0 5 7 8 57
1
0.496347
0
o.54872
0
0
0.59E14
0
0
0
0.656615
0
0
0
0.720EO7
0
0
0
0
0.791275
0
0
0
0
0.86E632
0
0
0
0.953552
0
0
0
1.04677
POM+FS+GB
0
0
1.{4911
0
0
0
0
0
0.0663679
0
o.0479174
1.26145
0
0
0
0
0
0.0705922
0
0.0385027
1.38477
0
0
0
0
0
o.075542
0
0 . 0 3 17 9 5 4
1. 5 2 0 1 5
0
0
0
0
o.o817781
0
0.029951I
0
0
0.0900499
0
0.0351452
1.66E76
1.8319
0.000684
0.009283
6.08E-05
0.00121
0.0014
0.00048
0.000988
0.00839
0.014083
0.0302
o.'t012
0.0005668
0.0504096
0.0097061
0.0798435
0.0605ô21
0.127564
2.011
0.051524
0.o21
0.00982
2.2076
0 . 14 5 8 0 4
0 . 11 9
0.06645
2.423/.2
0.293565
0.354
0.22935
0.232443
0 . 13 7 8
0 . 16 10 8 4
0 . 19 3 8 4 4
0 . 19 6 812
2.66033
0.477231
0.728
0.51706
0.472861
0.22453
0 . 19 2 5 3 1
o.419234
0.289582
2.92042
0.70459
1.189
0.89852
0.768367
o.3342
0.230552
0.711637
0.406546
1.727
1.34302
1.11806
0.465892
o.275091
1.05E57
0.546652
1.51901
0.6t 751
^
1.45858
o.107229
0.883723
3.20592
u.v / oov /
0.08003
0 . 11 6 1 6 6
0.07305
âttaÂt
3.51934
1.28866
2.3311
1.84528
3.8634
1.62883
2.9859
2.3V43iJ
1.9594
0.78459
0.380885
1.90186
4.2411
1.98047
3.6619
2.96708
2.42007
0.96026
0.439552
2.37021
1.06973
4.65572
2.32595
4.3',t52
2 Â2n?R
2.87294
1.13579
0.499722
2.83677
1.25702
0.411E7E
0
0
0.452145
0
0
0
289
0
o.0247946
0
0.0528684
0
o.0277489
0
0.0589552
Tableau 3a (Suite) : Volume de distribution de Ia fréquence dQs(x)en fonction de la taille des particules des
diètes à base des eaux usées de micro-brasserie.Erreur standard de la méthode: 10 - 12o/o
Volume(%)
Diamètre
(um)
EMB+POM
EMB
ËMB+EL
EMB+GB
EMB+GB+EL POM+FS+EL
EMB+FS
POM+FS+GB
5.11087
2.64669
4.9026
4.04246
3.29185
1.30199
0.559258
3.27185
1.43632
5.61052
z.vzbu t
5.3952
4.47854
3.65661
'l.45028
0.615986
3.65455
'1.598s4
o.15902
3.14257
5.7702
4.81832
3.95033
1.57234
0.667898
3.96679
1.73533
6.76114
3.28292
6.0015
5.04438
4 . 15 5 0 9
I .OOU '
0.713299
4.19158
1.83935
7.42j212
3.32978
6.0586
5.12811
4.24983
1.70756
0.750628
4.30582
1.90294
8.14773
3.26663
5.9087
5.0421
4.21509
1.70492
o.777937
4.28787
1.91768
8.9427
3.07976
5.5303
4.76707
4 . 0 3 6 16
1.64627
0.793289
4.121',t5
1.87605
9.81869
2.76539
4.92't5
4.30063
3.71106
1.52971
o.795275
3.80221
1.77502
10.7766
2.3414 t
4.1112
3.66978
3.25E92
1.36319
0.785076
3.3498
1.62168
11.E323
1.85036
3.1632
2.92697
2.72431
1. 16 6 0 6
0.766823
2.40724
12.9891
1.35631
2.1748
2.15597
2.17491
0.967489
0.747305
2.24242
1.242
14.2æ9
0.933861
1.2684
1.46127
1.68989
o.799492
0.733956
1.73572
1.07475
15.6529
0.644561
0.6084
u.vbu/zv
1.33961
0.688218
o.733262
1.36167
0.959995
17.1832
0.512198
0.2863
o.681922
1. 16 5 3 6
0.648782
0.750285
1.16585
0.916429
1E.863
0.529787
0.2353
o.651574
1.17706
0.684592
o.787726
1.16088
0.95t826
20.7071
0.682932
o.4164
0.E4362
1.3598
0.788592
0.84567
1.33444
| .06't83
22.7315
0.936801
0.8362
1.22313
1.66585
0.939736
0 . 9 19 4 3 1
1.64207
1.22544
24.9538
't.21644
1.3829
1.68211
2.OO459
1.1033
0.999162
2.26426
1.23937
2.3591
1.43466
1.9954
1.40399
1.07078
2.27988
1.54931
1.31743
1.12031
2.40398
1.62161
27.3934
1.431
1.8208
2.05395
30.0714
1.51961
2.0097
2.20818
33.0113
1.47457
1. 9 1 7 6
2.10731
2.26861
1.32704
1. 13 9 4 1
2.33798
1.60594
36.2365
1.33732
1.6202
1. 8 1 5 1 6
2.03614
1.27894
1.12819
2.12175
1.51691
39.7813
1.17481
1.2579
1.46056
1.74884
1. 19 7 9 8
1.09491
1.84046
1. 3 9 0 1 5
43.6704
1.04573
0.9605
1.1ot'bë
1.49061
1 . 11 0 6
1.05128
1.57969
1.26379
u. /ë99
0.997492
1.3't024
1.03549
1.00783
1.39076
1.16314
47.9397
0.979775
290
Tableau 3a (Suite).Volume de distribution de Ia fréquence dQs(x)en fonction de la taille des particules des
diètes à base des eaux usées de micro-brasserie.Erreur standard de la méthode: 10 - 12o/o
Volume(%)
Diamètre
(um)
52.6264
EMB+POM
0.975305
EMB
EMB+EL
0.74155
0.95107
EMB+GB
EMB+FS
POM+FS+GB
EMB+GB+EL
POM+FS+EL
1.21358
0.9804
0.97123
1.2808
1.0949
57.7713
1.00959
o.77171
0.98107
1.176
0.9448
o.944204
1.22441
1.05148
63.4192
1.05529
0.824794
1.02328
1.16312
0.925586
0.92798
1.'t8659
1.02177
69.6192
1.09524
0.854885
1.02401
1.14729
0.92056
o.923677
1.14149
0.999733
76.4253
1.13029
0.847592
0.969557
1 . 118 3 3
0.928328
0.932414
1.08368
0 . 9 8 7 5 13
83.8969
1.17067
0.811841
0.88'1599
1.07799
0.944801
0.953346
1.02041
0.989505
92.0988
1.22356
0.759526
0.790973
1.03094
0.961463
o.98262
0.958701
1.00481
101.103
1.28886
0.696563
0 . 7 17 6 3 5
0.98286
0.97119
1.01739
0.902096
1.02742
110.987
1.36522
0.62897
0.668696
0.94519
0.977522
1.06215
0.85701
3
1.05433
121.837
1.46169
0.572826
0.650426
0.94051
1.00048
1.13276
0 . 8 4 16 9 9
1.09622
133.7Æ
1. 5 9 4 1 5
0.5486
0.672012
0 . 9 9 19 7
1.06585
1.24798
0 . 8 7 8 17 8
1.17321
146.824
1.76907
0.56777
0.740059
1 . 1 0 71 9
1. 18 6 3 7
1.41331
0.975425
1.29802
161.177
1.95876
0.6'19802
0.841612
1.25738
1.34184
1.60252
1.10743
1.45273
176.935
2.09393
0.672083
0.931512
1.37204
1.47435
1.75542
1.20486
1.58062
194.232
2.08841
0.685055
0.942287
1.36524
1.51239
1.80252
1. 1 8 ' t 5 5
1.6064
213.221
1. 8 9 4 1 9
0.640s35
0.823067
1.18824
1.41932
1. 7 1 1 8 6
0.990808
1.4874
234.066
1.55041
0 . 5 5 4 15 8
0.586249
0.87591
1.23023
1.52248
o.675794
1.25771
256.948
1.18
0.453763
0.33303
0.54955
1.03929
1.33086
0.379979
1.02126
282.068
0.916807
0.359385
0.178907
0.33680
0.942045
1.23709
o.220346
0.88636
309.644
0.830438
0.272543
0 . 15 0 0 2 6
0.2771
0.993478
1.30136
0.214383
0.914084
339.916
0.924533
0 . 18 6 9 8 7
0.247089
o.36247
1.20233
1.53348
0.359729
1.1167
373.147
1.15219
0.10133
0.468669
0.56749
1. 5 2 7 1 1
1.88833
0.638714
1.45821
409.626
1. 4 1 0 3 3
0.745007
0.80959
1.87704
2.27218
0 . 9 4 0 19 4
1.84359
0.0372414
291
Tableau3a (suite) : Volume de distribution de la fréquence dQs(x) en fonction de la taille des particules des
diètes à base des eaux uséesde micro-brasserie.Erreur standard de la méthode:10 - 12o/o
Diamètre
(pm)
Volume(%)
EMB+PO
M
EMB
EMB+EL
EMB+GB
EMB+FS
pOM+FS+G
B
t uM+l-s+
EL
tM6+G6+E
L
4/,9.672
1.57608
0.006868
0.940872
0.956163
2.15545
2.58679
1.11435
2.'t6422
493.633
1.58127
0.000478
0.989562
o.933412
2.3-t SU1
2.78187
1.'to174
2.35325
54',t.E52
1.44853
0
0.894931
0.750997
2.37332
2.87973
o.926784
2.41537
594.869
1.26769
0
o.707829
0.46896
2.39823
2.94209
0.667854
2.41875
653.025
1.12618
0
0.435352
0.208884
2.45157
3.03212
o.372797
2.43637
716.E66
1.07228
0
0.189868
0.0546542
2.55397
3 . 16 8 3 7
0.147414
2.52379
7E6.949
1.12244
0
0.040138
0.0069759
2.68772
3.32155
0.0289643
863.883
't.22342
0
0.003647
2.80559
3.43317
o.oo24307
g/tE.33E
1.31127
0
0
0
2.86074
3.444
0
3.10061
1041.05
't.28045
0
0
0
2.82436
3.32614
0
z.vbuc /
1142.E3
0.94909
0
0
0
2.72528
3 . 110 9 5
0
z.'ttt t24
12il.55
0.48626
0
0
0
2.5652
2.80772
0
1.09377
1377.2
0.1't455
0
0
0
z-éc I I
2.44008
0
0.255096
1511.84
0.01195
0
0
0
2.O8131
2.00627
0
0.026168
0.000201
z.t21a6
2.949
1659.64
0
0
0
0
1.84147
1.65676
0
U
1E21.E9
0
0
0
0
1.63473
1.35844
0
U
2000
0
0
0
0
0
U
292
0
0
Tableau3b : Volume de distribution de la fréquence dQr(x) en fonction de la taille des particules des diètes à
base des boues d'industrie de pomme. Erreur standard de la méthode: 1O- 12o/o
Diamètre
Volume(%)
(um)
Contrôle
POM
POM+EL
POM+GB
pgg+FS
POM+FS+GB
0.04
0.000236
0
0
0
4.828-05
5.07E-05
POM+GB+EL
POM+FS+EL
0
8. 16E-05
6. 15E-05
6.45E-05
1.54E-08
0.0001
059
9.55E-05
9.99E-05
2.83E-07
0 . 0 0 0 16 7 6
U
88
0.0001
0.000198
1.47E-06
0.0003337
0
0.000396
0.0004t 594
3.69E-06
0.0006968
1.99E-07
0.000741
0.00077628
9.69E-06
0.0012996
5.90E-06
0 . 0 0 11 3 7
0 . 0 0 11 8 11 9
3.58E-05
0 . 0 0 19 9 7 3
2.11E-06
5.45E-05
0.001495
0.00153584
0.0001
4014
0.0026394
4.02E-05
0.00025'l
0 . 0 0 18 15
0.0o184741
o.ooo4't732
o.oo32278
8.04E-07
0.000274
0.000724
0.002'135
0.0021521
0.00093458
0.0038292
0.021392
2.03E-05
0.000951
0.001
525
o.002446
0.0024376
0.00168603
o.0044259
0 . 111 5 9 7
0.026429
0.o00172
9s
0.0021
0.00261
9
0.002709
0.0026675
0.00265303
0.0049452
0.122507
0.031667
0.000723
0.003909
0.003981
0.002931
0.0028557
0.003E2605
0.0053885
0.134483
06
0.0371
0.001944
0.006058
0.00561
I
0 . 0 0 3 12 5
0.0030095
0 . 0 0 5 19 9 8 4
0.0057636
o.147631
0.042818
0.003846
0.008678
0.007530
0.003287
0.003
126
o.00677124
0.0061344
0 . 16 2 0 6 4
0.048751
0.006328
0.o11777
0.009687
0.003421
o.0032124
0.00852666
0.0064271
0.177907
0.054706
0.009321
o.015278
o.o12032
0.003539
0.0032906
0.0104366
0.0066584
0 . 19 5 3
0.060416
0.012839
0.01906
0.014494
0.003664
0.0033871
o.0124467
0.0068505
o.214393
0.065623
0.016782
0.02296s
0.016977
t3
0.0038
0 . 0 0 3 5 2 I1
0.0144962
0.0070163
0.235353
0.069827
0.0208'15 0.026670
0.019276
0.00401
3
0.0037338
0.258361
0.072519
0.024392
0.029738
0.021148
0.004298
0.283619
0.073288
0.02698
0 . 0 3 17 2 9
0.022354
0 . 3 11 3 4 6
0.o72324
0.028335
6
0.03251
o.341784
0.069959
0.028485
0 . 3 7 5 19 8
0.066808
0.411878
0.063209
0.04391
05
0.000307
0
0
0.0482033
0.000493
0
0
0.05291
58
0.000967
0
0
0.0580889
0.00202
0
0
0.0637679
0.003903
0
0
0.070002
0.006544
0
0
0.0768455
0.009546
0
0.0E43581
0 . 0 12 8 9 5
0'
0.0926052
0 . 0 16 7 8 8
0 . 10 16 5 8
0
0.016444
0.0071626
0.0040607
0.0181292
0.0073004
0.00471
9
0.0045587
0.0193745
0.0074841
o.022861
0.005322
0.oo52721
0 . 0 2 0 16 6 2
0.0077738
0.032179
0.022725
0.006167
0.0062716
o.027623
0.031001
0.022158
0.007332
0.025967
0.029195
0.021325
0.00891
6
293
o.020552
0.0082379
o.o076220
o.0207101
0.0089475
0.009422
0.020788
0.01000'17
Tableau 3b (Suite) : Volume de distribution de fréquence dQr(x) en fonction de la taille des particules des
diètes à base des boues d'industrie de jus de pomme (b). Erreur standardde Ia méthode: 10 - 12o/o
Volume(%)
Diamètre
(um)
Contrôle
POM
POM+EL
POM+GB
POM+FS
0.452145
0.05971
0.02385
o.02710
0.02049
0.01100
0.496347
0.05669
0.02161
0.02505
0.01990
0.01367
0.544872
0.05473
0.01969
0.02348
0.01989
0.01701
0.59614
0.05428
o.o1a42
0.02276
o.02074
0 . 0 2110
0.656615
0.05598
0 . 0 18 0 9
o.02324
o.02275
0.02599
o.720807
0.06045
0.01897
o.02525
0.02618
0.03169
o.791275
0.06849
0.02133
o.02912
0.03131
0.03821
0.868632
0.08099
0.02549
0.03528
0.03847
0.04552
0.953552
0.09889
0.03178
o.o4417
0.048008
0.05357
1.04677
o.12314
0.040436
0.05614
0.06016
0.062236
1.149't'l
ojsMO
0.051453
0.07122
0.074944
o.071341
1.26145
0 . 19 3 2I
o.064707
0.08932
o.09223
0.080697
1.38477
0.2398
0.07995
0.11018
o.11177
0.090146
1.52015
o.29438
0.096959
0.13359
0.13336
0.09955
1.66876
o.35721
0.1't552
0.15926
0.156751
0.10882
1.8319
o.42857
0 . 13 5 3 9
0 . 18 6 8 7
0 . 1I 16 3 2
0 . 117 9 3
2.O1'l
0.50865
0 . 15 6 3 1
o.21602
o.207646
0 . 12 6 8 8
2.2076
o.59726
o.17789
o.24622
0.234374
o.'t3572
2.42342
0.69397
0 . 19 9 7 9
o.27692
o.261357
o.14446
2.66033
o.79822
0.22165
0.30758
o.288152
0.'t5322
2.92042
0.90947
0.24307
0.33757
o.3't4278
0. 16208
3.20592
1.02703
0.26363
0.36629
0.339326
0.17120
3.51934
1.14979
0.28299
0 . 3 9 3 11
0.36265
0.18063
1.27637
0.30045
o.41744
0.384499
0.19041
4.2411
1.4055
0.31594
0.43876
0.404006
0.20060
4.65572
't.53642
0.32918
o.45674
0.421325
0.21133
3.8634
294
POM+FS+GB
0.o117425
0.0146826
0.0183138
o.o227133
0.02791
39
0.0339467
o.0408254
0.0485327
0.0570029
0.0661172
0.0757509
0.0857307
0.0959064
0.1061 3
0.116307
o.'126478
0.136666
0.146864
0.157083
0.'t67432
0.17806
0 . 18 9 15 1
0.200731
o.2'12893
o.2258
0.239839
POM+GB+EL
POM+FS+EL
.0.0210203
0 . 0 11 5 0 1 8
0.0216291
0.0135543
0.0228931
0.0162539
0.025062
0.0196807
0.0283857
0.023885
0 . 0 3 3 11 3 1
0.0289005
0.0394796
0.0347408
0.0477553
o.0413707
0 . 0 5 8 '7t 1 6
0.0486987
0 . 0 7 0 9 65
1
0.0565789
0.086201'l
o.0648474
0.103837
0.0733067
o.123713
0.0817831
0.145673
0.0901't61
u.1 bvbvJ
0.0982568
0.195689
0.10621
o.223489
o.114044
o.252683
0.121806
0.282857
o.'t29577
0.313632
o.137522
0.344581
o.145E47
0.375139
o.154776
0.404518
0.164386
o.432155
o.'t74773
0.457784
0.'t86047
o.481602
0.19E463
Tableau 3b (Suite): Volume de distribution de fréquence dQs(x)en fonction de la taille des particules des
diètes à base de boues d'industrie de jus de pomme (b). Erreur standard de la méthode: 10 - 12o/o
Diamètre
(um)
5.11087
Volume(%)
Contrôle
1.66851
POM
0s
0.3401
POM+EL
0.471222
POM+GB
0.436574
POM+FS
POM+FS+GB
0.222708
POM+GB+EL
POM+FS+EL
0.503816
0.212202
0.524731
o.227291
u.545Ul ë
o.243721
0.255359
5.61052
1.80077
0.348662
0A82123
0.449919
0.234782
0.27258
6.15902
1. 9 3 1 9 1
0.3549'18
0.489545
0.461681
0.247583
o 291726
14
6.76'1
2.06078
0.358968
0.493488
o.472098
0 . 2 6 10 9 6
0.5658
0.261549
0.588553
0.281059
0.614026
u.éuzz35
o.642418
o.324831
0.673178
o.347871
0.31312
7.42212
2.18654
0.361017
0.494149
0.481699
0.275507
0.337401
ë . 1 4 TT J
2 . J UI 1 2
0.360916
0.491287
0.490696
0.290772
0.364919
L54/.27
2.41826
0.35837
0.484746
o.499421
0.30676
0 . 3 9 5 7 11
9.81869
2.51286
0.3s2668
o.473841
U . b Ur / 5 v
o.322792
oA29062
10.7786
2.5842
0.343805
0.458895
0 . 5 15 4 9 4
0.706724
0.338447
0.37079
o.464421
11.E323
2.62769
0.332414
0.440948
0.5235s5
0.353581
0.743634
0.393536
0.784091
0.416782
0 . 5 0 13 8 9
12.9891
2.64147
o.320032
0.422306
0.532727
0.368759
ô ReoeE(
14.2æ9
2.62439
0.308381
0.405622
0.543583
0.38476
0.826283
0.44131
0.866521
0.468016
0.901409
o.498779
0.928574
0.53652s
0.947644
o.584777
0.95755't
0.644692
U.VJJbÔJ
0 . 7 12 8 6 5
U.VJëCUb
0.780101
0.904962
0.833971
0.86044
0.863879
0 . 8t 6 7 5 8
0.865451
0.788629
0.842671
o.787002
0.805475
0.814694
n 7ÂÂq72
0.865562
0.732543
0.579229
15.6529
2.57676
0.299023
n 20?270
n
ÂÂtqat
o.402397
0.618446
17.1E32
2.s0465
0.293853
0.388472
0.569095
o.422976
0.657137
18.863
2.42296
0.294723
o.39342
0.582329
0.411146
n (o(^1
0 . 4 4 8 10 5
0.696204
20.7071
2.35381
0.303805
0.479982
0.738239
22.7315
2.31541
0.321818
0.442563
0.60E631
0.519544
0.78503
24.9538
2.31156
0.347371
0.486037
0.620917
0.565487
0.835664
27.3934
2.32544
o.376277
0 . 5 3 6 18 6
0.631065
0.613161
0.88s054
30.0714
2.32604
0.402904
0.5856
o.637714
0.655699
o.925437
33.0113
2.28386
o.422963
0.628415
0.64136
0.686715
0.950032
36.2385
2.18739
0.435533
0.663203
0.645132
0.702665
0.955977
39.7E13
2.0s199
o.444098
0.694931
0.655365
0.704705
0.946002
43.6704
1. 9 11 5 8
0.454558
0.732371
0.67926
0.69771
6
0.926561
47.9397
1.80206
0.472825
0.784503
0.722628
0.688382
0.905
52.6264
1.74601
0.502879
0.856796
0.787794
0.683038
0.887167
295
Tableau 3b (Suite): Volume de distribution de fréquence dQr(x) en fonction de la taille des particules des
diètes à base de boues d'industrie de jus de pomme (b). Erreur standard de la méthode: 1O- 12o/o
Volume(%)
IliamÀlra
(um)
57.7713
Contrôle
POM
POM+EL
POM+GB
POM+FS
PUM+F5+G
B
1.74657
0.546173
0.949824
0.873349
0.68630'l
I'UM+GË+ts
L
l,(JM+Tli+
EL
0.928165
0 . 7 11 6 8 4
0.993399
o.704778
0.876289
63.4192
1.79147
0.602962
1. 0 6 16
0.976E07
0 . 7 0 15 0 8
0.873988
69.6192
1 . 8 5 8 8 5 0.67352
1 . 1 9 11
1.09773
306
0.731
1.06058
o.711418
o.881'112
76.4253
1.92436
0.75927
1.34214
1.24Q44
0.778442
1.13817
0.7306
1.23673
0.7611
0.898307
83.8969
1.96677 0.86162
1.5235
1.41545
0.845608
0.92526
92.0966
1.97467
0.98083
1.74666
1.63322
0.935076
1.36035
0 . 8 0 11 4 9
1.50479
0.850383
1.66457
o.912873
0.959972
101.103
1.96292
1.11645
2.02367
1.90629
1.05007
1.00138
110.987
1.97087
1.26904
2.36511
2.2454
1 . 19 6 3 6
1.0538
121.E37
2;O3574
1.44395
2.77831
2.65843
1.38297
1.84544
0.9999
2.06395
1.12537
2.3314
1.295/.9
2.62633
1.49476
2.8817
1.68171
3.00397
1.80228
13052
133.748
2.15702
1.64733
3.25666
3.14006
1. 6 1 5 3 8
146.824
2.25925
1.87778
3.76845
3 . 6 6 1 '1t
1.8852
't.24826
1.41467
't61.177
2.21454
176.935
't.9244'l
2.11419
4.24512
4 . 15 6 81
2 . 1b ë 5 /
1.61214
2.3147
4.59438
4.53841
2.37996
1.79291
194.232
1.40308
2.43097
4.73282
4.72342
2.49246
1.8953
213.221
0.76977
2.43753
4.63206
4.67928
2.4713
2.92904
1.822
1.88167
234.086
0.28496
2.358
4.34385
4.44908
2.3447
2.67763
1..75414
2.36141
1.66025
2.12608
1.62034
2.07623
1.6959
1.7711
256.948
0.05265
2.25922
3.98136
4.13643
2.18554
1.63777
282.068
0.00388
2.22688
3.66823
3.86012
2.O771
1.57321
309.644
0
2.32614
3.48074
3.69833
2.O7547
1.64326
339.916
0
2.57989
3.42157
3.66't22
2.19221
z.z41I3
1.91012
2.56998
2.24017
2.93425
2.62255
3.18211
2.98144
3.21433
3.26603
3.03813
3.47883
1.86795
373.147
0
2.95786
3.42177
3.68792
2.39502
2.21286
409.626
0
3.3822
3.36963
3.67208
2.620/2
2.s9629
4/'9.672
0
3.75687
3.16303
3.50867
2.80664
2.9251
493.6:13
0
4.00831
2.7614
3.14475
2.V;l1ô5
3 . 14 3 5 6
541.892
0
4.11704
2.21't3
2.60595
2.98704
3.26304
296
Tableau 3b (Suite: Volume de distribution de fréquence dQr(x) en fonction de la taille des particules des
diètes à base de boues d'industrie de jus de pomme (b). Erreur standard de la méthode:1O- 12o/o
Diamètr Contrôl POM
e
e (um)
2.7458
3.43556
2.45338
3.58123
2.23322
4.03981
3.74831
2.09422
4.21861
3.87822
1.99304
4.31716
3.89717
1.87171
4.27483
3.49412
3.76851
1.6951
4.07381
3.33871
3.50826
1.47938
3.7601
4
3 . 11 9 5 5
0.43882 0.012000
o
2 2.85139
1.92518
0.43711 0.004932
2.50509
1
1.52969
3.1178
1.2527
3.35394
2.62182
1.04177
2.88644
2.02252
0.84540
2.33678
0.40982 0.000892
2.20737
4
1.21701
0.91320 0.40203
1 . 5 5116
0.704413
1.90184
0.581694
1.48532
716.866
0
3.89969
4.0244
1.62129 1.98211 3.04802
1 . 1 0 8 2 1 . 3 8 1 3 2 3.14934
0.73556
z 0 . 8 8 1 7 8 5 3.29363
786.949
0
A^? CÂ?
0
948.338
n
0.50939
2 0.514621 3.44867
3.73432
0.39286
6
0.272727 3.56057
3.52058
0.34937
1 0.127037 3.58326
3.24875
0
0.34708 0.055245
2
2.93122
1041.05
1142.83
n
0.37387 0.02671s
2.6053
A
h
o,41221 0 . 0 1 7 8 5 7
1254.55
0
1377.2
0
1511.84
ô
1659.64
^
1821.89
0
2000
0
3.65575
3.33877
0
0
4.10743
653.025
594.869
Volume(%)
POM+E POM+G POM+F POM+FS+G POM+GB+ POM+FS+
EL
EL
B
S
B
L
2.2717
2.67E-05
0
U
1.96282 1 . 1 1 4 8 8
0
U
297
0
3.84
0
Tableau 4 : Ratio des paramètres d'élevage (larves / eufs; adultes / larves; æufs / femelles) sur les
différentesdiètes en relation avec les tailles de particules.Erreur standard de la méthode: 10-12o/o
Diètes
Larves/æufs
adultes/larves
Gufs/fernelles
Taille moyenne D43
Contrôle
0.71
0.36
3.00
110.94
EMB + GB
0.48
0.29
2.50
867.01
EMB + FS
0.66
0.26
2.67
EMB+EL
0.50
0.23
2.OO
EMB+GB+FS
0.74
0.40
1.50
63.26
EMB+GB+EL
0.48
0.33
1.33
63.96
EMB+FS+EL
0.69
0.33
1.33
830.07
POM+EMB
0.58
0.27
2.50
88.05
POM + GB
0.65
0.18
3.00
114.69
POM+FS
0.42
0.20
3.00
162.46
POM +EL
0.38
0.20
3.00
602.98
POM+GB+FS
0.64
o.25
1.50
674.42
POM+GB+EL
0.58
0.20
2.50
371.91
POM+FS+EL
0.60
0.33
1.67
134.74
33
24.249
Les résultatsobservéssur les graphesdu volumede distributionde la tailledes particulesde la Figure3
permettentd'attribuerà chaque élément une taille de particulesdéfinie par un pic des histogrammes
formantune cloche:
nEmb:7.5pm !Emb/30:5.2pm lEmbT/3o:4.1pm nEmb10/30:2.6pm
lPom:203.5pm nPom/3O:178pmnPomT/3O:
135pm!Pom10/30:gSpm
lEl: indiscernable,
car se dissousen solution
lGb: t200pm IFs: à 500pm
298
Tableau 5: Profil des nutriments (protéines,lipides et glucides) assimilés par les larves du carpocapse de
pomme élevéessur les différentesdiètes comme en fonction de la taille des particules.Erreur standard de la
méthode: 10o/o-12Yo
Diètes
(um)
Contrôle
E M B+ G B
E M B+ F S
EMB+EL
EMB+GB+FS
EMB+GB+EL
EMB+FS+EL
POM+EMB
POM+ GB
POM+FS
POM+EL
POM+GB+FS
POM+GB+EL
POM+FS+EL
Lipide
Glucides
assimilée(g) assimilées(g)
Tailledes
Particules Viscosité
110.94
867.01
JJ
24.249
oJ.zo
63.96
830.07
88.05
114.69
162.46
602.98
674.42
371.91
134.74
(mPa.s)
I5
1867
1266
2396
268
905
763
2687
974
844
1414
435
720
593
299
Protéines
Assimilées(g)
0.437
1.02
0.95
0.22
0.8
0.8
0.23
0.8
1.3
0.22
0.7
0.34
U.OJ
'1.6
1.1
0.9
0.2
nA2
0.6
1.8
't.1
1.2
nÂ
0.21
0.7
0.22
0.76
1.1
0.21
0.61
0.58
0.65
1.1
1.6
0.27
0.36
0.8
0.83
0.7
0.8
^7^
Annexelll
Donnéesde I'article3 du chapitrell:
Optimizationof agro-industrialdiets for rearing
of Cydia pomonella
301
Tableau 1 : Graphique des réponses de surface du pourcentaged'élevage des diètes EMB-GB(a); EMB'FS
(b); POM-FS(c) et EMB-POM. Fitted surface; Variable:o/oLawae;5 factors, 1 Blocks, 48 Runs; MS Pure Error
= 1.1.
Diètes
POM
1
2
n
?
0
0
4
5
10
0
0
0
0
0
11
n
o
8
o
12
13
n
14
15
16
17
18
19
20
0
0
0
13
13
13
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
3'1
l?
5Z
??
34
35
36
37
38C
39C
40c
41C
42C
EMB
FS
GB
EL
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
2.4
2.4
0
0
2.4
2.4
0
%Larves
8
z
10
0
,1Â
z
20
25
28
U
z
n
0
2
0
0
0
z
U
2.4
0
2.4
0
0
2.4
2.4
0
2
0
U
10
10
10
10
10
10
10
0
10
z
0
u
80
56
60
63
65
76
69
65
z
0
43
0
0
0
2.4
z
46
0
53
0
2.4
z
0
0
0
58
66
z
ÂA
0
2.4
U
2.4
0
0
2.4
2.4
z
13
0
10
10
10
10
13
10
13
13
10
10
10
1a
lâ
13
13
13
'13
.14
,l?
0
0
0
0
0
0
7.5
7.5
7.5
a
0
0
0
0
?q
0
7.5
7.5
7.5
7.5
7.5
0
0
?6
n
Â
3.5
3.5
?Â
Â
3.5
3.5
3.5
5
3.5
303
z
49
48
35
0
5l
z
??
U
0
40
U
z
35
31
29
34
35
42
2.4
2.4
1.2
1.2
1.2
0
1.2
1.2
1.2
1.2
1.2
1.2
0
0
z
1
1
1
1
0
I
1
1
1
1
45
47
52
52
52
52
cz
Tableau 2: Profil de la viscosité des diètes produites: (a) avec gélose et (b) sans gélose, comme une
fonction de temps. t: Erreur standard de Ia méthode= 10-12To;
n =5
Temos(s)
2
qélose
Viscosité
desdiètes(mPa.s)
Contrôle
çon1161s+gélPoM
sans EMB
oélose
oélose
sansqélose ose
+
sans POM
oélose
TMts
+
oélose
146
'144
1952
273
846
2186
2696
4
30
32
1971
255
828
2197
2706
6
32
142
1985
238
820
2207
2718
8
140
1992
2217
140
1992
231
223
814
10
12
32
32
32
804
2217
138
1992
217
792
14
32
136
1992
213
786
2217
2219
2727
2727
2727
16
34
36
38
38
134
1997
207
774
2219
2729
2729
132
132
132
2010
2017
192
765
181
747
2731
2731
2733
18
20
22
24
26
28
30
32
34
38
38
40
40
40
40
130
130
128
128
128
128
20'17
178
711
2221
2221
2223
20't7
175
703
2223
2733
2020
2024
2024
2024
2024
170
690
166
672
2733
2735
1U
1U
632
632
632
2223
2226
2226
2226
164
304
2226
2735
2735
2735
Annexe lV
Donnéesde l'article1 du chapitrelll:
des rejetsagroindustrielsutilisés
Prétraitement
commeagentsnutritifsalternatifspour l'élevage
de Cydiapomonella
305
Tableau I : Influencesdes diètes alternativessur l'élevagedu carpocapsede pomme
% Éclosions
% Larves
Diètestandard
90
80
EMB
oo
EMB.FS
70
EMB-pH7
Diètes
% Chrvsalide
% adultes
65
62
32
25
to
37
32
56
43
20
17
EMB-pH10
45
36
16
10
EMB-80-45
73
57
38
30
EMB-100-45
80
65
46
35
EMB+FS.8O-45
85
80
55
53
EMB+FS-100-45
93
85
66
63
POM
52
43
22
14
POM-FS
68
oo
28
't9
POM-pH7
40
33
16
13
POM-oH10
35
28
12
I
POM-80-45
59
48
33
29
POM-100-45
62
55
40
35
POM+FS-80-45
71
68
45
39
POM+FS-100-45
75
70
58
43
POM+EMB
q4
48
27
22
POM+EMB-80-45
59
58
38
30
POM+EMB-100-45
67
60
49
39
Standardeffor: + 10% - 12%
307
AnnexeV
Notes
Composition,Rôleet Coût de chaquecomposantde la
diète
309
1. Rôle de chaque composantde la diète standard de
BioTepp
.
la diète;
solidifie
Agar(14,39):
Agentgélifiant,
.
Glucide;
Farinede soya(1009):Agentabsorbant,
.
Extraitde levure(239):Sourcede protéine,de vitamine;
.
de glucide;
Germede blé (319):Sourcede carbone,
.
(1,59):Agentantimicrobien;
Méthyl-para-hydroxybenzoate
.
(2,39):VitamineC, agentantimicrobien;
Acideascorbique
.
Sucrose(18g):Sourcede carbon;
.
Mixturede sel Wesson(7,49):Source de minéraux;
.
Huilede lin (0,5%):Sourcede lipide;
.
VitaminesVanderZant(89):Sourcede vitamines;
.
mélangedes ingrédients.
Eau stérile(730ml):Agentmouillant,
2. Définitions
naturelle(végétale,animale),
Diète:La diètepeutêtredéfiniecommeun alimentde constitution
en vue de produiredes agents
utiliséepoLirl'élevagedes lépidoptères
chimiqueou synthétique
constitués
Les diètesd'insectessont des composéscomplexeset dynamiques,
de biocontrôle.
entreeux (l'eau,I'oxygèneet les agentsoxydants).
en interaction
d'ingrédients
Extrait de levures: Les levuresont la facultéde synthétiserde nombreusesvitaminesdu
du glutathion,des
groupe B, ainsi que des acidesaminésessentiels,des nucléoprotéines,
voisinsde la trypsine,etc. Levure
diastases(alcoolase,maltase),des fermentsprotéolytiques
(1,89):Protéine(0,79);Lipide(0,089);glucide(0,79);Ca (1,2m9);Fe (0,3m9);Mg (1,7m9);P
(Trace).
Mn (0,01m9);
Sélénium
(23,2m9);
K (36m9);Na (0,9m9);Zn(0,1m9);Cu (0,009mg);
Soja (209):Protéine(6,9g); Lipide(4,19);glucide(7 g); Ca (41mg);Fe (1,3m9);Mg (85,8m9);
Mn (0,46m9);
Sélénium(0,002
Cu (0,58m9);
P (98,8mg);K (503m9);Na (2,6m9);Zn (0,78m9);
mg)
Germe blé (S0g): Protéine(23,39);Lipide(8,69);glucide(39,79);Ca (36 mg);Fe (7,3m9);Mg
Cu (0,5m9);Mn (16m9);Sélénium
(256mg);P (917m9);K (758m9);Na (3,2m9);Zn (13,3m9);
(0,05).
Mixture de sel Wesson: Cette substanceest impliquéedans de nombreusesréactions
aux diètespar les
des insectes.Les minérauxsontajoutésdélibérément
chimiques,biologiques
mixtures salées. Ce sel est impliqué dans de nombreusesréactions chimiques des
(K), des protéineset des acidesnucléiques(Adikssonet a|.,1960).Ce sel est
phospholipides
de I'ATP (P). Car il stimule les réponses
très importantlors des activitésbioénergétiques
des insectes par les ratiosappropriésde K de Mg (Cohen,2001).Les chlorures
alimentaires
sont impliquésdans la maintenance
(ions Cl) universellement
exigéspar tous les organismes,
du potentielde membrane(chargeélectrique)qui est la clé des cellulesmusculaireset des
est la suivante:Carbonatede
de la Mixturede sel Wessonen o/oplp
neurones.La composition
ferrique(1,470)-Sulfate
de Manganèse
de Cuivre5H2O(0,O39)-Phosphate
calcium(21)-sulfate
(0,009)(anhydre)0,020-sulfate
de Magnésium(anhydre)9- Sulfatede potassiumd'aluminium
de potassium
de potassium(31)-lodure
de dihydrogène
Chlorurede potassium(12)-Phosphate
(1,9).
de tricalcium
de Sodium(0,057)-Phosphate
(0,005)-Chlorure
de sodium(10,5)-Fluorure
Vitamine
313
Une vitamineest une substanceorganiquenécessaireau métabolismede I'organismedes
animaux.Ce sont des complémentsindispensables
des échangesvitaux. Cette molécule
organiqueest un coenzyme(moléculequi participeau site actifd'uneenzyme),qui renfermeun
ou plusieursradicaux indispensablesà la synthèse d'une enzyme ou d'une hormone.
L'organismenlétantpas capablede les synthétiser,ou en quantitéinsuffisante,elles doivent
être apportéesrégulièrement
et en quantitésuffisantepar I'alimentation.
Les vitaminessolubles dans I'eau comprennentles vitamines B, la vitamine C (acide
ascorbiquê),la cholineet la carnitinequi sont des composésessentielsà I'alimentation
des
larves.La vitamineB fonctionnecommecofacteursdans beaucoupde voies métaboliques,
tel
que I'utilisationde l'énergie. La vitamine C est essentielle comme antioxydant et la
sclérotisation
de la cuticulechez les insectes.
Les vitaminessolublesdans les lipidescomprenantle complexedes vitaminesA (B-carotènes
et leurscaroténoidesrelatifs)sont essentiellespendantla formationdes pigments(coloration).
Protéines: Tryptophane
(g);
; Thréonine(g); lsoleucine(g); Leucine(g); Lysine(G);Méthionine
Phénylalanine(g);
Valine (g); Arginine(g); Histidine(g); Cystéine;Alanine;Acide
aspartique;Acideglutamique;
Glycine;Proline;sérine.
Lipides : Acidesgras saturé(g); Ac.grasnon insaturé(g);Ac.graspoly insaturé(g); Cholestérol
(mg);stérole
Glucides:arnidon,glucose,saccharose,
lactose;
Sets minéraux: Calcium(mg);Fer (mg);Magnésium(mg);Phosphore(mg);Potassium(mg);
Sodium(mg);Zinc (mg);Cuivre(mg);Manganèse(mg);Sélénium(mg).
Les
lépidoptères(Entomologie): Les lépidoptères constituent un
ordre d'insectes
holométaboles.
Leur larve est appeléechenille,leur nympheest appeléechrysalideet leur
imago est appelé papillon. Les lépidoptèressont classés en différentesfamilles, parmi
lesquelles
on trouvepar exemple: Saturniidae,
Hesperiidae,
Sphingidae,
Papilionidae,
Pieridae,
Nymphalidae,
Lycaenidae,
Geometridae,
Notodontidae,
Arctiidae,Noctuidae...
C'est un lnsectequi a quatre ailes couvertesd'une poussièreécailleuseet une trompe roulée
en spirale,qui subissentdes métamorphoses
complèteset dontla larvese nommechenilleet la
nymphe chrysalide.Les papillonssont des lépidoptères,ils appartiennentà I'ordre des
phylogénétiquedu vivant,
lépidoptères(GuillaumeLecointre,Hervé Le Guyader, Classification
Belin, 2001. http://fr.wikipedia.org/wiki/Arth
ropode).
314
3. L'influencede la températuresur les composantsde la
diètedurantla cuisson
La cuissonà fortetempératurealtèreet modifiela structuredes aliments.
- de 40"C à 75'C : toutesles diastases(fermentsenzymatiques)
disparaissent
- de 60"C à 75'C : disparition
de la vitamineC
- de 70"C à 100'C et au-delà: hydrolysedes protéines
- de 90"Cà 95'C : destruction
des vitaminesA, B et E
- autourde 100"C: pertedes minérauxet oligo-éléments
- de 110'C à 120"C: oxydationdes vitaminesliposolubles
A et D
- à 120"Cet plus:destruction
des lipidesen acidesgraset
des ultimesvitamineset dissociation
puisen eau et goudronsavecformationd'acroléine
et de benzopyrène.
glycérines,
cancérigène
- Stérilisationpar la chaleur (procédé UHT): 130"C à 140" C en quelquessecondes,puis
inactivel'acideascorbique.Les protéineset lipides
immédiat.La stérilisation
refroidissement
sontdénaturés.
- Appertisation: Conditionnement
dans un récipientétancheaux liquides,aux gaz et aux
Traitementpar la chaleurà 115 -120" C pour une duréequi dépendde
microorganismes.
I'aliment.
- Pasteurisation:désigneun traitementthermiqueentre 63'C et 65'C (pasteurisation
basse)
haute)pendantau moins30 minutes.
ou 70'C et 95" C (pasteurisation
315
4. Rôledes nutrimentspour les insectes
- Protéines:Les protéinesfibreuses,peu solublesdans I'eau,entrentdans la constitution
de la
charpentede son organisme(élastine,collagène,kératine)et dans la compositionde son
solublesdans I'eau,sensiblesà la chaleuret aux milieux
squelette.Les protéinesglobulaires,
au maintiende la vie cellulaire(enzymes,
acideset basiques,assurentles activitésnécessaires
dans un grand nombrede cycles
hormoneset anti-corps).Les acidesaminésinterviennent
indispensables
à la vie:formationde l'urée,cyclede Krebs,etc.
biochimiques
digéréspar les insectes;
ou polysaccharides
Les glucides: Composantsde glycoprotéines
(chitine)et le glycogènepermetde stocker
de la cuticulepar le polysaccharide
Construction
l'énergie.
(stérols),des
des cellulesmembranaires
Les lipides: Chez I'insectepermetla construction
hormones, de sources d'énergie, et comme matière structurale(squelette carboné).
pourl'ATP.
Phospholipide
317
5. Rôledes nutrimentsdansla diète
Protéine: Apporteles aa et favoriseles réactionsenzymatiqueset de synthèse.Les protéines
constituentla majeurepartiede la nourrituredes insectes.Les protéinessont les constituants
majeursdes cellulesbiologiques.Elles leurs donnentla forme et la structureexigées.Elles
jouentun rôleessentieldansle métabolisme
de la cellule.
et I'oxygène
Glucide: Composésorganiquesnaturelsou artificielsdans lesquelsI'hydrogène
sont combinésavec le carbone.La plupartde ces composésont pourformulebruteC,,(HzO)r.
la dextrine,la celluloseet le glycogène.
Apportedansla diète,le glucose,(sucre,l'amidon),
Lipide:Apporteles acidesgras,le glycérolet le stérol dans la compositionde la diète.
319
6. Caractéristiques
de Ia dièteet conditionsd'un bon élevage
Le pH: DétermineI'aciditéou l'alcalinité
de la diète.lnfluencela saveur,le controlmicrobiens,
dans la diète.Transitdes
l'oxydation,
la détérioration
hydrolytique
et la solubilitédes nutriments
insectes:
9-10t0.1 Diète:6,3-6,7+0,1.
Photopériode:L'alternance
régulièreet la duréedes jours et des nuitsau coursdes saisons
Ceci
déclenchechez les insectesdes réactionsdont I'ensembleconstituele photopériodisme;
influencela croissance,
le développement
postembryonique
des insectes;Pourles insectes:16:8ou 18:6h.
Température:Déterminele chaud et le froid de la diète et d'un milieu;lmportantpour le
métabolisme
des insectes;êtreadaptéaux conditions
d'élevagede la larve;éviterla croissance
microbienne.
Diète:25 à46"C; Préparée:70-80"C;Insecte:15-25.
321
7. Le coût des ingrédients
Tableau1 : Le prix des différents ingrédientsde la diète
Ingrédients
Prix($)parg
Poids(g)
Prix($)/Kgdiète Sources
Agar
251.6
2000.0
1.80
Labmat
Farinede soja
3.85
500.00
i77
Métro
Extraitde levure
101.61
1000.00
2.34
tcN
Méthylep-hydroxbenzoate
173.65
500.00
0.52
BDH
acideAscorbique
70.1
0
2000.00
0.08
Labmat
Sucrose
38.40
2000.00
0,35
Labmat
Mixturede selWesson
310.30
5000.00
0.46
Sigma
Germede blé
81.24
45400.00
0.06
tcN
Huilede lin
20.98
2270.00
r\^a
rcN
VitaminesVanderZant
913.80
5000.00
1.46
Sigma
8 . 3 8$
Total/kg
Source:Brar et al.. 2008
323
I : Productionde la diètestandardde Biotepp.lnc.
o Modede préparation
1-5min
I'agardansI'eaubouillie
Dissoudre
à 70'Get aiouterde la Farinedesoja
Refroidirle mélange
_+le germede blé,+ Extraitde levureou les rejetsen remplacement
Minéraux
et M.grasses
dissous
dansl'eaudistillée
deselwesson
Aioutdela mixture
letouten5-10min
delinà 70"Cet mélanger
et de I'Huile
Vitamines
Vanderzant
lesucrose
et lavitamine
Dissoudre
dansI'eaustérilisee
aqentsantimicrobiens
I'acide
ascorbique
Méthyl-Para-Hydrorybenzoate,
95%
dissous
dansSmld'alcool
pâtesemi-liquide
tiède(50-55'C)letoutà température
Mélange
sousformedegâteau
la diètesesolidifie
FigureA-5.1: Modede préparationde la diètestandard
325
Aspect microscopique des æufs et des larves
Figure A-5.2: Microscopieélectronique(x 40) des æufs et des larves de la PP : a) Lots d'æufs après pontes;
b) Gufs éclos; c) (Eufs non éclos- présencede larves; d) Larve mature.
Aspect visuel des diètes et des stades d'évolution ds la PP
POM
Standard
EUA
Chrysalide
EMB
Figure A-5.3:Aspect visuel des différentesdiètes produites;
BSM : diète à base de boue de jus de pomme comme agent nutritif; EMB : diète à base des eaux usées de
microbrasseriecomme agent nutritif; EUA : diète à base des eaux usées d'amidon comme agent nutritif
327
AnnexeVl
Notes
Présentation
des sites et définitionsdes eaux
uséeset des bouesd'épuration
329
des échantillons
1. Présentation
des sitesde prélèvements
1.1EauxuséesAgroindustrielles
d'amidon
Eauxuséesde I'industrie
Pointde prélèvement
des eaux
pH
DCO: 8170m9/L;
Digesteur
anaérobie:MES: 5,159/L;
7 , 7 ! 0 , 15; 8 t 1 ' C
du méthanesert d'énergie
Production
pourle fonctionnement
de l'usine
Ajoutd'eaupour
Masquerl'odeur
MES: 4,41
aérobie:aérateursans polymères;
Digesteur
g/L;DCO: 6310mg/L; pH : 7t0,1
anioniques;
débit90 m3/h;
100ppmde polymères
Flottatteur:
quelque
la
soit
saison
la T'est stableà 37 t1"C
Retourau digesteur
anaérobique
desEauxUsées
Usinedestraitements
Figure A-6.1 : Schéma de production des Eaux Usées d'Amidon (EUA) prélevéà I'industrie ADM de Montréal.
331
Citernede Brassagede 1000 l: Mélangedu Malt, houblon,
fruits à 65oCet ébullitionà 75'C
Cuve de fermentation5001; ajout de levures
t-t\\
,-aê--a
Point de prélèvementdes eaux
.'
\ -- - - - - - - - -uséesà pH 4,5 et à 8oC
---ea22
Collectedeseauxuséespour le prétaitement
Rejetévers le réseaud'assainissement
de la mairie pour être acheminé
vers la stationd'épurationdeseauxuséesdu Québec
FlgureA€.2 : Schémade prcductlondes eauxuséesde micro-brasserie
332
-t
.
Fermentation
en culturesolide
Ajoutdesécaillesde riz
Déchetssolidesde jus de pomme: Applepomace
Déchetsliquides: Boues
Fermentation
en cultureliquide
Figure A-6.3 : Schéma de production des eaux usées de pomme
333
1.2 Boues Secondairesde la Municipalité(BSM)
Cetéchantillon
est prélevéà la stationd'épuration
de Québec-Est
de typebiofiltration.
1
1
1
MES:27100kgjr
DBOs:
25600kgjr
m31r
débit:231000
pluviales
Eauxuséesdomestiques,
agricoles,
et indubtrielles
Traitementprimaire:dessablage,
dégrillage,
déshuilage
Traitements
secondaires
ou biologiques
--t\\
----
\
RejetdansI'environnement
: le
fleuve
Pointde prélèvement
des
boues
Retourversle digesteurdu traitement
Figure 46.4 : Schéma de production des boues d'épuration de BSM
334
2. Définitiondes eauxuséeset des bouesd'épuration
Boues=95% Eau + 5% Matièressèches(De Jonget Staelens,2003)
Matièressèches= 130%- 50%)Organique+ (70%- 50%)Minérale
d'uneeau uséedomestique
Composition
Eau usée= 99,9o/oêàtJ+ Solides0,1 %
+ Inorganique
30%
Solides= OrganiqueT0o/o
+ 25 % Glucides+ 10 %Lipides
Organique= 65%Protéines
335
3. Méthodede calculstatistique
aveclaquelle,il est possiblede prévoirla valeur
Analysede la régression:méthodestatistique
d'une variableen étudiantsa relationavec une ou plusieursautresvariables.Cette relation
(http://www.stacan.ca).
s'exprimeau moyend'uneéquationde régression
qui examineles différences
entreau moinsdeux
Analyse de la variance: Méthodestatistique
que ces
de rejeterl'hypothèse
moyennesde groupesde sujetsafinde déterminerla pertinence
(Hypothèsenulleou Ho).Ellefait appelau test de Fischer
ne sont pas significatives
différences
et aux valeursde probabilité(p) associées.La variance(ô2)est calculéeavec le carré de la
somme des déviationsde chaquerésultat(y,) par rapportà la moyennedes résultats(m),
2/n.
diviséspar le nombretotalde résultatsn (Boxet a/.,1976).ô2=S (y,-m)
à l'écarttypeou l'erreurstandard.
La racinecarréede la variancecorrespond
Goefficient de détermination (R2): Mesure de la variabilitéde la réponsed'un modèle
Plus la
et leursinteractions.
polynomialpouvantêtre expliquéepar les facteursexpérimentaux
de la réponsepar le modèlepolynomial.
valeurest prochede 1, meilleurest la prédiction
La formulesuivantepermetde calculerR2: R2=1-(SErésiouerre/SE
totare)
sollme totaledes écarts.
SE résiduele=
sommedes écartstypes résiduels,SE1q131s=
obtenuspar la
de variationdes résultatsexpérimentaux
Erreur de la méthode : pourcentage
Dans ce travail,I'erreurde la
méthodedont le degré do.nneun aperçude sa reproductibilité.
méthodea été mesuréeavec la moyenne(m) et l'écart type des résultats102;Oe 30 essais
individuelssuccessifssur le même échantillon,dans le même laboratoire,avec le même
et durantle mêmejour. Sa formuleest: Erreurde la méthode(%)= (m/ô2)x
expérimentateur
100.
337

Télécharger - Espace INRS

Transcription

Documents pareils

Arlequin dans sa boutique Sur les marches du palais, Il enseigne la

Aurore B - Agence Meltin`Cast

ARIEL PINK

Bio CPPP en PDF - Chilly Pom Pom Pee

.----::J • Ambiance Le carnaval des pom pom girls pepines `

horaires fam fit rentrée au 7_7_2010 - A5

HDM17 Documentation

Feb. 14. 2007

Soirée Pom Pom @ Palace Café, Lille - SONO Polytech