DJlliETH ey - ETH E

DJlliETH ey^
These EPFZ No. 8834
Essais d'amelioration de la
microbiologique
et nutritive des aliments a
(Manihot esculenta,
base de manioc
Crantz)
qualite
tenant
compte des habitudes
alimentaires observees
presentee
au
Zaire
a
L'ECOLE POLYTECHNIQUE FEDERALE ZURICH
pour I'obtention du
titre de Docteur
es
sciences
techniques
par
PETER F. REGEZ
Ingenieur
en
technologie
ne
originate
alimentaire
dipl.
EPF-Z
le 22 decembre 1954
de Darstetten et Erlenbach BE
acceptee
sur
proposition
du Professeur Dr. W. Schmidt-Lorenz, rapporteur
du Professeur Dr. M.R.
Bachmann, corapporteur
Zurich
1989
1
SUMMARY
(Manihot esculenta, Crantz) Foods based
Cassava
Quality of
and Nutritional
Microbiological
the
Improvement of
the local
on
Food Habits observed in Zaire
Cassava is
a
major staple crop
vation in the soil have made cassava an
come.
been
In
spite
of the presence of a toxic
developed locally
nutritional
contain little
protein, vitamins,
lem have been
presented
so
with foods rich in
(2) mixing
fermentation. Since
available for poor
and
local
(1)
far:
protein,
the
and
products
are a
have
out of cassava. As to the
prob¬
Three solutions to this
of
they
source, but
good energy
consumption
complementary foods,
(3) improvement of
and foods for
complementary foods
food
processing by
mixing
who suffer from malnutrition, the
people
with little in¬
people
for
processing techniques
often not
are
present research
to examine the pos¬
which could be
acceptable
to the
population.
investigation
tional
they
developing fermentation processes
of
1. Socio-cultural
An
important food
oligo-elements.
aims at the evaluation of traditional
sibility
and the preser¬
cyanide, many traditional recipes
to make several food
of cassava foods,
quality
climate in Africa, Latin
tropical
in countries with
high yield, easy propagation by cuttings
America, and Asia. Its
aspects of
backgrounds
tions, 62% stated that
prohibiting
proverbs, tales
or
According
analysed
sharing. Mixing
consumption
as to
in
30% knew
particular situa¬
purposes than food, and 45%
their nutritional
implications. These
local
processing, preservation,
of cassava,
with cereals and peanuts exists
processing techniques
already
and
of cassava
to observations made in all the 9
use
and 132
vation of common
cassava
people considered
recipes recently,
promoted.
2. Traditional
domestic
cassava
new
in
songs about cassava. 14 proverbs of the LUBA tribe
proverbs explained the availability
should be
adopted
voca¬
capital city of Kinshasa and
cassava was used for other
about cassava have been
food habits, and
food in Zaire
elements: 94% of the
following
their main diet, 63% have
some traditional taboos
knew of
people
a
of various levels of education,
and social environment in the
rural areas revealed the
cassava as
as
cassava
made among 260
regions of Zaire,
recipes for commercial
preparation stages led
roots, cooked cassava,
and fufu, cassava bread
cassava
(chikwangue),
use were
to the
paste,
cassava
70
recipes for
examined. The obser¬
following categories:
cassava
puree,
porridge,
cassava
cassava
cakes,
fresh
flour
cassava
2
semolina
(gari)
compared:
and
cassava
number of
beverages. Different aspects
recipes
region,
per
of the
products
of bitter and sweet
use
were
cassava
tubers, mixing with other foodstuffs, nutritional importance, and shelf life. The
large variety
fermentation
3.
of
recipes showed that
already
and
Counting
the
of
possibility
improving by mixing
and
exists.
characterisation
preparation and storage
of
of cassava
microflora
the
the
during
(chikwangue)
bread
retting (109
g"1 on plate count agar), retted tubers (108 cfu g"1), fresh cassava pulp (108
cfu g"1), cassava pulp after transportation (108 cfu g~1), fresh cassava bread
(<102 cfu g"1), cassava bread after 7 days of storage (109 cfu g"1). Counting of
The 76
samples
taken at the
were
following stages:
water used for
cfu
lactic acid bacteria, of conforms and enterobacteria, and of
culture media showed the influence of each
tion
or
destruction of
of bacteria showed
microorganisms.
a
large variety
fungi using special
preparation step
on
the
multiplica¬
The identification of 146 isolated strains
pulp
in the cassava
Corynebacteriaceae
-
spp. 11 %, Bacillus spp. 12%, Lactobacillus spp. 17%, Micrococcus
Pseudomonas
only
4.
a
spp. 13%, Acinetobacter
spp. 9%
spp. 8%, Moraxella
-
and
few in cassava bread: Bacillus spp. 30%, Micrococcus spp. 70%.
Evaluation of the
to
spp. 30%
improve
use
of brewer's spent
Dried and milled brewer's spent
cassava
leaves with 32.6%
grain
protein
with 32.3%
were
respectively
content could also be
gustation panel
and cassava leaves
compared:
were
protein
incorporated into
tein content of natural cassava bread and bread
and 1% leaves
grain
(chikwangue)
the nutritional value of cassava bread
and dried and milled
cassava
containing
bread. Pro¬
1% of spent
grain
0.7%, 1.1% and 1.0%. Amino acid
improved, but methionine
was still a
limiting factor.
of 40 persons rated natural bread first, bread with
A de-
spent grain
second and bread with leaves last.
5.
Improvement
of the
nutritional
value
mentation with lactic acid bacteria and
Lactic acid fermentation
examined, and strains
were
were
isolated to
as
retted
cassava
a
as
bread
by fer¬
of cassava tubers
was
study the possibility of reducing the pH
improve
identified
L brevis. Studies in
and 1
cassava
fungi
taking place during retting
value of the product which would
isolated strains, 70
of
its
microbiological quality. Out of
Lactobacillus
plantarum,
model substrate showed that the
tubers could not be diminished any
more.
76
3 as L. casei,
pH
value of
Field studies
com-
3
paring
ting
which includes
recipe
a
the
only
reduced not
Among the isolated fungi,
Trichosporon
sp.
-
selected for
foods. It
on
yeasts
proposed
Asian foods, such
source,
quantity
the factors studied
strate
the
-
of inoculum used,
nitrogen
source and
its
was
tested in
model
a
well known and used in
and Mucor indicus,
microsporus,
a
was
content of cassava
simple fermentation process
a
strain, choice of
a
de¬
was
nitrogen
of the medium, and thickness of the sub¬
by
use
microorganisms
the
properties
was
of the traditional
limiting
the
product,
fer¬
a
the amino acid content
improved
13% of maize bran
adding
and 1
Aspergillus sp.,
protein
already
are
R.
the
choice of
-
pH
factor. With reference to the sensory
mentation after
9 Candida spp. and 1
-
and biomass
improve
that strains which
Rhizopus oryzae,
as
ret¬
toxicological considerations, neither
and
would be used. Under field conditions,
veloped. Among
identified
were
3 Penicillium spp., 1
-
production of amylase
organoleptic
retting proved that
without
recipe
to a
but also the fermentable sugars and HCN.
fermentation process to
a
was
10
and 5 moulds
Geotrichum sp. Their
system. Based
retting
pH value,
from 0.9% to 2.4%.
These different
value of
approaches
cassava
foods
to
provided
improving the microbiological und nutritional
evidence
as
to the value and the
processing techniques, the possibilities
the traditional
gating valuable existing solutions, and advantages such
as
or
of
propa¬
limitations of the in¬
additional fermentation step.
corporation
of
Le manioc
(Manihot esculenta, Crantz)
an
importance
improving
of
RESUME
dans les pays
son
adaptation
climat
a
a
tropical d'Afrique, d'Amerique Latine
differents sols et climats,
de culture par bouture et
une reserve
dans la
plante
a son
les
population
a
developpees pendant
sous
manioc et
ses
plusieurs formes.
derives constituent
proteines, vitamines
faible
au
sol,
revenu.
beaucoup
le
Grace
a sa
facilite
Malgre
la presence
de recettes tradition-
des siecles pour rendre cet aliment
En
ce
une
qui
bonne
concerne
source
a
cet aliment constitue
la
con-
qualite nutritive,
energetique,
le
mais leur
et sels mineraux est faible. Trois solutions se
presentent pour couvrir cette deficience: (1) la combinaison
complementaires, (2)
et d'Asie.
rendement eleve,
bonne conservation
d'une substance cyanogene,
sommable
teneur en
a sa
importante pour
nelles ont ete
est un aliment de base tres consomme
melange
du manioc
avec
avec
des aliments
des aliments riches
en
pro-
4
teines,
comme
le
soja,
(3) I'enrichissement des preparations du manioc par
et
fermentation.
L'utilisation d'aliments
but du present travail
ZaTre,
manioc au
rant la
et le
complementaires
portee de la population pauvre, qui
est la
plus
melange
preparations traditionnelles
done ete Pexamen de
a
de
en vue
developper
qualite microbiologique
du
methode de fermentation amelio-
une
et nutritive du
sont souvent hors de
touchee par la malnutrition. Le
produit choisi
et
s'integrant dans
le
systeme traditionnel.
1.
comme aliment au ZaTre
Aspects socio-culturels du manioc
Une
enquete
menee
destruction et de
plusieurs
milieux
de Kinshasa et en milieu rural
sonnes
interrogees, 94%
63% ont
adopte
de
aupres
260
personnes
professionnels
de
niveaux
differents
et sociaux dans la
capitale
revele les elements suivants: Parmi les per¬
a
ont considers le manioc comme leur aliment
principal,
de nouvelles recettes, 30% ont pu citer des interdits et tabous
alimentaires touchant le manioc, 62% ont
alimentaires et 45% ont pu citer des
manioc. Quatorze
proverbes
derives ont ete examines du
proverbes evoquent
la
indique
de vue de leur
disponibilite,
ou
parlant du
parlant du manioc
et de ses
ou
implication nutritionnelle. Ces
la transformation,
habitudes alimentaires et le partage. Sur le
de la farine de mais
chansons
proverbes, fables
de la tribu LUBA
point
des usages du manioc extra-
la conservation, les
plan nutritionnel,
le
melange
avec
la consommation de manioc accompagnee d'arachides
apparaissent avantageux.
2.
Techniques traditionnelles
Une
enqu&e
de transformation du manioc
effectuee dans toutes les
regions du ZaTre
a
permis d'examiner
70
et 132 preparations commercialisees.
categories suivantes: tubercules frais, manioc
preparations pour I'usage domestique
Elles ont ete classees selon les
cuit, pate
(gari)
,
bouillie, farine
et
fufu, pain (chikwangue), puree, gateaux, semoule
et boissons. Les differentes recettes ont ete comparees en fonction de
leur nombre dans chaque
d'un eventuel
melange
region, de I'emploi
avec
des cereales,
de tubercules amers ou doux,
legumineuses
et
fruits, de leur im¬
portance nutritionnelle et de leur conservation. Ce travail a mis
grande diversite des
melange
recettes et la
et de fermentation
possibility
deja existantes.
tfameliorer les
en
evidence la
techniques
de
5
3.
microflore
Denombrement et caracterisatlon de la
la
de
pain de manioc (chikwangue)
du
I'entreposage
et de
preparation
Les 76 echantillons examines ont ete
long
au
preleves
dans les
suivantes de la
phases
rouissage (109 germes g"1 sur gelose nutri¬
tive), tubercules rouis (108 germes g"1), puipe fraiche (108 germes g"1), puipe
transportee (108 germes g"1), pain frais (<102 germes g_1), pain apres 7 jours
de conservation (109 germes g"1). Le denombrement des bacteries lactiques,
transformation du manioc:
de
eau
des bacteries coliformes, des enterobacteries, et des
milieux de culture selectifs
preparation
a
revolution des
sur
souches de bacteries isolees
manioc
-
Corynebacteriaceae
sur
chaque
spp. 11
diversite dans la
grande
des
etape de la
microorganismes. L'identification de
demontre leur
a
champignons
demontre I'influence de
146
de
puipe
%, Bacillus spp. 12%, Lactobacillus spp.
17%, Micrococcus spp. 30% Pseudomonas spp. 13%, Acinetobacter spp. 8%,
Moraxella spp. 9%
-
et leur diversite restreinte dans le
pain:
spp. 30%
Bacillus
et Micrococcus spp. 70%.
4.
Evaluation
de
dreche et
la
des
feuilles de
pain
('amelioration de la valeur nutritive du
De la dreche sechee et moulue contenant 32.3% de
manioc sechees et moulues contenant 32.6% de
pain
dans le
de manioc. Les teneurs
richi de 1% de dreche et du
ment de
pain
en
0.7%, 1.1% et 1.0%. La teneur
degustateurs
de celui enrichi
5.
aux
Amelioration
mentation
La fermentation
manioc
a
prefere
pain
le
de
proteines
proteines
et des feuilles de
organoleptique
a
demontre que les 40
enrichi
pain
nutritive
du
pain
a
la dreche,
produit
de
manioc
se
deroule
pendant
le
afin d'en ameliorer la
modele ont demontre que le
davantage.
pH d'une puipe qui
Sur le terrain,
rouissage
vorise I'abaissement du
pH,
par fer¬
tubercules de
rouissage des
qui pourraient abaisser
qualite microbiologique. Sur
plantarum,
L casei et 1 comme L. brevis. Les essais effectues dans
une recette sans
puis
fongique
ou
ete etudiee en vue d'isoler des souches
etre abaisse
en-
respective-
acides amines augmente, mais la
en
76 souches isolees, 70 ont ete identifies comme Lactobacillus
comme
incorporees
ont ete
proteines du pain naturel, du pain
naturel, suivi du
la valeur
lactique qui
du
de
vue
feuilles.
lactique
davantage le pH
en
enrichi de 1% de feuilles etaient
methionine reste deficiente. L'examen
ont
manioc
de manioc
une
a
subi le
rouissage
recette comprenant le
ont ete comparees. Le
rouissage
ainsi que celui de la teneur
un
a
3
substrat
ne
peut
rouissage
et
clairement fa-
en sucres
fermentesci-
6
bles et
HCN. Parmi les
en
manioc,
10
especes de
Trichosporon
genre
d'amylase
organoleptiques
augmenter la
de souches
qui
ont
et
une
simple
a ete
souche, de la
du substrat
-
fermentation
a
aucune
En
point
dirigee.
ete de
de
vue
a
ex¬
Une fermentation des-
preference
effectuee
et Mucor indicus. Sur le
terrain,
a
en
une
-
partir
Asie:
fermen¬
choix de la
I'epaisseur
et de
ete la source d'azote et son utilisation par les
respectant les criteres organoleptiques d'un produit
connu, une fermentation apres addition de 13% de son de mai's a
augmentation
de
des souches
d'azote, de la quantite d'inoculum, du pH
le facteur limitant
microorganismes.
pain
du genre
3 du genre Penicillium, 1 du
ont ete evaluees du
Parmi divers parametres etudies
developpee.
source
-
et du
et 1
longue tradition dans I'alimentation
une
Rhizopus oryzae, R. microsporus
tation
-
puipe
Candida
toxicologiques,
proteines
teneur en
deja
de la
du genre
et de la formation de biomasse. Sur la base des
aminees n'a ete retenue pour
a
9
et 1 du genre Geotrichum
Aspergillus
de leur secretion
tinee
-
et 5 especes de moisissures
-
considerations
champignons isoles
levures
de la teneur
en
acides amines,
sans
permis
tryptophane, de
une
0.9%
a
2.4%.
Ces demarches
tive des aliments
1. la valeur et
en vue de
a
^amelioration de la
qualite microbiologique
et nutri¬
base de manioc ont mis en evidence:
I'importance
du
systeme traditionnel de transformation
et de con¬
sommation du manioc
2. diverses
possibilites
d'amelioration
ou
de
propagation
de recettes
nues
3. les
avantages
et limites de I'introduction d'une fermentation
dirigee.
deja
con-