Transformation

Dans le Tableau canadien des ingrédients des aliments du bétail (TCIAB; Règlement sur les aliments du bétail), les larves de mouches soldats noires (séchées ou leurs huiles) sont listées comme des aliments pouvant être servis au bétail. Ces produits doivent cependant respecter certaines conditions parmi les suivantes : 

-Les larves doivent être élevées sur un substrat acceptable pour la production d’aliments qui répondent aux critères nutritionnels et de salubrité pour le bétail. 

-Elles doivent être nettoyées de façon à être exemptes du substrat de croissance. 

-Les larves récoltées doivent subir un traitement thermique et les produits qui en découlent ne doivent pas contenir de microorganismes indésirables. 

Les insectes comme les larves de mouches soldats noires sont généralement élevés à même leur substrat alimentaire. Pour le consommer, elles s’y déplacent et leurs surfaces externes peuvent s’en trouver contaminées. Le substrat, une fois ingérée se retrouve aussi dans le tractus digestif. Ainsi, en plus d’un nettoyage en surface des larves, une étape de purge pourrait être requise pour permettre l’évacuation du contenu gastro-intestinal préalablement à leur transformation. En effet, la composition et la présence du substrat alimentaire dans les produits d’insectes vont affecter leur qualité (Hosseini et al., 2020). 

Suivant la récolte, les insectes peuvent être soumis à un jeûne préabattage. De la sorte, le contenu du tractus digestif est évacué sans que les insectes n’ingèrent davantage d’aliments. En productions animales, cette méthode est utilisée pour réduire les risques de contaminations à l’abattoir, mais aussi améliorer le bien-être des animaux pendant le transport. Un jeûne préabattage d’une durée adéquate peut donc améliorer la qualité de la viande. Mais qu’en est-il chez les insectes? 

Dans une étude Hosseini et al. (2020), des larves de mouches soldats noires ont été soumises à un jeune préabattage. Les conditions environnementales ont influencé l’efficacité de la méthode. À des tes températures faibles, sous 10 degrés Celsius, la vidange du tractus s’est avérée incomplète malgré un jeûne de 72 heures, correspondant au temps médian d’évacuation chez cette espèce. L’immersion de larves dans l’eau, sur une période de 6h, suivant un jeûne de 48 heures s’est avérée la méthode la plus efficace (Hosseini et al., 2020). Dans une autre étude réalisée cette fois à partir de ténébrions meuniers, les larves ont été soumis à des jeûnes de 24 et 48 heures puis rincé 1 minute à l’eau distillée. Il n’en n’a résulté aucune amélioration significative de la qualité microbiologique des larves de ténébrions frais (Wynants et al., 2017). Larouche (2019) a aussi montré qu’une période de jeûne de 96 heures ne permet pas de réduire les charges microbiologiques des larves de mouches soldats noires.  De plus, un jeûne prolongé, malgré ses avantages, nuit à la qualité nutritionnelle des produits d’insectes. En effet, même si les larves n’ont pas accès à de la nourriture, elles continuent d’utiliser leurs réserves métaboliques pour se mouvoir et remplir leurs besoins physiologiques. Il convient donc d’optimiser la durée de jeûne pour limiter cette dégradation.  Des traitements thermiques comme le blanchissage et le séchage doivent aussi être appliqués pour contrôler efficacement les risques microbiologiques. 

Des farines peuvent être produites à partir d'insectes pour ensuite être directement commercialisé ou encore intégré à d'autres préparation tels que des moulées pour animaux ou des produits de boulangerie.

Produire la farine d’insecte implique des étapes de transformation additionnelles à la production, qui peuvent entraîner des conséquences sur l’intégrité chimique et les propriétés microbiologiques du produit final. L’objectif premier de la transformation est d’assurer la salubrité des aliments, cependant il ne faut pas négliger les standards de qualité et les attentes des consommateurs.

Une farine homogène peut être obtenue en broyant les insectes entiers. Les insectes utilisés peuvent être frais ou avoir subi un traitement; les insectes blanchit vont faire un broyage humide et les insectes séchés vont faire un broyage à sec. Au niveau industriel, l’approche par broyage humide est préférée car le produit est fluide et donc plus facile à manipuler dans la chaine de production. Toutefois, les produits humides sont plus propices à la croissance de microorganismes et doivent donc être maintenu à 4°C. Leur qualité se dégrade aussi avec le temps, ils doivent donc être utilisés rapidement. Le broya humide peut être séché pour obtenir une poudre et améliorer sa conservation. Les méthodes de séchage du broya humide sont le séchage par pulvérisation, qui donne un produit homogène mais incompatible avec les taux élevés de gras, et le séchage par séchage au tambour, résultant en un produit plus hétérogène et de moins bonne qualité nutritive. Le broyage sec produit une poudre sèche qui se conserve plus longtemps à température pièce.

La composition et la qualité de la farine peuvent être manipulés par des traitements. Les insectes peuvent être dégraissés par l’extraction du gras des insectes par un traitement chimique, physique  ou mécanique. Le choix du type de traitement détermine la composition physicochimique finale et ces caractéristiques sensorielles.

Plusieurs méthodes ont été mises au point pour optimiser l’extraction lipidique des cellules animales en fonction du type de lipides et de tissus ciblés. Traditionnellement, l’extraction des lipides débute par le traitement des substrats de façon à réduire leur volume (ex. par broyage), à les hydrolyser ou encore à abaisser leur teneur en eau par séchage. Ces étapes favoriseront l’efficacité de l’extraction subséquente en augmentant la surface de contact avec les solvants organiques. Ces solvants organiques permettent d’homogénéiser le substrat larvaire en brisant les liens entre les lipides et autres composés organiques. Selon les types de lipides ciblés, différents solvants peuvent être utilisés. Certains d’entre eux sont formés d’acides gras liés à des esters et des amines. Pour briser ses liens, l’action d’enzymes hydrolytiques, d’acides ou de substances alcalines est requise. Des solvants polaires comme le méthanol et l’éthanol vont plutôt servir à l’extraction de lipides membranaires. Finalement, les lipides à la charge neutre comme les pigments et les cires sont extraits à l’aide d’éther, de chloroforme ou encore de benzène. Une fois la réaction avec les solvants amorcés, une phase aqueuse et une phase organique (comprenant les lipides) se formeront. La phase aqueuse sera retirée avant de procéder aux retraits des contaminants et composés indésirables de la phase organique. En effet, il ne suffit de séparer les gras du reste de la matrice larvaire, il faut aussi s’assurer que le produit en résultant répondent à certains critères de qualité sur le plan nutritif, du goût et de l’apparence en fonction des applications auxquels ils sont destinés. Comme les gras non traités de larves de mouches soldats noires peuvent contenir d’autres composés indésirables tels que des intermédiaires issus de l’oxydation des acides gras ou encore des résidus à l’odeur désagréable et des pigments, il faudra chercher à les éliminer au moment de l’extraction. Finalement, la dernière étape consiste à retirer les résidus de solvants de l’extrait lipidiques par évaporation. Les solvants sélectionnés doivent donc avoir un point d’ébullition suffisamment faible pour s’évaporer aisément.

À l’échelle industrielle, l’extraction lipidique des larves se fait par pressage à chaud (100 ◦C). S’il est possible de presser des larves fraîches directement, cette façon de procéder prolonge les étapes de traitement subséquentes. En effet, il sera ensuite nécessaire de séparer les phases aqueuses et lipidiques formées afin de réduire la teneur en eau des produits issus de l’extraction et la taille des particules. Ainsi, pour faciliter l’extraction, il est préférable de sécher les larves préalablement au pressage.  Cette méthode est similaire à celle utilisée pour la fabrication de beurres et d’huiles à partir de noix et de graines. Dans le cas des larves, les produits en résultant sont un mélange de gras bruts et de tourteaux partiellement dégraissés. Les gras bruts qui en découlent peuvent ensuite être raffinés selon les marchés auxquels ils sont destinés. Pour leur part, les tourteaux générés ont une valeur nutritionnelle améliorée par la concentration protéique résultant de l’extraction lipidique.

Parmi les défis associés à l’extraction des gras de mouches soldats noires, on trouve la réduction des coûts énergétiques. Comme les larves contiennent près de 70% d’eau, leur assèchement préalablement à l’extraction est particulièrement énergivore. La centrifugation de la biomasse larvaire est une stratégie efficace pour réduire la consommation d’énergie associée au séchage en éliminant une partie du contenu en eau (de 30 à 70%) avant de procéder au chauffage.

Les solvants qui sont utilisé pour l’homogénéisation des larves et faciliter l’extraction lipidique constituent aussi une partie importante des coûts (financiers et environnementaux) associés à l’extraction. En ce sens, une méthode d’extraction lipidique avantageuse nommée l’extraction par fluide supercritique a été développée en transformation alimentaire. Elle consiste en la séparation du substrat en phase aqueuse et lipidique en chauffant du CO₂ à de hautes pressions. Cette méthode ne requiert donc pas l’utilisation de solvants chimiques. À la suite de l’extraction, une diminution de la pression permet l’évacuation du CO₂. De la sorte, l’oxydation des produits est limitée et l’extraction de composés sensibles à la chaleur est facilitée. De plus, le CO₂ est non explosif et non-toxique ce qui réduit les risques associés cette méthode en comparaison avec l’extraction par solvant. Toutefois, malgré les avantages qui en découlent, cette méthode est plus difficilement applicable à large échelle vu les installations spécialisées pouvant supporter des pressions élevées qui doivent être mises en place pour permettre son application.

De nombreuses applications agroalimentaires, biomédicales et industrielles peuvent découler de la chitine et du chitosane. À l’heure actuelle, ces composés sont principalement extraits des résidus de crustacés, mais ils peuvent aussi provenir de mollusques, de champignons et d’insectes. L’extraction de la chitine à partir des insectes plutôt que des crustacés est particulièrement intéressante en raison de leur accessibilité et de leur taux de reproduction élevé. De plus, les conditions d’extraction (concentration, température, temps et ratio solution/solide) sont plus modérées chez les insectes que chez les crustacés en raison de leur faible taux de composants inorganiques. (Abidin et al., 2020).

La composition en chitine des insectes varie en fonction de l’espèce et du stade de croissance. Les mouches soldats noires et de ténébrions meuniers adultes vont avoir des taux de chitine similaires, pouvant aller jusqu’à 5% (Mariño-Pérez, R., 2015, cité par Mohan et al., 2020). De même, l’arrangement structurel de la chitine varie selon l’organisme dont elle est issue (Abidin et al., 2020).

Différentes méthodes d’extraction de la chitine peuvent être appliquées. La méthode chimique est simple, efficace et peu coûteuse. Elle consiste à déminéraliser et déprotéiner les composants d’insectes à l’aide des solvants chimiques.  

La méthode d’extraction chimique peut se résumer de la façon suivante (Mohan et al., 2020):

1. Des insectes et composants chitineux tels que des mues sont amassés et préparés. Ils sont réduits en poudre.
2. Les lipides qui y sont contenus sont d’abord extraits par un processus de délipidation. Le rendement lors des étapes d’extraction subséquentes s’en trouvera amélioré.
3. La chitine est déminéralisée à l’aide d’acide chlorhydrique (HCL). Un résidu calcique sera généré, la chitine étant combinée à du carbonate de calcium pour renforcir l’exosquelette.
4. Une solution de NaOH est utilisée pour enlever le contenu en protéine lié aux différents constituants du substrat. La chitine est extraite et résidu protéique est généré.
5. Une étape optionnelle de décolorisation peut être ajoutée pour retirer la pigmentation de la chitine. Pour obtenir un produit sans couleur, plusieurs méthodes peuvent être appliquées dont des lavages à l’alcool.
6. La chitine est ensuite désacétylée à l’aide de composés basiques (NaOH) ou d’acides pour produire du chitosane. Le chitosane est un composé fibreux doté d’une charge ionique positive. Il peut par conséquent se lier à une grande diversité de composé dont des gras, des protéines et des ions métalliques (Abidin et al., 2020)

Toutefois, malgré ses avantages, la méthode d’extraction chimique génère des résidus toxiques dans les eaux usées. Les composés chimiques utilisés peuvent aussi contribuer à l’altération des propriétés physico-chimiques de la chitine. Heureusement, des méthodes alternatives plus écologiques existent pour extraire la chitine, sans avoir recours à des solvants chimiques. Des microorganismes et des enzymes spécifiques peuvent alors entrer en jeu. Par exemple, la fermentation lactique peut s’avérer une méthode alternative à l’utilisation de solvant aux étapes d’extraction minérale et protéique (Jung et al., 2007). De même, une dégradation enzymatique des protéines peut être réalisée (Shigemasa et al., 1994). Des solvants eutectiques profonds, peu toxiques et biodégradables, peuvent aussi remplacer les solvants ioniques conventionnels (Qin et al., 2010). Finalement, des méthodes d’extraction physique de la chitine ont aussi été mises au point. Elles peuvent comprendre l’utilisation de micro-ondes ou d’ultrason, mais requièrent tout de même l’utilisation d’acides et de bases (Abidin et al., 2020).

Les méthodes de stockage des produits d’insectes doivent suivre les mêmes standards de santé et d’hygiène que les aliments traditionnels. Les insectes comestibles peuvent être vendus sous forme i) entière (secs, congelés, pré-cuits); ii) transformée (en poudre ou en pate); et iii) extraits.

La prévention de la contamination des produits stockés est un aspect vital du stockage des produits d’insectes. Les méthodes de stockage doivent être spécifiques au produit. Les méthodes de préservation utilisées avec les insectes comestibles sont entre autres la réfrigération, la congélation, l’emballage avec air, l’emballage sous-vide et l’emballage avec atmosphère modifié (MAP). Pour assurer la stabilité de la composition en gras des produits (éviter l'oxidation), la congélation est la méthode à préconiser. Pour la conservation à température pièce, l’utilisation d’emballages sous-vides opaques sont nécessaires au maintien de la qualité microbiologique, chimique et sensorielle du produit.