Technique

Publié le 24/11/2022

Situé en plein cœur du parc d’innovation d’Illkirch-Graffenstaden, le laboratoire d’analyses Twistaroma décortique depuis 2011 la composition aromatique de différents produits, notamment du houblon. D’abord pur, et désormais après brassage et fermentation dans des minibières. Une technologie porteuse de nombreuses autres applications et d’alléchantes découvertes sur ce que les arômes disent des produits qui les renferment.

Telle une alvéole au sein d’une ruche, le laboratoire Twistaroma a ses locaux au sein de l’École supérieure de biotechnologie de Strasbourg (ESBS), elle-même située au cœur du parc d’innovation d’Illkirch-Graffenstaden. Sur quelques mètres carrés, l’équipe de huit personnes est un concentré de matière grise, de savoir-faire et de technologies. Leur spécialité : décortiquer les composés volatils, responsables des arômes, de tous types de matières premières, avec des applications en agroalimentaire, cosmétique ou encore pharmacie et médecine. Solène Dubs, ingénieure en phytochimie analytique, membre de l’équipe de Twistaroma depuis 2021, procède au tour du propriétaire. « Ici, vous avez un GC-ToF-MS ». Comprendre un chromatographe en phase gazeuse (GC), couplé à un spectromètre de masse (MS). Le premier permet de séparer les molécules en les faisant passer dans une colonne. Le second de les identifier en les fragmentant. Particularité de cet outil, il est couplé à un olfactomètre : « Nous pouvons donc d’une part, identifier une molécule grâce au spectromètre. Et de l’autre, lui attribuer une odeur. Cela nous permet de dire quelle molécule est responsable de quelle odeur dans un produit », explique Solène Dubs. Sentir une odeur, c’est une chose. Mettre un mot dessus en est une autre, et cela nécessite un certain entraînement, précise l’ingénieure. De l’autre côté de la paillasse trône un autre GC-MS, cette fois couplé à un appareil qui permet de détecter les thiols. « Ce sont des molécules très difficiles à détecter, car elles sont très vite oxydées et dégradées. Or, elles sont intéressantes car elles apportent des arômes particuliers, notamment dans le vin et la bière ». Twister les arômes avant de les analyser Mais avant de pouvoir analyser les échantillons, il faut les préparer. « Nous travaillons beaucoup avec des twister, qui ont donné le nom à l’entreprise », raconte Solène Dubs, en s’emparant d’un petit tube contenant un barreau métallique encore plus petit : c'est un twister. Celui-ci comporte une phase qui lui permet d’adsorber les molécules volatiles. Dès lors, il suffit de le plonger dans la matière à analyser pour qu’il se charge des molécules qu’elle contient. Celles-ci sont ensuite chauffées, pour qu’elles se désorbent du twister, puis à nouveau refroidies pour qu’elles se fixent à l’entrée de la colonne du GC, dans laquelle elles migrent en fonction de leur point d’ébullition, portées par de l’hélium. Parmi les matières analysées par Twistaromara, le houblon figure en bonne place. En effet, le laboratoire travaille depuis sa création à la caractérisation des arômes des houblons alsaciens avec le Comptoir agricole. Une collaboration qui a donné lieu à des publications scientifiques, et qui a permis d’affiner les connaissances sur cette plante emblématique du terroir alsacien. Ainsi, Twistaroma a participé à l’établissement de la carte d’identité aromatique de différentes variétés de houblon, et à la création d’une base de données qui référence près de 400 molécules. À ce jour, les profils aromatiques de quelque 150 variétés de houblon ont été analysés, d’abord sur du houblon pur, puis dans des minibières.   Du matériel petit mais costaud En effet, l’élaboration de la bière fait intervenir différentes étapes (brassage, fermentation…) susceptibles de faire évoluer les arômes des houblons. Pour mieux connaître comment les composés aromatiques du houblon évoluent dans les bières, Solène Dubs a imaginé et créé une plateforme de minibrassage et de minifermentation, baptisée Ambers (pour Automated Mini Beers Screener), qui repose sur un passeur d’échantillon modifié. Toutes les étapes du brassage sont respectées, mais à plus petite échelle : les tubes contiennent 3 g de malt, 5 ml d’eau, 20 mg de houblon, 0,5 g/l de levure… Durant l’étape de fermentation, les tubes sont régulièrement pesés et du CO2 est prélevé. Une opération qui vise non seulement à éviter que les tubes explosent sous la pression du gaz, mais aussi à vérifier que la fermentation a bien lieu, et à détecter le plateau d’émission de CO2, qui signe sa fin. Des twister sont ensuite déposés dans chaque minibière afin d’en capter les arômes et de les analyser par GC-ToF-MS. Enfin, les résultats obtenus subissent une analyse statistique pour s’assurer de leur robustesse. Une étude pilote a été menée pour étudier l’effet de cinq variétés de houblon sur les bières obtenues, tous autres paramètres égaux par ailleurs. Les résultats obtenus permettent d’affirmer que 86 composés sont présents à des teneurs significativement différentes entre les bières, et que certains sont très liés à la variété de houblon utilisé. Ainsi, le Butyl 2-methylbutanoate est retrouvé significativement en plus grande quantité dans les bières brassées avec la variété de houblon Barbe Rouge. Les résultats ont aussi été soumis à une analyse en composantes principales (ACP), qui a permis de clustériser les minibières par groupe de similitudes de profils aromatiques. Des travaux qui ont permis de démontrer que les variétés peuvent être séparées en fonction de leur pays d’origine, qu’Aramis et Strisselspalt sont proches... Enfin, les liens entre des caractéristiques aromatiques et physiologiques ont pu être mis en évidence. Ainsi, les variétés riches en sélinènes présentent une bonne tolérance au mildiou et à l’oïdium. Des applications en viticulture « Ces travaux menés en partenariat avec le Comptoir agricole ont fait preuve de concept. Ils ont permis de démontrer que les outils et les méthodes de Twistaroma fonctionnent », souligne Damien Steyer, fondateur de l’entreprise. En effet, en manipulant quelques millilitres de bière et milligrammes de houblon, il a été possible d’établir que les variétés de houblon présentent des profils aromatiques différents, et qu’ils évoluent au cours des processus de brassage et de fermentation : des molécules sont similaires, d’autres sont modifiées, si bien que les signatures olfactives des variétés de houblon évoluent entre du houblon brut et dans la bière. Une fois le concept validé, les travaux vont se poursuivre. Il s’agit de vérifier que les résultats obtenus en version miniature se vérifient à plus grande échelle, en répétant ces analyses sur de plus grands volumes de bière. De réaliser les mêmes analyses sur quelque 150 variétés de houblons avec pour objectif d’identifier les marqueurs génétiques des composés aromatiques afin d’accélérer la sélection de nouvelles variétés de houblon. En outre, les autres paramètres qui influencent les arômes de la bière (types de malt, souches de levure, températures et durées de brassage…) peuvent également faire l’objet d’investigations. Enfin, d’autres produits peuvent être passés au crible des appareils de pointe, notamment le vin, pointe Damien Steyer, également docteur en sciences de la vie, et dont la thèse portait sur les arômes du vin. Il est en effet possible d’investiguer l’effet des cépages, des millésimes, des levures, des terroirs et notamment des types de sols sur les profils aromatiques des vins.

Cultures d'hiver

En avance toutes

Publié le 23/11/2022

À la faveur d’un automne doux et arrosé, les cultures d’hiver ont bien poussé, avec leur cortège de ravageurs et d’adventices. Les agriculteurs font en sorte que les premières soient en avance sur les seconds en sortie d’hiver. Les éleveurs, eux, ont pu profiter du reverdissement inespéré des prairies pour récolter, enfin, de l’herbe. Mais pas de quoi combler le déficit.

Après un été sans eau et très chaud, le retour des pluies en automne, accompagnées de températures qui sont restées douces, s’est traduit par une pousse vigoureuse des cultures d’hiver. « Les colzas ont bien poussé. Mais la douceur est aussi favorable aux insectes, principalement des altises et des charançons du bourgeon terminal », pose Jean-Louis Galais, responsable de l’équipe grandes cultures à la Chambre d’agriculture Alsace (CAA). Les conditions météorologiques ont un double effet, favorable au développement des plantes et à la persistance des insectes ravageurs. « La question est de savoir qui va gagner », poursuit le conseiller, qui est plutôt confiant sur l’issue du combat qui oppose le colza à ses ravageurs. En effet, les colzas ont l’avantage de leur développement, qui réduit d’autant la nuisibilité des insectes. Ils bénéficient aussi des soins des agriculteurs : « La plupart des colzas ont fait l’objet d’une protection. » L’arrivée de conditions plus hivernales sur des colzas aussi développés peut-elle être préjudiciable ? Pas vraiment, estime Jean-Louis Galais. « Il y a un peu d’élongations, donc un risque de perdre ces tiges qui deviennent sensibles au gel en cas de froid. Mais comme les colzas sont bien implantés, ils pourront compenser sans soucis en mettant en place des ramifications. » Ces conditions automnales poussantes devraient aussi avoir un impact positif sur la fertilisation : « Plus les colzas sont développés, plus ils ont absorbé d’azote et donc moins il y en aura à apporter au printemps. » Et, même s’il gèle et qu’il y a des pertes de feuilles, « la moitié de l’azote contenu dans les feuilles gelées serait remise à disposition de la culture ». Des blés très tallés Alors que les semis de céréales d’hiver s’achèvent, les plantes issues des semis les plus précoces sont déjà bien développées. Comme pour les colzas, les ravageurs ont également profité des conditions climatiques. Des pucerons, potentiellement vecteurs de jaunisses, ont été observés. « Il y a de plus en plus de variétés d’orges tolérantes et, vu les conditions, la plupart des parcelles ont été protégées. » Le risque d’assister à une flambée de jaunisse est donc limité. Idem pour la septoriose. Les conditions sont peut-être favorables à la constitution d’un inoculum significatif. Mais son expression, ou pas, dépendra des conditions météorologiques en sortie d’hiver.   Les levées des céréales d’hiver ont été rapides et régulières. Celles des adventices aussi. Mais « les agriculteurs ont géré, avec des traitements adaptés », rapporte Jean-Louis Galais. « En Alsace, contrairement à d’autres régions, nous sommes quand même rarement en difficulté, il y a toujours une solution à mettre en œuvre », poursuit-il. Autre caractéristique de ce début de cycle : les blés tallent pas mal. Avec le risque, si l’hiver est clément, d’avoir « de véritables prairies » en sortie d’hiver. À ce moment-là, il faudra freiner les blés, sinon, « ils risquent de ne pas tenir debout, et il n’y a aucun intérêt à favoriser la pousse de tiges qui ne donneront pas grand-chose », pointe Jean-Louis Galais. La stratégie généralement employée pour modérer une végétation exubérante consiste à faire l’impasse sur le premier apport d’azote. Soit à couper l’herbe sous le pied du blé !

Voyage d’étude « Eau et agriculture de montagne » à la ferme du Krameterhof en Autriche

Épisode 4 : À la source

Publié le 10/11/2022

Face au régime sec auquel est soumise l’agriculture de montagne d’étés en étés, le Parc naturel régional des Ballons des Vosges s’est emparé de la problématique et a organisé un voyage d’étude en Autriche, à la ferme du Krameterhof, réputée notamment pour sa gestion de l’eau. Dans ce dernier épisode, partez sur la piste des sources.

« Les veines d’eau n’existent pas », pose Josef Holzer, en guise d’introduction à ce dernier volet de la formation. « La montagne est pleine d’eau partout, et en trois dimensions. Cette eau souterraine provient des précipitations qui se sont infiltrées et qui se déplacent sous l’effet de la gravité, en suivant des chemins préférentiels, qui dépendent de la constitution du sous-sol, composé de strates plus ou moins étanches, de fissures qui les connectent… » Une source n’est donc pas un point, mais la partie émergée d’un volume d’eau dans la roche, sa résurgence. « Alors qu’en plaine il suffit de creuser à la bonne profondeur pour trouver de l’eau dans une nappe, en montagne, c’est plus compliqué : l’eau est plus ou moins facile à atteindre en fonction des couches de matériaux », poursuit Josef Holzer. Mais lorsqu’elle affleure à la surface pour former une source, elle est alors relativement facile à trouver, car elle laisse des indices derrière elle : « Sur des millénaires, l’eau qui affleure laisse des traces. » La matière humide étant globalement plus instable que la matière sèche, les sources créent des zones de rupture qui sont particulièrement intéressantes à explorer. Pour les détecter, rien de tel qu’une bonne vieille carte topographique, ou encore les cartes géologiques, qui renseignent sur la nature du sous-sol, l’idéal étant de superposer et croiser ces informations. « C’est souvent à la jonction de couches perméables et imperméables que se nichent les sources », souligne Josef Holzer. Certaines sources ne sont visibles ni sur une carte, ni même à l’œil nu, comme des cuvettes sur une pente, car elles sont masquées par de la végétation. Mais elles ont un impact sur leur environnement. Il faut éduquer notre œil à les voir. Ainsi, la présence d’eau peut se détecter à une signature végétale, à la présence de fourmilières, dont les habitantes apprécient la stabilité de la température induite par la présence d’eau. En effet, l’eau affiche toujours une température positive, une propriété qui peut aussi être utilisée pour les détecter : c’est à proximité des sources que la neige fond en premier. Aussi, Josef Holzer estime qu’il n’est de loin pas toujours nécessaire de faire appel à un sourcier, « même s’il y en a de très bons », mais « avec un peu de bon sens et d’observation, il est souvent possible de trouver une source soi-même ». Trouver, caractériser et capter l’eau Une fois l’eau trouvée, Josef Holzer incite à l’analyser, ce qui passe par la prise de mesures : température, conductivité, dureté, pH… « C’est simple, pas cher, et cela permet de déterminer à quelle sorte d’eau on a affaire, notamment s’il s’agit d’eau superficielle ou souterraine. » La température de l’eau, par exemple, est riche d’enseignements, notamment sur l’origine de l’eau : « Sa température correspond à la température moyenne de l’aire du bassin-versant dont elle est issue. Et plus l’eau rejaillit des profondeurs, plus sa température est proche de cette température moyenne. En outre, plus sa température est constante, plus elle vient des profondeurs. Alors qu’une température fluctuante signe de l’eau de surface, rapidement influençable par la température de l’air extérieur. » Josef Holzer va plus loin : « Si la température de l’eau est inférieure à la moyenne de celle du bassin-versant où elle est captée, c’est qu’elle vient d’un bassin-versant situé en amont, où il fait plus froid ». L’eau trouvée et analysée, il faut encore savoir la capter. « Les sources sont souvent captées au mauvais endroit, c’est-à-dire là où c’est humide. Il faut la capter dans le sec, car c’est là qu’elle coule : là où c’est humide elle stagne et se mélange au sol. Or pour bénéficier d’une eau pure et propre, il s’agit de capter la source en profondeur, dans un matériau stable. » Pour illustrer ses propos, Josef Holzer guide le groupe vers une source qui coule à la surface d’une couche imperméable constituée d’argile. « On ne veut pas de cette eau, car c’est de l’eau de ruissellement. Par contre, l’eau située sous cette couche imperméable nous intéresse. C’est donc cette couche qu’il faudrait atteindre en perçant un trou jusqu’à la roche stable. » Pour inciter l’eau à s’écouler du réservoir, il faut ensuite insérer dans la cavité un tuyau de captage, percé à l’image d’un drain, long de parfois plusieurs mètres, et auquel il faut imprimer une légère pente. Quelques dizaines de mètres plus haut, Josef Holzer s’arrête devant un réservoir de captage, et l’ouvre sur une eau claire qui clapote. Il explique la cheminée d’aération, les deux couvercles, intérieur et extérieur, le tuyau d’évacuation muni d’une crépine, le trop-plein… Il s’agit d’un ouvrage fraîchement réalisé : à proximité, l’herbe repousse à peine. La prochaine étape, purement esthétique, consistera à l’habiller d’un coffrage en bois. Josef Holzer envisage de créer deux captages similaires, et de les faire converger dans un réservoir qui servira à alimenter sa famille. « Le débit obtenu devrait être largement suffisant », estime-t-il. Le trop-plein ira donc alimenter des bassins. Mais il préfère prévenir, et collecter plus d’eau « car ici aussi, il fait de plus en plus sec ».

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