Valorisation du figuier de barbarie

pour une utilisation comme

biocarburants et/ou biosurfactants.

INTRODUCTION GENERALE

Le figuier de barbarie est une plante qui appartient à la famille des cactacées regroupant 1600

espèces dont 180 du genre Opuntia. La plante peut atteindre 2 à 3 mètres de hauteur. Elle est

largement présenté dans le paysage rural en plantations plus au moins régulière autour des villages,

hais limitant les parcelles de la culture ou de verger.

La culture du figuier de Barbarie (Opuntia ficus-indica) constitue une excellente alternative

pour la lutte contre les effets de la sécheresse, d'ou son extension dans les régions arides où la

population lui porte un intérêt particulier grâce à ses diverses utilisations. En effet, cette culture

contribue aussi bien à la mise en valeur des sols pauvres et leur protection contre l'érosion, qu'à

l'alimentation du cheptel et la production de fruits. Elle est considérée comme une réserve vivante

d'eau, puisqu’il a été démontré qu’un troupeau alimenté à base de cactus peut s'abstenir de boire

pendant plus d’une année. Ce qui justifie l’affinité particulière du dromadaire vis-à-vis de cette

plante. Ce qui est en même temps un record et un miracle. C’est pour cela que le cactus mérite le

nom de «plante miracle».

De plus, les fruits ont une valeur nutritive comparable à celle des fruits juteux de type poire,

pommes, abricots, oranges, etc. Ils sont considérés comme une bonne source de vitamine C avec un

apport énergétique important.

L’apport du cactus est encore plus édifiant en tant que source de produits pharmaceutiques et

comme science de l’hygiène alimentaire (diététiques). Les recettes à ce titre foisonnent. Utilisé à

l’état pur, jeune raquette ou fleurs de cactus en infusion, le figuier de Barbarie guérirait d’un tas de

maladies. Il réduirait le taux de cholestérol, diminuerait la sensibilité à l’insuline, guérirait un ulcère

ou accroîtrait les acides biliaires. Les fruits sont connus partout au Maroc pour arrêter les coliques et

les diarrhées et provoquer une constipation opiniâtre chez les personnes qui en consomment

beaucoup. Au moyen orient, les capsules des corolles des fleurs séchées sont utilisées comme remède

du dysfonctionnement de prostate et aussi comme régulant diurétique. En Sicile, le thé préparé par

les fleurs d’Opuntia ficus-indica est utilisé comme traitement contre les maux des reins.

L’huile de cactus reste l’un des produits les plus demandés sur le marché de la cosmétique.

Elle rentre dans la fabrication de shampooings, des assouplissants de cheveux, des crèmes et des laits

hydratants pour le visage.

On lit souvent dans les livres que l'alcool mexicain "El Tequila" produit dans l'Etat de Jalisco

et mondialement réputé serait préparé avec le figuier de Barbarie.

C’est cette importance économique et tous ce qui précède nous ont amené à s’intéresser et à

se rapprocher davantage de cette miraculeuse plante malgré épineuse afin de dévoiler certains de ses

secrets dans l’espoir de rassembler le maximum de données sur cette plante et d’en faire des

biosurfactants ou des biocarburants. Ainsi, le Cactus serait considéré comme vecteur important dans

le domaine des énergies alternatives et du développement durable d’une part et d’autre part, dans le

monde des surfactifs.

Il est à mentionner le manque et la rareté ou plutôt l’inexistence de références

bibliographiques de haute valeur scientifique sur cette plante.

Le Maroc, comme beaucoup de pays, porte un grand intérêt au cactus. D’où l’idée de réaliser

ce modeste travail pour sensibiliser les gens et attirer leur attention sur cette plante qui est liée, pour

certains, à la pauvreté et à l’ignorance. Par ailleurs, ce mémoire vise à valoriser d’avantage le figuier

de barbarie d’une part, en rassemblant le peu de renseignements existant sur cette plante miracle et

d’autre part, en ouvrant d’autres horizons tel qu’une éventuelle utilisation des extraits huileux comme

biocarburant et aussi la possibilité de produire, à partir des raquettes, des biosurfactants.

Nous allons en premier lieu (chapitre I), aborder quelques généralités sur le cactus en

exposant ses vertus médicinales, ses qualités alimentaires découvertes lors des recherches et études

exhaustives dans plusieurs domaines comme les industries agro-alimentaires, pharmaceutiques,

cosmétique ainsi que dans le domaine de la production de l’énergie.

Le chapitre II sera consacré à un zoom sur les diverses composantes du figuier de barbarie, les

méthodes d’extractions et la composition chimiques des différentes parties de cette plante.

Le dernier chapitre (chapitre III) comportera deux parties A et B :

- La partie A portera sur une confrontation des valeurs bibliographiques des propriétés physico-

chimiques à caractère énergétique de l’huile de figues de barbarie avec celles des plantes déjà étudiés

au laboratoire et qualifiée de biocarburants ;

- Dans la partie B, nous allons présenter toutes les données bibliographiques et informations

obtenus sur la fabrication du savon (saponification) à partir du cactus, la détergence et

l’émulsifcation en vue de produire des surfactants naturels à partir des composantes du figuier de

barbarie.

Nous terminerons par une conclusion générale qui va résumer brièvement les vertus de cette

plante légendaire et rappeler les constatations et remarques concernant les éventuelles applications de

cette plante en tant que biocarburant et/ou biosurfactant.

Chapitre I : Généralités sur le figuier de barbarie et

techniques d’extraction.

I. Origine du figuier de barbarie

Le figuier de Barbarie (Opuntia ficus-indica ou cactus) est un arbre d'origine

mexicaine, introduit en Espagne par les conquistadores et plus tard au 16ème siècle au

Nord et au Sud de l'Afrique et au delà à tout le bassin méditerranéen.

La première description conséquente de la plante est attribuée au fougueux capitaine espagnol

Gonzalo Fernandez de Oviedo y Valdès (1478-1557), premier historiographe officiel de l'empereur

Charles-Quint (1500-1558) (= Carlos Ier, roi d'Espagne) au Nouveau-Monde. On la trouve dans la

célèbre chronique "Historia General y Natural des Las Indias" dont une première édition partielle

date de 1535.

Photo 1   : Le figuier de Barbarie

Il occupe actuellement une superficie de 200.000 ha des régions arides et semi-aride du

Mexique. Ces régions semi-arides présentent une grande diversité génétique des variétés cultivées et

des variétés sauvages du figuier de barbarie. Toutefois, la grande adaptation du figuier de barbarie et

d'autres espèces du même genre dans le bassin méditerranéen amène beaucoup de gens à les

considérer comme des plantes autochtones. Il est également adapté dans d'autres pays comme

l'Afrique du sud, l'Amérique du Sud, le Sud-ouest des Etats Unis, le Nord du Mexique et dans

d'autres aires géographiques.

Jusqu’aux années soixante dix, peu d’intérêts a été accordé à cette espèce. Avec le

développement du marché des fruits exotiques en Europe et aux Etats Unis, les efforts se sont

multipliés pour le domestiquer et en faire une culture industrielle.

Actuellement, le figuier de Barbarie est cultivé dans les régions arides et semi-arides de

plusieurs pays. Au Mexique, sa culture s’étend sur une superficie de plus de 50.000 ha. En Italie, il

est cultivé sur une superficie de 1000 ha avec des programmes de fertilisation et d’irrigation annuels.

Dans d’autres pays, on a recours aux techniques de productions les plus modernes telles que la

fustigation et l’irrigation au goutte à goutte. C’est le cas par exemple d’Israël qui exporte la majorité

de sa production sur les marchés européens.

Les figues de Barbarie sont des fruits arrondis ou

pyriformes, de couleur pourpre plus ou moins foncée,

ou parfois jaunâtre avec des nuances de rouge. Elles

ont des formes et couleurs divers en fonction des

cultivars du figuier. La "figue" de Barbarie - et qu'il

faut bien distinguer de la véritable figue (Ficus carica)

- est en fait le fruit d'un cactus originaire du Mexique.

La peau de la véritable figue est lisse, tandis que celle de la figue de Barbarie - couverte de

piquants appelés glochides - est a priori assez peu engageante. Cet inconvénient n'est pas bien grave,

puisque ces petits aiguillons groupés en touffe sont facilement éliminés par brossage avant que le

fruit ne soit proposé à la vente.

L'intérêt nutritif de la figue de Barbarie est important

dans les régions désertiques où elle pousse, surtout en

raison de sa richesse en vitamine C. La pulpe du fruit

contient près de 15 % de glucides et sa valeur calorique est

de 60 kcal/100 gr. Elle est riche en antioxydants

susceptibles de nous prémunir très naturellement contre de

nombreux cancers. Au Mexique, où l'alimentation peut être

grasse, lourde et propice à la "tourista", elle est connue

depuis toujours comme une antidiarrhéique fort efficace.

On extrait des fruits une huile remarquablement riche en acides gras polyinsaturés (65%). Par

comparaison, la précieuse huile d'argan  marocaine, considérée par beaucoup comme la championne

de toute catégorie sur ce plan, n'en contient que 33 % et peut donc allez se rhabiller.

L’actuel drapeau national du Mexique, tricolore (vert-blanc-rouge), comporte des armes

parmi lesquelles on reconnaît plusieurs "raquettes" et des fruits du figuier de Barbarie. Le choix de ce

symbole laisse supposer toute l'importance économique et culturelle du figuier de Barbarie dans son

pays d'origine.

En 1989, lors du premier congrès international sur la plante du cactus qui s’est tenu au

Mexique, les participants à cette rencontre scientifique furent convaincus que cette plante pourra

faire l’objet d’un choix, au niveau mondial, afin de mettre fin à la famine et à la malnutrition. Ainsi

le cactus est considéré comme ‘’aliment du futur’’ pour un grand nombre d’habitants et comme une

denrée de bon marché pour les personnes dont le revenu est limité.

La culture d'opuntia est utilisée contre la dégradation des sols dans les zones arides, comme

fourrage de soudure et pour ses fruits. C'est une plante xérophyte, succulente dont les raquettes ont

une grande capacité de rétention d'eau, qui lui confère une faculté d'adaptation aux régions arides et

semi-arides et aux conditions aussi bien favorables que rigoureuses.

Au Maroc, Le cactus opuntia est depuis longtemps cultivé, il est utilisé pour ses fruits comestibles et

le fourrage de ses raquettes.

La Superficie totale de la Province de Tiznit

est de 820.000 ha dont 34.110 ha de figuier de

barbarie, soit un taux d’occupation de 4,2%. Les

Communes rurales de « Mesti » et « Sbouya »

présentent à elles seules 22.000 ha soit 64% de la

superficie totale du Figuier de barbarie dans la

province.

Les principales variétés existantes dans la zone d’Ait Bâamrane se présentent avec leurs

caractéristiques comme suit :

Variétés Présence épines Période floraison Période maturité Poids fruit(g)

Achefri Epineuse Avril - Mai Juin - Août 88 g avec 4,6 graines/g de pulpe

Aissa Inerme Avril - Mai Juin - Août 95 g avec 3,5 graines/g de pulpe

Moussa Inerme Juin - Juillet Septembre - Décembre 120 g avec 3 graines/g de pulpe

Tableau 1   : caractéristique des différents types de figuier de barbarie

Il est utilisé comme plante ornementale, pour la production de fourrage et surtout pour la

production de fruits exotiques qui sont commercialisés à travers le monde.

Les figues de Barbarie sont des fruits arrondis

ou pyriformes, de couleur pourpre plus ou moins

foncée, ou parfois jaunâtre avec des nuances de rouge.

Elles ont des formes et couleurs divers en fonction des

cultivars du figuier.

Au Maroc, Le cactus opuntia est depuis longtemps

cultivé, il est utilisé pour ses fruits comestibles et le

fourrage de ses raquettes.Photo 2   : figues de Barbarie

L'intérêt nutritif de la figue de Barbarie est important dans les régions désertiques

où elle pousse, surtout en raison de sa richesse en vitamine C. La pulpe du fruit contient

près de 15 % de glucides et sa valeur calorique est de 60 kcal/100 gr. Elle est riche en

antioxydants susceptibles de nous prémunir très naturellement contre de nombreux

cancers.

Au Mexique, où l'alimentation peut être grasse, lourde et propice à la "tourista", elle est

connue depuis toujours comme une anti diarrhéique fort efficace.

On extrait des fruits une huile remarquablement riche en acides gras

polyinsaturés (65%). (Par comparaison, la précieuse huile d'argan  marocaine,

considérée par beaucoup comme la championne de toute catégorie sur ce plan, n'en

contient que 33 %).

Emmené en Espagne pour y être cultivé, le figuier de Barbarie s'est rapidement

répandu dans tout le bassin méditerranéen. Sa culture a gagné le royaume de Naples et

de la Sicile. De là, les expéditions des pirates barbaresques l'ont fait passer en Afrique

du Nord (Lybie, Tunisie, Algérie, Maroc) où elle représente encore aujourd'hui un enjeu

économique considérable.

Au Maroc, à l’exception des zones sahariennes et des montagnes, la culture du

cactus est largement représentée dans le paysage rural en plantations plus ou moins

régulières, autour des villages, en haies limitant les parcelles de culture ou de vergers.

La culture de cactus se trouve parfaitement intégrée dans le système d’exploitation

traditionnel. Les plantations de cactus existent dans les régions côtières depuis Sidi-Ifni

jusqu’à Tanger, mais aussi dans plusieurs zones continentales.

L’actuel drapeau national, tricolore (vert-blanc-rouge), comporte des armes parmi

lesquelles on reconnaît plusieurs "raquettes" et des fruits du figuier de Barbarie. Le

choix de ce symbole laisse supposer toute l'importance économique et culturelle du

figuier de Barbarie dans son pays d'origine le Mexique. En 1989, lors du premier

congrès international sur la plante du cactus qui s’est tenu au Mexique, les participants à

cette rencontre scientifique furent convaincus que cette plante pourra faire l’objet d’un

choix, au niveau mondial, afin de mettre fin à la famine et à la malnutrition. Ainsi le

cactus est considéré comme ‘’aliment du futur’’ pour un grand nombre d’habitants et

comme une denrée de bon marché pour les personnes dont le revenu est limité.

II. Importance et utilisation du figuier de barbarie 

1. Composantes de la plante et leurs utilisations 

Le figuier de barbarie est Constitué d’un ensemble de tiges sur lesquelles se trouvent des

raquettes. Chaque raquette porte des fruits ainsi que chaque fruit présente une fleur propre à lui.

1.1. Utilisation de la fleur 

Avec un calendrier apicole qui dure 7

mois (mars au septembre), l’activité des

abeilles a lieu sur les fleurs de l’Opuntia

ficus-indica pendant 3 mois (avril au juin), ce

qui permet de développer l’apiculture en

parallèle. Les rendements des ruches sont de 1 à

4 litres de miel.

Photo 1   : la fleur de la figue de barbarie .

Les fleurs sont aussi utilisées à des fins médicinales. En effet, les capsules des

prostates (hypertrophie bénigne de la prostate), et aussi comme régulant diurétique. En

Sicile, le thé préparé avec les fleurs de l’Opuntia ficus indica est utilisé comme

traitement contre les douleurs rénales.

1.2. Utilisation du fruit 

L'importance économique du cactus

réside dans ses fruits dont la valeur nutritive est

comparable à celle des fruits juteux type poire,

pommes, abricots et oranges. Ils sont considérés

comme une bonne source de vitamine C avec un

apport énergétique important. La teneur en sucre

de la plupart des variétés est relativement élevée. Photo 4   : fruit du figuier de barbarie

Les fruits sont consommés à l'état frais, séchés, congelés, confits ou transformés

en jus concentré, en boisson alcoolisée, en confiture ou en huile alimentaire de la

graine.

Au Maroc, les figues de barbarie sont généralement consommées à l'état frais et

font l'objet de cueillette et de vente au niveau des régions de production et des centres

urbains avoisinants et dans une moindre mesure à l'état séché, notamment au sud du

pays.

Les rendements varient d’une localité à une autre. En Italie, le rendement moyen

d’un verger en production âgé de plus de 8 ans est de 12 à 30 t/ha avec un revenu de

2000 à 6000$USA/ha/an. En Israël, un verger âgé de 9 ans produit 25 t/ha avec un

revenu de 2000 $USA/ha/an. Au Maroc, les rendements varient de 8 à 25t/ha d’une

année à l’autre selon les précipitations, avec un revenu annuel de 10000 à 30000 Dh/ha.

Alors qu’au Mexique, les rendements sont relativement faibles dans la majorité des

plantations commerciales, soit 2 à 8 t/ha, ceci est dû partiellement au fait que la plupart

des producteurs ne pratiquent pas certaines techniques culturales telles que la

fertilisation.

Les fruits du figuier de barbarie sont plus au moins gros (30 à 150g), bacciformes

ou piriformes (4 à 9 cm), verdâtres et deviennent jaune à rouge à maturité, à pulpe molle

juteuse, sucrée, contenant dans un mucilage de nombreuses petites graines.

Ils sont en général consommés frais, très rafraîchissants et nutritifs. Ils se

caractérisent, par rapport aux autres fruits, par un pH relativement élevé (pH≅5.6). La

totalité des sucres présents dans le fruit est constituée de glucose et de fructose dans un

rapport de 18:1. Ce rapport est considéré comme une spécificité de la figue de barbarie

si on le compare à celui des autres fruits (rapport de 1 :1 dans les oranges par exemple).

La teneur totale en acides aminés libres (257 mg/100 g) est largement supérieure à la

teneur moyenne des autres fruits l’exception des raisins de table et des agrumes qui

contiennent une teneur identique.

Récemment, dans certains pays (Italie, Mexique, Chili...), le fruit est conditionné

Industriellement et stabilisé par différentes méthodes (froid, séchage, chaleur) ou

transformé en jus, miel (miel de tuna), boissons alcoolisés, confiture, colorant

alimentaire (pourpre de barbarie).

1.3. Utilisation des raquettes 

Le cactus constitue une source

fourragère sur pied pour l'alimentation du

bétail. Il est utilisé pour cette fin sous forme de

fruit non accepté par l'homme, des pelures, des

raquettes débarrassées d'épines coupées en

petits morceaux, et mélangés avec d'autres

aliments de bétail. photo 5   : raquette de la figue de barbarie.

La production de matière sèche varie de 10 à 30 t/ha selon le mode de conduite de

la culture et de l'espèce cultivée (inerme ou avec épines).

Cependant ce fourrage est pauvre en protéines et en lipides. Il présente un rapport

calcium/phosphore élevé et il est riche en glucides, en eau et en vitamines. Il a ainsi une

Valeur fourragère moyenne de 0.06 à 0.08 UF*1/kg de raquettes.

Les cultivars inermes (espèces végétales sans épines) de cactus sont utilisés pour

la production de jeunes raquettes (appelées Nopals ou Nopalitos au Mexique) qui. Ces

jeunes raquettes sont consommées en tant que légumes. Celles-ci sont préparées sous

1* UF (Unité Fourragère)=1820Kcal

différentes formes ; comme composantes de salades, cuites avec de la viande et des

œufs, ou sous forme de délicieuses tartes, avec une saveur de pomme, reflétant le

niveau élevé d’acide malique contenu dans les pommes et les Nopalitos.

La valeur nutritive des Nopals est similaire à de nombreux légumes à feuilles

telles la laitue ou les épinards. Ils sont considérés comme une source importante en

vitamines et en minéraux, principalement le calcium et le fer.

Le Mexique en produit annuellement plus de 230 000 tonnes dont 2000 à 3000

tonnes font l’objet d’exportation sur le marché américain. Les Nopalitos sont

traditionnellement emballés dans des ballots ronds avant d’être expédiés aux marchés.

Les plantations destinées à la production de Nopalitos sont intensives, 40000 plants/ha,

soit 0.3 m entre plants et 0.8 m entre lignes. La première récolte peut être effectuée 3 à

4 mois après plantation avec un rendement de 80 à 90 t/ha.

1.4. Autres domaines d’utilisation de la plante :

1.4.1. L’apiculture

Les fleurs de cactus constituent une source nutritive très appréciée par les

abeilles, d'où la possibilité de développer l'apiculture en parallèle. Dans la région de

Tiznit, l’apiculture dépend essentiellement de la culture du figuier de barbarie.

Avec un calendrier apicole qui dure sept mois (mars-septembre), l’activité des

abeilles a lieu sur les fleurs de l’Opuntia ficus-indica pendant trois mois (avril-juin). Les

rendements des ruches dans la région sont de 1 à 4 litres ce qui constitue une source

financière importante pour les paysans.

1.4.2. La médecine 

L’usage médicinal des opuntias se traduit par l'utilisation de différentes parties de

la plante. Les fruits sont connus partout au Maroc par le fait qu'ils arrêtent les coliques

et les diarrhées. En Australie et en Afrique du Sud, l'effet hypoglycémique des

Nopalitos est utilisé pour le traitement des diabètes non dépendants de l'insuline. En

Sicile, le thé préparé avec des fleurs d'Opuntia ficus-indica est utilisé comme traitement

contre les maux des reins. Le mucilage isolé des raquettes permet de réduire aussi le

cholestérol total dans le sang. Les cladodes sont utilisés pour traiter les inflammations,

de même des préparations de fleurs sont utilisées comme substances antidiurétiques.

En Israël, les capsules des corolles des fleurs séchées sont utilisées comme

remède au dysfonctionnement de prostate.

1.4.3. Fabrication des produits cosmétique

Les Nopalitos sont utilisés aussi au Mexique pour la fabrication de shampooings,

d'assouplissants de cheveux, de crèmes et de laits hydratants pour le visage. En Israël,

les graines sont écrasées pour extraire une crème de peau.

1.4.4. Production industrielle

En Afrique du Sud et au Mexique, on a intensifié l’élevage des cochenilles

Dactylopius coccus costa ou Dactylopius opuntiae cockerell sur l’opuntia sous tunnels

pour la production d’une teinte rouge (le carmin) produite par les femelles qui

prolifèrent sur des raquettes saines, en prélevant des substances nutritives du phloème.

Cette teinte est très demandée en industrie alimentaire, médicinale et cosmétique

comme colorant naturel.

D’autre part, au Mexique et dans beaucoup de pays latino-américains, plusieurs sous-

produits peuvent être extraits à partir des fruits, tels que les jus, les concentrés, les

confitures, du miel « miel de tuna » et une boisson alcoolique nommée « colonche »

produite au Mexique. Dans les déserts du Negev en Israël, les fruits sont utilisés aussi

pour produire des glaces.

1.5. Valorisation alimentaire du cactus 

Le fourrage du cactus est un aliment incomplet, pauvre en protéines et en lipides

avec un rapport Ca/P trop élevé, mais riche en glucides, en eau et en vitamines. Il n'en

demeure pas moins fort intéressant si on prend soin de l'utiliser pour constituer des

rations équilibrées. Une raquette fraîche contient à peu prés 90% d'humidité et la

composition des 10% de matière sèche qui restent est la suivante: Protéines brutes (4%),

TDN (total digestible nutriments) (65%), Calcium (1,4%), Phosphore (0,2%) et Sodium

(0,1%).Un ovin de 35 kg demande environ 350 g de TDN pour assurer ses besoins

d’entretien. Il doit donc ingérer 538 g de raquettes sèches de cactus. Ceci veut dire que

5 à 6 kg de matière verte doivent être ingérés. Cependant, un ovin ne mange que 4 kg

environ de feuilles fraîches de cactus par jour. Une raison pour laquelle l’ovin ne peut

pas ingérer assez de raquettes pour couvrir ses besoins est la teneur élevée de ces

raquettes en eau.

Toutefois, le cactus est d'une valeur inestimable durant les périodes sèches où

l'abreuvement devient rare. Les raquettes succulentes, peuvent ainsi servir de réservoir

d'eau. Des expériences ont montré que les ovins gardés en enclos peuvent survivre plus

de 500 jours sans eau, s'ils ont quotidiennement accès à des quantités suffisantes de

cactus. Il est important aussi de prendre en considération le fait que le cactus est

exceptionnellement pauvre en protéines brutes (4 %). Il est accepté qu’une ration

d’ovins non productifs doive contenir un minimum de 7 à 8 % de protéines brutes. Les

rations à faible teneur en protéines brutes ne plaisent généralement pas aux animaux. Un

ovin de 35 kg demande approximativement 50 g de protéines brutes par jour, alors que

les 500 g de cactus sec, dont se nourrit l’ovin, n’en contiennent que 20 g. Il est donc

clair que le cactus doit être complémenté par une autre source de protéines. Il est

également à noter que cette plante présente de faibles pourcentages de Na et de P.

Il est clair que le cactus ne doit pas être considéré comme une culture fourragère

équilibrée, il doit surtout être considéré et utilisé comme une bonne source d'énergie,

qui est peu onéreuse.

En cuisine la figue de barbarie peut se

consommer fraîche, cuite ou séchée. D'une manière

générale, on peut considérer qu'elle peut remplacer

avantageusement la figue véritable dans vos

préparations.

Sans modifier  l'équilibre de structure et de

goût atteint dans vos recettes, elle apportera une petite

note agréable supplémentaire à cause du jus

incomparablement exquis qu'elle contient. Photo 6   : Salade de nopalitos

II. Techniques d’extraction des huiles 

Depuis l'antiquité, l'homme ne cesse de tenter d'extraire d'avantage d'huiles végétales.

Différentes méthodes on été employées. Certaines d'entre elles sont restées inchangées jusqu'à nos

jours, mais aujourd’hui deux méthodes importantes sont utilisées (modifiées ou combinées) pour

obtenir des produits devant remplir des exigences particulières à savoir :

Le pressage mécanique (par pression)

L’extraction par solvant, etc.…. 

Après extraction de l'huile une étude de la composition chimique et des propriétés physique

est nécessaire pour savoir dans quel domaine cette huile pourra être utilisée.

Le processus d’écrasement des graines oléagineuses pour en extraire l’huile qu’elles

contiennent est divisé en deux types de pressage mécanique (continu et discontinu) et le pressage par

solvant.

Le pressage continu utilise des appareils à immersion, à percolation, etc. Par contre le

pressage discontinu utilise des presses hydrauliques (extracteurs fixes, appareil FILTREX). Le

second type de pressage fait appel à des solvant et à des propriétés thermodynamiques tel que la

miscibilité, la solubilisation, la saturation, les changements d’état…

1. Pressage continue 

Un cône, dont on peut régler la position, délimite à l'extrémité de la cage un espace annulaire

plus ou moins rétréci et par lequel sort le tourteau. Le réglage du cône, le choix de l'arrangement, la

vitesse de rotation sont des facteurs déterminants du degré d'épuisement du tourteau.

Une cage de presse moderne est divisée en sections. Les barreaux sont séparés les uns des

autres par des petites cales calibrées en acier. L'espacement entre les barreaux n'est pas le même pour

les diverses sections de la cage. Il varie en outre suivant la nature de la graine triturée et la façon dont

on fait travailler la presse.

De la disposition de ces divers éléments entre eux, et aussi du choix du pas de vis et de la

vitesse de rotation de l'arbre, dépendent du rendement de la presse et son utilisation.

Les procédés continus (photo 1)

sont maintenant à peu près les seuls

utilisés en huileries industrielles. A cet

effet, on emploie des presses à cages

métalliques filtrantes. La graine broyée

y est introduite et y est comprimée par

une combinaison de vis sans fin à pas

dégressif nommé «arrangement»

tournant à vitesse généralement lente. Photo 1   : procédé continu d’extraction de l’huile

Parmi les appareils à immersion, on peut

signaler tout d'abord l'appareil «Hildebrandt»

qui fut pratiquement l’un des tous premiers

extracteurs continus (photo 2). Cette machine se

compose de deux tours verticales cylindriques

équipées intérieurement, chacune, d'une vis

transporteuse. Les deux tours sont reliées par la

base grâce à une autre vis. Ces vis sont perforées

et tournent à une vitesse régulière. Photo 2   : extracteur hildebrandr

1.1. Appareils à immersion 

Les graines sont introduites par un distributeur dans la tour la plus basse et sont entraînées

lentement vers le bas par l’intermédiaire de la vis. La vis inférieure reprend la matière et la dirige

vers le bas. Le solvant est introduit à la base de la colonne et parcourt cette dernière de bas en haut en

s’enrichissant en huile tandis que la matière traitée, amenée au sommet, descend par gravité en

s'appauvrissant progressivement. La base de la colonne est en communication avec un élévateur

étanche qui remonte la matière jusqu'à une hauteur située au-dessus du niveau de la tête de la

colonne, ce qui lui permet de s'égoutter avant d'être introduite dans les tubes sécheurs. Le solvant

frais est amené, à l'aide d'une pompe, un peu au dessous de la sortie de l'élévateur du solvant. Il

achève l'extraction en descendant par gravité à contre courant de la matière avant d'entrer au bas de la

colonne.

Ces extracteurs étaient alors construits d'une enveloppe

métallique de 15 à 20 m de hauteur à l'intérieur de laquelle se

déplacent lentement des paniers perforés de grande

dimension. Dans ces extracteurs, la matière à extraire est

amenée successivement dans chaque panier et soumise, sans

sortir de son récipient, à l'action du solvant jusqu'à son

déchargement après égouttage.

Photo 3   : Appareils à percolation

1.2. Appareils à percolation 

Les miscellas de concentrations diverses sont recueillis au fond de l'extracteur, divisé en sept

compartiments de section horizontale variable.

Leur circulation s'effectue à l'aide de pompes et de rampes d'arrosage, de façon que le

miscella d'un compartiment quelconque soit amené à la rampe d'arrosage située au-dessus du

compartiment voisin dans le sens opposé à celui du déplacement des cellules. On réalise ainsi une

circulation à contre-courant.

2. pressage discontinu 

Les procédés discontinus par presses hydrauliques ne sont plus guère utilisées que dans

certains cas particuliers et pour des productions pratiquement artisanales. Parmi ces presses, on site 2

types : les extracteurs fixes et l’appareil filtrex.

2.1. Extracteurs fixes 

Ces extracteurs fixes se composent d'une cuve

cylindrique verticale étanche comportant un

plancher filtrant à la partie inférieure, un orifice de

chargement à la partie supérieure et un tampon de

décharge situé latéralement juste au niveau du

plancher filtrant.

Une injection de vapeur sous le plancher

filtrant au travers de la masse de produit épuisé

permet la récupération du solvant et le séchage de

la farine. Photo 5   : Extracteurs fixes

Certains de ces appareils sont encore en fonctionnement mais ne sont plus utilisés que pour

des petites productions. Ils présentent l'inconvénient de donner des taux d'épuisement irréguliers par

suite de la création de passages préférentiels du solvant dans la masse en traitement, et nécessitent en

outre, une manutention pénible pour leur déchargement.

2.2. Appareil FILTREX 

Ce procédé procède par filtration et extraction.

L'opération est effectuée en deux temps, tout d'abord

dans un mélangeur, puis à contre-courant dans un filtre

rotatif horizontal fonctionnant sous vide.

Dans le 1er temps, l'extracteur cylindrique qui

comporte intérieurement un dispositif assurant une

agitation modérée et un avancement de la matière à

traiter, est mis en contact avec un miscella partiel venant

du filtre rotatif. Photo 6   : Appareil filtrex

Le mélange boueux sortant de cet appareil est déversé en continu sur la surface horizontale

du filtre rotatif. Cette surface est constituée par une toile métallique fixée sur un plateau tournant

régulièrement à l'intérieur d'une enveloppe étanche et dont la partie inférieure est divisée en plusieurs

secteurs.

L'évacuation de la matière épuisée se fait à l'aide d'une vis raclante disposée suivant le rayon

de l'appareil. Le drainage de la matière entre chaque lavage et à la fin de l'opération est facilité par

l'utilisation d'un vide léger (pression allant de 75 à 460 mm de mercure). Le miscella final, contient

en général environ 30% d'huile

3. Extraction par solvant :

L’échantillon à extraire est placé dans une cartouche

en cellulose. L’extracteur est placé sur un ballon contenant

le solvant d’extraction. le ballon est chauffé, provoquant

l’évaporation du solvant qui passe dans le tube adducteur,

puis se condense grâce au réfrigérant, et retombe dans le

corps de l’extracteur.

Le solvant condensé s’accumule dans l’extracteur

jusqu'à atteindre le sommet du tube siphon et retourne dans

le ballon, accompagné des substances extraites. Ainsi, le

solvant contenu dans le ballon s’enrichit progressivement de

composés solubles, principalement l’huile. Le cycle peut se

répéter indéfiniment jusqu'à épuisement complet de

l’échantillon.

Photo 2   : extracteur soxhlet

La méthode d’extraction par solvant est plus complète que la méthode

mécanique par presse et elle est réalisée à température modérée, alors

que le pressage mécanique dégage de la chaleur susceptible d’altérer la

qualité de l’huile. Elle est cependant plus coûteuse et dangereuse.

L’extraction industrielle au solvant fonctionne sur le même principe que

l’extraction de laboratoire au soxhelt (photo 2).

L'extraction industrielle par solvant fonctionne selon le principe de l'extracteur Soxhlet. Parmi

les solvants utilisables, nous pouvons citer plusieurs types : les alcools, les solvants chlorés et les

dérivés du pétrole.

3.1. Les solvants 

Les alcools

L'alcool éthylique a été utilisé industriellement surtout pour l'extraction de l'huile de soja

mais malgré les avantages considérables présentés par ce solvant, il demeure peu employé à cause

des contraintes administratives et fiscales. L'isopropanol peut également être utilisé mais son prix

relativement élevé par rapport aux autres solvants comme l’hexane limite leur demande.

Les solvants chlorés

Les hydrocarbures présentent malheureusement l'inconvénient d'être inflammables et de

donner, avec l'air, des mélanges explosifs. On a donc recherché pour le traitement, de certaines

graines ou tourteaux, divers solvants chlorés ininflammables. Parmi ces derniers, le trichloréthylène

bouillant à 87°C sous la pression normale, a été employé. L'efficacité de ce solvant s'est révélée

supérieure à celle de l'hexane pour des températures de l'ordre de 55 °C. En contrepartie de cet

avantage, il convient de signaler que le trichloréthylène dissout non seulement les matières grasses

mais encore de très grosses quantités de gommes, mucilages, phosphatides et pigments colorés,

contenus dans les graines oléagineuses. Son point d'ébullition est, en outre, nettement plus élevé que

celui de l'hexane, ce qui oblige à chauffer davantage au cours de la distillation des miscellas.

Il en résulte que les huiles extraites à l'aide de ce solvant sont généralement plus foncées que

celles obtenues par l'hexane. Elles se révèlent très souvent difficiles à les décolorer et les pertes au

raffinage sont, par conséquent, plus élevées.

D'autre part, la plupart des solvants chlorés, comme le trichloréthylène, doivent être stabilisés

avant l'emploi car les vapeurs présentent des dangers de corrosion auxquels n'échappe pas le matériel

même construit en acier inoxydable.

Les dérivés du pétrole

Le solvant le plus utilisé est l'hexane, molécule apolaire. Cette extraction repose sur le

principe suivant : les composés apolaires comme les corps gras sont insolubles dans les composés

polaires comme l'eau, mais solubles dans les solvants apolaires tels que l'hexane. Le point

d'évaporation de l'hexane étant inférieur à celui des matières grasses à extraire, il est donc très facile

de séparer ces deux composés en chauffant leur mélange.

VI. Conclusion 

La figue de barbarie est l’exemple typique d’espèce parfaitement convenable

pour la mise en valeur des zones arides et semi-arides. Sa culture est peu exigeante en

investissement, mais elle peut contribuer à améliorer le revenu des agriculteurs par sa

production fruitière ou fourrager. En plus, sur le plan environnemental, la figue de

barbarie à une grande utilité pour la lutte contre l’érosion, la restauration et la

valorisation des terres.

La figue de barbarie peut être aussi valorisée en produits agroalimentaires,

cosmétiques et pharmaceutiques qui sont des produits à haute valeur ajouté pour les

agriculteurs et la population locale.

L’étude morphologique des deux composantes de la graine de la figue de

barbarie, a montré que l’endosperme est composé de polysaccarides riche en arabinane,

quant au péricarpe a montré qu’il est composé uniquement de xylanes et des fibres de

cellulose.

Chapitre II : Etude du figuier de barbarie

I. Définition :

Les graines utilisées ont été récupérées à

partir des fruits du figuier de barbarie issus d’un

cultivar pilote à proximité de Marrakech. Ces

fruits ont été récoltés en fin de maturité et ils ont

été soigneusement sélectionnés.

Ces fruits, oscille entre 80~120g, ont été épluchés

afin de récupérer la pulpe du fruit. Photo 7   : graines isolées du figuier de barbarie

Cette pulpe est parsemée de plusieurs petites graines (pépins) qui sont empilées de

façon assez composée. La cohésion entre les graines est assurée par le mucilage et les

fibres contenus dans la pulpe. Afin d’isoler ces graines, la pulpe a été mixée pendant

cinq minutes dans un mixeur et les graines, suffisamment dures pour résister à ce

mixage, sont facilement séparées du jus après un passage à travers un tamis. Elles ont,

par la suite, été lavées abondamment à l’eau puis séchées dans une étuve ventilée et

chauffée à 35°C.

Les graines ainsi récupérées sont très dures, de forme plate, plus au moins

réniformes ou lenticulaires.

Il a été démontré que le pourcentage et le nombre de graines par fruit varie en

fonction de plusieurs facteurs dont la variété, la physiologie et l’environnement de

culture. Donc, ce pourcentage des graines par rapport au poids total des fruits peut

varier d’un cultivar à l’autre. Pour notre cas, le nombre de graines varie entre 50~75

graines par fruit, donc il oscille entre 6 et 8% par rapport au poids frais des fruits, ce qui

correspond à 30~ 40% par rapport au poids sec des fruits.

II. Etude morphologique de la graine :

L’étude a été réalisée sur des coupes semi fines

et ultra fines réalisées à l’aide d’un ultra

microtome.

L’observation au microscope optique d’une

coupe transversale de la graine montre qu’elle est

constituée de deux parties distinctes (photo 8):une

enveloppe (péricarpe) et un noyau (endosperme).

Photo 8 : Coupe transversale de la graine

L’analyse morphologique a été réalisée par microscopie électronique à balayage et à transmission.

1. Etude de L’endosperme :

L’endosperme est constitué de cellules de

parenchyme de réserve à paroi très fine renfermant de

nombreux leucoplastes qui forment de petits grains

d’amidon (photo 9.a).

Entre les tissus riches en amidon s’intercale une

couche de gluten (couche à aleurone) qui donne au

noyau son aspect visqueux. L’ensemble de ces cellules

est enrobé dans une paroi cellulaire épaisse en forme

de tuile inversée (photo 9.b).

Photo 9   : Endosperme de la graine

L’endosperme est constitué principalement de granules d’amidon enrobés dans

une paroi cellulaire parenchymateuse en forme de tuile. L’analyse morphologique a

montré que cet endosperme renferme plusieurs grains d’amidon. Par curiosité

scientifique, nous avons tenté d’extraire et d’étudier qualitativement les différents

polysaccharides contenus dans l’endosperme de la graine de la figue de barbarie.

L’endosperme est composé majoritairement d’arabinose et de glucose. Il

renferme en moindres proportions de la xylose, du galactose et des acides uroniques.

Cette composition diffère de celle de la graine entière de par la présence d’arabinose en

quantité importante 36% alors que dans la graine entière on le trouvait en faibles

quantités 3.1 %.

Nous pouvons dire que l’endosperme est riche en polysaccharides composés en

majorité d’arabinose et de glucose (amidon et cellulose) et qu’il est dénué de tous

polysaccharides contenant du mannose.

2. Etude du péricarpe

On peut distinguer deux types de cellules en

majorité des cellules Longues très compactes en

forme de fibres fusiformes et quelques vaisseaux

spiralés. Les fibres sont communément appelées

fibres de sclérenchyme (photo a). Ce Tissu de

soutien est largement répandu dans les téguments

des graines, noyaux des fruits, cellules pierreuses,

épines et aiguillons des tiges et des feuilles.Photo 8(a)   : Fibres de sclérenchyme

Les couches régulières de cellulose, qui

garnissent leur paroi épaisse, présentent un

arrangement hélicoïdal (photo b, c).

Cela donne une grande rigidité ou une

grande souplesse aux organes végétaux. En effet ils

sont très rigides quand ils sont lignifiés (dans la

plupart des cas). On parle alors de fibres dures. Ils

sont très élastiques quand ils ne sont pas lignifiés.

C’est le cas de fibres molles qui sont assimilées à

des cellules de collenchyme. On rencontre

également, à des emplacements bien précis au

niveau du péricarpe de la graine.

Photo 8(b)   : organisées en strates

Photo   8(c) faces externes des hélices(MET).

Le péricarpe est constitué de fibres de sclérenchyme dont les micros fibrilles de

cellulose sont disposées en couches successives concentriques. Il représente jusqu’à

90% du poids total de la graine. Il est formé principalement comme il a été montré lors

de l’étude morphologique, de fibres de sclérenchyme. Cette étude morphologique nous

a conduites à analyser la graine.

Au regard de ces résultats, il apparaît que le péricarpe est constitué

majoritairement de xylose et de glucose, les autres sucres n’étant présent qu’à l’état de

traces. Le péricarpe est donc constitué essentiellement de cellulose et d’hémicelluloses.

Remarque   :

L’étude morphologique nous a permis de préciser l’organisme des deux parties de

la graine.

3. Etude de la pelure :

La pelure du fruit constitue le deuxième

sous produit généré par les diverses

transformations industrielles de la figue de

barbarie auquel il faudra s’intéresser. Notre

travail a été réalisé sur la pelure des fruits de la

figue de barbarie. Ces fruits ont été récoltés en

fin de maturité et sélectionnés de façon à ne

retenir que les fruits sains dont la peau n’était

pas endommagée. Photo 9 : Fruit du figuier de barba épluché

Les fruits choisis sont verdâtres, de forme ovale et leur poids oscille entre 75g et

85g. Ces fruits ont été épluchés et la pelure, qui constitue entre 35 et 40 % du poids total

du fruit frais, a été par la suite séchée dans une étuve ventilée à 50°C. La teneur en eau

varie entre 85 et 88% par rapport au poids total de la pelure fraîche pour les échantillons

étudiés Nous constatons que la pelure du fruit du figuier de barbarie est constituée

majoritairement de polysaccharides surtout pectiques et cellulosiques. Elle contient

aussi mais en moindre proportion des cires, des minéraux, des protéines et de la lignine.

4. Etude du mucilage :

Les mucilages sont des polysaccharides, de structure chimique parfois très

complexe, que l’on rencontre dans plusieurs plantes supérieures. On les trouve dans

plusieurs applications dans les domaines alimentaire et pharmaceutique pour leurs

propriétés émulsifiantes. Ils ont été isolés et étudiés dans le cas de plusieurs espèces

végétales. Le mucilage extrait de la pelure du figuier de barbarie renferme

essentiellement du galactose et de l’arabinose. Il contient mais en moindre proportions

du rhamnose, des xyloses, du glucose et des acides uroniques. Ces derniers oses peuvent

être des constituants d’une seule macromolécule comme ils peuvent provenir d’un

mélange de polysaccharides Co-extraits.

III. Composition et propriétés chimique du figuier :Les composantes du figuier constituent une base d’un régime alimentaire. La consommation

du figuier contribue à l’amélioration du contrôle du taux du sucre dans le sang et l’augmentation de

la sécrétion de l’insuline chez les personnes diabétiques.

D’autres parts, l’alimentation à base du figuier diminue le niveau des graisses (lipides) dans le

sang grâce aux matières pectiques considérées parmi les fibres nutritionnelles utiles pour la santé.

Pour les animaux, le figuier est très digestible avec un taux élevé en vitamines, fer et beta-chrotines

Les fruits présentent un intérêt nutritionnel intéressant. Sa consommation à l’état frais apporte

des quantités non négligeables en nutriments de base et en minéraux. Ainsi la consommation de 100

g de fruits apporte à peu prés 2,1g de protéines, 1,2g de lipides, 0, 2g de fibres, 1,9g de pectines, 4,4g

de minéraux et 12,8g de glucides.

1. Composition chimique des raquettes du figuier :

Eau 92 %

Glucides 4,3 %

Cellulose 1,2 %

Protéines 0,6 %

Matière grasse 0,15 %

Cendres 1,5 %

Des chercheurs ont signalé dans la composition du Nopal la présence d’un tannin, des traces

de berbérine* et d’un autre alcaloïde indéterminé.

La substance mucilagineuse qui fait la richesse de l’Opuntia c’est la pectine (1 kg de tiges

fraîches fournit 7,5 grammes de pectate calcomagnésien). Ses cendres sont riches en fer.

2. Composition chimique de la fleur du figuier :

Le suc de la fleur de l’Opuntia est plus visqueux que celui des raquettes. Il contient à peu près

les mêmes principes que la tige auxquels on peut ajouter des dérivés flavoniques*. Sa teneur en

cendres avoisine 9 %. Elles comportent 30% de silice et 14% de chaux.

3. Composition chimique du suc du fruit mûr :

Eau 86-92%

Sucre 11,2%

Cellulose 1,3%

Protéines 6,7%

Matière grasse 0,3%

Acides 0,1%

Cendres 0,7%

Sa richesse en sucre en fait une excellente source potentielle d’alcool. En effet, 150 kg de

figues fournissent 100 litres de suc qui produisent 7 litres d’alcool à 85°.

La pulpe de la tuna renferme un pigment rouge mal connu qui colore l’urine en rouge.

4. Composition chimique de la graine du figuier :

Eau 33 à 36%

Protéines 8 à 10%

Huile 6 à 9%

Cendres 1,3 à 1,5%

5. Composition chimique du figuier :

5.1. Fibres contenues par le figuier :

Solubles mucilages

Pectine gommes

Non-solubles cellulose

Lignane hémicellulose

5.2. Analyse de la composition du figuier pour 100 grammes :

Minéraux :

Calcium 93 mg

Fer 1,6 mg

Phosphore 17,0 mg

Hydrates de carbone 5,6 mg

Protéines 1,7 mg

Vitamines :

(A) Rétinol 41,00 mg

(B1) Thiamine 0,03 mg

(B2) Riboflavine 0,06 mg

(B3) Niacine 0,30 mg

(C) Acide ascorbique 8,00 mg

Le Nopal ne contient pas d’acide phytique (phytinique) présent dans les céréales et reconnu

nuisible dans l’alimentation humaine car il entrave l’absorption du calcium et de la vitamine D.

3. Propriétés physico-chimiques des huiles végétales :

L’analyse de l’ensemble des documents bibliographique que nous avons pu avoir a montré

que le figuier de barbarie a été amplement étudiée et valorisée dans les domaines suivants  :

alimentaire, pharmaceutique, médicinal, cosmétique, esthétique ….

Par contre, nous avions du mal à obtenir une documentation de valeur ajoutée, donnant les propriétés

physico-chimique lui conférant tout les atouts pour une éventuelle utilisation comme un biocarburant.

Cependant nous avons jugé intéressant de présenter dans ce chapitre de nouvelles données sur des

plantes analogues à la figue e barbarie et qui sont déjà considéré comme biocarburant.

Le tableau suivant représente les différentes propriétés physico-chimiques mise en jeux lors

de carburation des huiles végétales comparé avec celle du diesel.

Tableau 3   : Propriétés physico-chimiques des différentes huiles végétales comparé à celle du diésel

Les diverses caractéristique physico-chimiques représentés dans le tableau joue un rôle très

important pour les huiles végétales lors de l’utilisation comme carburant, ces propriétés porte sur :

La viscosité   : elle est déterminée à l’aide d’un viscosimètre.

Point de trouble   : Le point de trouble est la température à la quelle la paraffine, qui est une

composante naturelle du carburant diesel, commence à se transformer en cristaux peut conduire à la

formation d’un réseau cristallin tridimensionnel qui emprisonne la matrice organique et empêche

l’écoulement, ce qui provoque la sous-alimentation du moteur

Point éclaire   : Le point éclaire d’un liquide se définit comme la température la plus basse à

laquelle la concentration des vapeurs émise est suffisante pour produire une déflagration au contact

d’une flamme, d’une étincelle, d’un point chaud mais insuffisante pour produire la propagation de la

combustion en l’absence de la ‘flamme pilote’. Le point peut être classé en fonction de leur point

éclaire.

Indice de cétane   : L'indice de cétane d’une huile représente la quantité de cétane dans un

mélange cétane-alphamethylnaphtalène qui donne des propriétés d'auto inflammation identiques à

celles du gazole.

Pouvoir calorifique   : C’est la quantité de chaleur dégagée par la combustion complète d’une

unité de combustible. Cette valeur permet de comparer différents produits de nature différentes et

permet de convertir l’ensemble des carburants sous forme TEP (tonne équivalent pétrole). Le pouvoir

calorifique des huiles végétales sa rapproche de celui du diesel. C'est-à-dire qu’en termes

énergétique, un litre d’HVP permettra le même travail qu’un litre de fioul agricole.

IV. Conclusion : Dans ce chapitre on a expliqué les différentes méthodes et procédés d’extraction des huiles

végétales notamment le pressage mécanique (extraction continu et discontinu) et l’extraction par solvant.

Aussi on a essayés de rassembler un grand nombre d’information sur la composition chimique

de l’huile de la figue de barbarie et de ses propriétés physico-chimique pour une meilleure

valorisation comme biocarburant, mais a cause de manque bibliographique, on confrontera ce

problème vers une autre valorisation, c’est la fabrication du savon (saponification) à partir du cactus,

et aussi la détergence et l’émulsification en vue de produire des surfactants naturels.