Bonnes conditions du grain a l'entreposage
Caractéristiques du grain en tant que denrée
alimentaire a conserver
Caractéristiques minimales du grain en tant que
denrée a conserver en stock a plat (Diagnostic)
Bernard CAHAGNIER
Francis FLEURAT-LESSARD
(et moyens de maîtrise des altérations en cours de stockage)
Le grain ne peut se conserver indéfiniment sans perdre ses qualités et la préservation de toutes ses qualités n'est ni éternelle ni gratuite.
Les bonnes pratiques de conservation consistent à maintenir le plus longtemps possible la qualité du produit en agissant sur les divers mécanismes d'altération.
Trois facteurs déterminent l'intensité du processus d'altération au cours de la conservation : la température l'hydratation du grain (teneur en eau) - la durée du stockage.
Ces facteurs conditionnent le développement des microorganismes et des insectes qui sont toujours présents en plus ou moins grande quantité sur le grain ou sur les lieux d'entreposage.
Dans le cas de stockage de tonnages importants de grain, les risques d'altération peuvent être aggravés et les principales conditions requises pour une conservation sans risque, diffèrent sensiblement des critères d'aptitude au stockage d'usage courant.
Dans le cas de stocks horizontaux, la surface en contact avec l'air est importante et l'évolution de l'humidité‚ ambiante dans les entrepôts peu ou pas aérés peut se transmettre à une plus grande proportion de celle-ci que dans des cellules verticales et de faible section. L'ensemble des précautions supplémentaires à prendre correspond aux conditions requises pour diminuer les risques d'altération dans ce type de structure horizontale, qui sont souvent associées à une conservation à long terme du grain (Par exemple : céréale mise à l'intervention) : la longue durée constitue un facteur de risque supplémentaire.
Caractéristiques du grain en tant que denrée alimentaire a conserver
Selon les conditions de qualité‚ minimale requises pour la vente des céréales dans le cadre de formules contractuelles courantes : "la marchandise doit être livrée en bon conditionnement, exempte de parasites vivants de la marchandise, et sans flair". Lors de la reconnaissance de la marchandise, il appartient à l'acheteur ou à son représentant de s'assurer que celle-ci est saine, loyale et marchande, donc sans odeur anormale et exempte de parasites vivants ou de substances toxiques.
Il y est rajouté à l'attention de l'inspecteur de l'installation de stockage ou de transport: "L'acheteur ou son représentant (l'ONIC dans le cas d'une mise à l'intervention) est également tenu de vérifier l'état de propreté des installations destinées à recevoir la marchandise et des moyens de transport, avant chargement". De plus, il est mentionné que : "la présence de parasites vivants étant un cas de refus de la marchandise, l'acheteur ou son représentant devra, avec les moyens dont il dispose, s'assurer de la non-présence de parasites vivants".
Pour une conservation de longue durée, il est donc nécessaire de respecter un certain nombre de règles constituant des préconisations minimales et de disposer de moyens de contrôle ou de surveillance pour les conditions suivantes :
Un matériel de prélèvement pouvant être mis en oeuvre manuellement est indispensable pour pouvoir évaluer l'évolution de la qualité initiale au cours de la période de conservation. Pour l'obtention d'un échantillon, on fait référence ... la norme française sur l'échantillonnage manuel (NF - V03 700 (1967) = ISO 950 (1979)), qui devrait être appliquée dans le cas d'un contrôle officiel, mais qui impose une prospection intégrale de toute la profondeur du tas (ce qui est le plus souvent irréalisable).
Il convient, pour des raisons de sécurité du consommateur final et des raisons économiques, d'éviter, pendant les périodes de stockage, toute altération du produit susceptible de compromettre ses qualités. La bonne conservation du grain résulte d'une optimisation réussie entre différents facteurs, difficiles à concilier entre eux :
Les grains et graines ont un métabolisme extrêmement ralenti. Quand les conditions de teneur en eau et de température deviennent favorables, le rythme vital s'accélère pour aboutir, à l'extrême, à la germination (figures let 3).
Le grain ne peut se conserver longtemps que si son humidité est basse et située au-dessous du seuil limite d'apparition d'eau libre dite "solvante" qui favorise le développement des moisissures cette limite &"activité de l'eau", symbolisée par le sigle Aw, est aussi appelée "teneur en eau de sauvegarde"; (voir figure 2)
Figure 2 : Équilibre entre activité de l'eau et teneur en eau du grain. (Multon, 1982)
Pour les céréales, la limite d'activité de l'eau, ou seuil de sauvegarde, est à 0,70 (soit 70 % d'humidité relative à l'équilibre). Cela correspond à une teneur en eau des céréales de l'ordre de 14 %. Comme dans la pratique courante du stockage on se place rarement dans ces conditions, lorsque le seuil de sauvegarde de teneur en eau est dépassé, la température doit être la plus basse possible pour pouvoir assurer une conservation de plusieurs mois sans risque important (voir plus loin les données complémentaires sur la ventilation de refroidissement).
Au-dessous du seuil de teneur en eau de sauvegarde, tout risque de développement des moisissures est annulé. Cependant, il est très rare que l'intégralité de la masse des grains stockés soit à une teneur en eau homogène et le seuil de sauvegarde peut être dépassé en certains points sans que cela ait une influence notable sur la teneur en eau moyenne de l'ensemble du lot de grain conservé.
Du fait de leur siccité, la flore dangereuse ou susceptible d'altérer la qualité des céréales est essentiellement constituée par des moisissures adaptées à des taux d'hydratation assez bas (15-16% de teneur en eau) et appelée communément flore de stockage.
Néanmoins, depuis le moment de leur "initiation" au sein de l'épi jusqu'au passage au mouliné les grains de céréales sont soumis à des contaminations par des microorganismes (bactéries, levures ou moisissures). Si les conditions climatiques dans la période précédant la récolte influent considérablement sur la nature et le nombre de microorganismes portés par le grain, il est clair que les opérations de battage et, éventuellement, le séchage sont à l'origine de mélanges et de contaminations secondaires qui confèrent au grain stock‚ une "microflore" sensiblement différente de celle du grain au champ.
Les principaux représentants de cette microflore de stockage sont essentiellement des espèces des genres Aspergillus et Penicillium, accompagnées par des espèces secondaires de Mucorales ou des genres Byssoclamys, Scopulariopsis et Wallemia. Toujours très abondantes dans les recoins des silos et entrepôts, ces espèces très sporulantes sont très souvent à l'origine de contaminations secondaires lors de manutentions et de la transformation des grains. Ces moisissures de stockage sont les seules à pouvoir se développer sur des grains à 15 - 16% de teneur en eau (elles sont appelées, de ce fait, xérotolérantes). De plus, certaines d'entre elles peuvent synthétiser des molécules extrêmement toxiques pour l'homme et les animaux : les mycotoxines. Il est clair que c'est ce groupe de moisissures qui intéresse le stockeur de céréales et qui est à l'origine de la très grande majorité des accidents de conservation.
Les moisissures sont une cause directe de l'altération des grains. Des relations de cause à effet entre la prolifération des moisissures et certains types de dégradation des grains sont bien établies :
- Le développement d'Aspergillus et Penicillium sur les grains s'accompagne d'une diminution de la faculté germinative.
- De même, les odeurs de moisi qui apparaissent dans le grain ou les farines et qui peuvent se retrouver ensuite dans le pain, sont bien dues à l'activité des Penicillium et des Aspergillus.
Les grains cassés, fissurés ou morts (stabilisés définitivement par la chaleur par exemple), perdent leurs défenses naturelles et sont plus vulnérables aux facteurs d'altération et, en particulier, aux microorganismes.
Il est bien connu par ailleurs que l'acidité extractible de blés stockés augmente en même temps que le nombre de germes fongiques et il a été démontré un rôle prépondérant et quasi-exclusif des moisissures dans ce processus d'acidification.
- De plus, un développement de moisissures sur des blés destinés à la panification provoque une modification des propriétés rhéologiques des pâtes qui en résultent.
- Enfin, toute prolifération de microorganismes se fait au détriment de la matière sèche du grain qui est utilisée pour le métabolisme énergétique des moisissures (en particulier, l'amidon de l'albumen et les lipides du germe). Le métabolisme des microorganismes en conditions favorables (de multiplication intense) provoque une perte de matière sèche du grain et, ce qui est plus grave encore, il génère de la chaleur et de la vapeur d'eau, ce qui a pour effet d'entretenir des conditions très favorables au développement d'un processus d'échauffement "spontané" et masque souvent la perte de matière sèche (par l'apport d'eau en compensation).
Tableau 1 : Exemples de mycotoxicoses
Syndrômes prédominants Mycotoxines incriminées Moisissures responsable Hépatotoxicoses Aflatoxines Aspergillus flavus Néphrotoxicoses Ochratoxines Aspergillus ochraceus Citrinine Penicillium viridicatum Neurotoxicoses Patuline Aspergillus clavatus Penicilliurn expansum Gastro-entérotoxicoses Trichothécènes Fusarium divers Hémorragies Trichothécènes Fusarium divers Nécrose cervicale Fumonisines Fusarium moniliforme Cancer de l'oesophage Fumonisines Fusarium moniliforme Effet oestrogène Zéaralénone Fusarium graminearurn De plus, dans ces conditions, il peut y avoir un risque non négligeable de production de toxines. En effet, certaines moisissures élaborent des substances toxiques, la plupart du temps cancérigènes : les mycotoxines (tableau 1). Les intoxications sont rares chez l'homme du fait de son alimentation diversifiée et du soin apport‚ à la conservation des denrées alimentaires. Mais, dans le cas de stockage de tonnages très importants de céréales pendant des longues durées, des développements ponctuels sont à craindre. Les seuils de toxicité‚ de ces toxines chez l'homme ou les animaux d'élevage étant très bas, le moindre développement, même localisé, est particulièrement important à détecter.
Photo 1: Penicillium implicatum (conidiophores et spores)
Photo 2: Aspergillus amstelodami (conidiophores et spores)
Les insectes ravageurs du grain (charançons, capucins, alucites, Tribolium, silvains, etc, ... ) se développent encore jusqu'à des teneurs en eau de l'ordre de 10 % dans les céréales, c'est-à-dire que dans tous les cas de stockage, ils vont représenter un risque.
On peut répartir les espèces nuisibles en deux classes à risques différents :
- Les ravageurs primaires, qui représentent le danger le plus important, car ce sont des espèces exclusivement adaptées au grain, à l'intérieur duquel elles accomplissent la majorité de leur cycle de développement sous "forme cachée", invisible à l'observation directe. Il s'agit des charançons, du capucin des grains et de l'alucite des céréales (tableau 2).
- Les ravageurs secondaires qui représentent une grande variété d'espèces différentes, qualifiées d'"opportunistes" et qui prélèvent leur nourriture sur les grains cassés principalement ou les grains déjà creusés par un ravageur primaire. Ils peuvent, bien sûr, se retrouver ailleurs que dans le grain, dans tous les produits dérivés des céréales (farine, semoule, biscuits, etc ... ), mais également dans beaucoup d'autres denrées alimentaires (exemple fruits secs, légumes secs, épices, plantes séchées, etc) ... Certaines espèces de ce second groupe ont un régime particulier et elles ne seront présentes que dans les grains moisis ou dans les zones d'échauffement (Typhaea stercorea, Alphitobius diasperinus, Ahasverus advena, ou les psoques, par exemple).
- Les acariens étant principalement attirés par les moisissures dont ils se nourrissent, ils ne représentent qu'un risque parallèle à celui des moisissures et que l'on peut associer à une teneur en eau plus élevée que la normale commerciale (en général supérieure à 15 % dans les céréales). Les acariens sont particulièrement attirés par les substrats riches en lipides et notamment, en ce qui concerne les céréales, par le germe des grains. Une attaque massive d'acariens peut provoquer une diminution importante de la faculté germinative alors que la céréale peut conserver un aspect extérieur normal.
La vitesse de multiplication des insectes, comme dans le cas des moisissures, dépend étroitement de deux facteurs:
- La température du grain et sa teneur en eau.
L'insecte ne se multiplie pas, au moins de façon perceptible, au-dessous de 12 °C. Lorsque la température de seuil est dépassée, sa vitesse de multiplication double lorsque la température augmente de 5 à 7 degrés (le cycle se déroule 6 fois plus vite à 30 °C qu'à 15 °C).
Lorsque la teneur en eau augmente de 2 points, la vitesse de développement des insectes augmente de 50% et les femelles ont une descendance beaucoup plus nombreuse dans le grain humide que dans le grain sec.
Les principales conséquences de l'attaque des insectes sur la qualité des céréales stockées sont secondaires par rapport à la seule présence d'insectes vivants qui constitue un motif de refus de la marchandise et une réfaction sur le prix, correspondant au moins au coût d'une fumigation, indispensable pour ramener le lot de grain à la norme commerciale requise (non présence d'insectes vivants).
Tableau 2: Echelle de gravité des principaux insectes ravageurs des grains stockés.
Ravageurs Primaires granivores stricts à formes cachées Espèces opportunistes détritiphages sans formes cachées Espèces secondaires mycophages, prédateurs et saprophages Coléoptères : Coléoptères: Coléoptères: • Charançons et du maïs • Silvain • Mycétophage des grains Oryzaephilus surinamensis Typhaea stercorea Sitophilus granarius • Tribolium roux et sombre: • Ténébrion des poulaillers: S. oryzae Tribolium castaneum Alphitobius diaperinus S. zeamais T. consfusum • Cucujide denté de l'avoine • Capucin degrains • petit silvain ou Cryptolestes Ahasverus advena Rhizopertha dominica Cryptolestes spp. Psocoptères • Cadelle • Psoques: Tenebroides mauritanicus Liposcelis sp. • Vrillettes du pain et du tabac Stegobium paniceum Lasioderma serricorne Lépidoptères: Lépidoptères: Acariens: • Alucite des céréales • Pyrale des amandes • Tyroglyphe de la farine Sitoroga cerealella Ephestia cautella Acarus siro • Teigne des semences: • Tyrophage du colza Plodia interpunctella Tyrophagus putrescentiae • Mite de la farine Ephestia kuehniella Photo 3 - Oryzaephilus surinamensis: le «silvain», ravageur «secondaire», mais le plus fréquent dans les stocks de céréales (cliché INRA).
Photo 4 - Sitophilus zeamais: le «charançon du maïs», ravageur «primaire» du maïs stocké, dans le sud de la France (cliché H. de Meirleire).
Photo 5 - Sitotroga cerealella: l'«alucite des céréales», lépidoptère à formes cachées, nuisible aux stocks de maïs dans l'ouest et la partie sud de la France (cliché H. de Meirleire).
Photo 6 - Tribolium castaneum: le «Tribolium», ravageur «secondaire» des céréales en grain, qui est plus fréquent dans les usines de la meunerie ou de la semoulerie de blé (cliché INRA).
Néanmoins, au plan qualitatif, une attaque importante d'insectes (plus de 100 insectes par kg de grain par exemple) aura les conséquences suivantes :
- Une légère diminution de la masse spécifique (masse à l'hectolitre).
- Une augmentation de la teneur en impuretés légères.
- Une diminution sensible de la faculté germinative si l'espèce nuisible est un lépidoptère (les chenilles mangent de préférence le germe des grains sans toucher à l'endosperme).
- Une diminution du taux de gluten dans les farines fabriquées à partir de blé infesté, celui-ci devenant cassant et se désagrégeant plus facilement, avec une tolérance au pétrissage plus faible de la pâte.
- La force boulangère de la farine diminue au fur et à mesure que l'infestation augmente, avec principalement une réduction du gonflement.
- Une élévation de l'acidité grasse sera constatée, mais l'intensité de la libération d'acides gras sera fonction de l'espèce infestante (les attaques du capucin des grains seront plus néfastes pour ce critère que celles du charançon, par exemple).
- Le développement d'odeurs désagréables peut être perçu si l'espèce appartient aux genres Tribolium ou Rhizopertha.
- La qualité nutritionnelle peut baisser légèrement mais pas de façon sensible dans les conditions évoquées (on a observé une diminution du coefficient d'efficacité protéique pour le maïs fortement infesté).
- La présence de micro-particules, provenant soit de l'activité alimentaire des insectes, soit directement de leur développement, peut être à l'origine d'allergie pour les personnels qui manipulent la céréale (les acariens et leurs cadavres sont des allergènes reconnus).
- Dans le cas où l'infestation est sous forme cachée dans le grain, la mouture réduit les insectes présents en fines maïs qui se mêlent à la farine et constituent des impuretés d'origine animale. Un niveau réglementaire de ces impuretés est toléré dans les farines (50 fragments pour 50 g de farine) et ne doit pas être dépassé.
- Les insectes excrètent de l'acide urique qui n'est pas un constituant normal du grain. Celui-ci peut être dos‚ pour connaître la probabilité de la contamination du blé qui a servi à fabriquer la farine.
- La contamination par les insectes est un élément favorisant la dissémination des micro organismes et les contamination secondaires par les moisissures de stockage. De même, les acariens transportent et disséminent les espèces de moisissures qu'ils consomment.
- Le tube digestif des insectes est susceptible d'héberger des germes de bactéries qui ne sont pas tous inoffensifs pour la santé du consommateur.
Il est donc évident qu'un lot de céréales contaminé par des micro organismes ou infesté par des insectes peut présenter une qualité amoindrie et dont tous les aspects: hygiénique, sanitaire, nutritionnel et technologique sont atteints, même faiblement.
Lorsque teneur en eau et température sont proches des limites commerciales (pour les céréales 15 % d'humidité et 25 °C, par exemple), le métabolisme du grain (qui est aussi une semence en sommeil) "se réveille" et l'activité respiratoire reprend, en parallèle avec la prolifération des moisissures (qui sont présentes, dans n'importe quel type de grain, sous forme de spores).
Ce sont principalement les métabolismes associés des moisissures et des grains qui sont à l'origine de l'échauffement "spontané" des masses de grain entreposées. Les insectes ne sont pratiquement jamais à l'origine de l'échauffement mais ils se comportent en opportunistes et profitent des grains chauds et humides pour atteindre un taux de multiplication maximum. Néanmoins, ils fuient les endroits où la température dépasse 35 °C.
Des zones de condensation d'eau, par exemple sur des parties froides de toiture situées immédiatement au-dessus de la surface du grain (sous l'effet des variations de température entre le jour et la nuit dans les entrepôts peu ou pas aérés au-dessus du tas de grain), peuvent être à l'origine d'un développement de "fermentations" localisées pouvant aller jusqu'à la germination du grain (ces zones sont, par ailleurs, fortement attractives pour les principaux ravageurs du grain).
La siccité du grain constitue donc le premier facteur limitant l'altération par les moisissures.
Pour ce qui concerne le risque "ravageur", il est beaucoup plus difficile à maîtriser car il faut théoriquement garantir l'absence totale d'insectes vivants (en réalité la "non présence").
La seule présence d'insectes vivants étant un cas de refus, il est nécessaire d'effectuer un traitement du local vide avant tout entreposage, suivie s'il est probable qu'un refroidissement suffisant ne pourra être obtenu par la suite, d'un traitement de protection insecticide préventive du grain, éventuellement assorti d'une surveillance permettant de détecter précocement les colonies en cours de constitution, lorsque la protection insecticide résiduelle n'aura plus d'effet.
Seul l'abaissement de la température au-dessous de 12 °C est susceptible d'empêcher toute multiplication des insectes. Cette mesure sera d'autant plus efficace que le grain sera plus sec, comme l'ont montré des études récentes sur la ventilation de refroidissement. Cette mesure de prévention peut être utilement complétée par une pulvérisation d'insecticide à la surface du tas de grain pour éviter les recontaminations après la remontée de la température dans cette zone.
Actuellement, il n'y a pas d'avantage économique à stocker un grain plus sec que la limite contractuelle supérieure tolérée. Il sera plus économique de le refroidir fortement après le chargement de l'entrepôt, en utilisant notamment les basses températures de l'air extérieur en hiver. Le grain étant un bon isolant thermique, la remontée en température sera très lente et la dérive de qualité sera plus facile à maîtriser dans le cas du grain sec et frais.
En l'absence de bonification justifiée pour la siccité qui n'incite pas à stocker du grain plus sec que la norme, (pour limiter les risques il est préconisé que les installations de stockage à plat s'équipent du système de ventilation de refroidissement bien étudié par l'ITCF), les risques d'altération seront d'autant plus grands que le local est moins bien adapté à ce type de stockage (étanchéité, cloisonnement, équipements de surveillance et d'intervention) (voir Conditions techniques pour le stockage à plat des céréales).
Caractéristiques minimales du grain en tant que denrée a conserver en stock a plat (Diagnostic)
A titre indicatif et indépendamment des pratiques commerciales en vigueur, il est préconisé les limites suivantes :
< 14 % en moyenne (pour les céréales). Cela correspond à une amplitude de variation comprise en général entre 13 et 15 %, ce qui veut dire que certaines parties du stock qui sont près de la limite supérieure contractuelle pourront quand même se conserver pendant plusieurs mois, si cette valeur moyenne est respectée.
Le taux le plus faible possible est préférable, tout excès d'impuretés étant favorable aux altérations d'origine biologique (micro et macro-organismes).
Il est souhaitable de mettre en magasin du grain à la température la plus basse possible. Si le grain est trop chaud pour être conservé sans risque, la présence d'un système de ventilation de refroidissement à l'air ambiant fonctionnel associée à, une thermométrie, permet de piloter l'installation pour abaisser ultérieurement le niveau de température du stock pendant la période de conservation et cette configuration est préconisée.
Aucun insecte vivant ne doit être présent au contrôle initial de la qualité du grain avant la mise en stock. En cas de présence d'insectes vivants, un traitement insecticide s'avère indispensable. La simple présence d'insectes morts doit attirer l'attention car elle indique qu'une infestation antérieure s'est déjà développée dans le grain. Tout traitement insecticide préventif avec des insecticides dits "de contact" a ses limites et aucun traitement ne détruit complètement tous les insectes d'un stock, en particulier s'il s'agit d'espèces à formes cachées, comme les charançons par exemple. En conséquence, la présence d'insectes morts est un indice de risque supplémentaire pour la conservation.
La présence d'un équipement pour le traitement insecticide du grain, compatible avec les techniques de chargement et déchargement de l'entrepôt, est préconisée.
La disponibilité de matériel de désinsectisation des locaux vides avant entreposage est également requise.
En ce qui concerne les micro organismes, il n'existe aucune obligation légale ou seuil de référence à respecter. Néanmoins, on considère qu'un grain a une qualité microbiologique convenable s'il héberge moins de 10 000 germes de la flore de stockage par gramme de grain, dénombrés en appliquant la méthode normalisée des dilutions-ensemencements (NF V08 201 et V08 301). Pour ce qui concerne les indices biochimiques de contamination microbiologique, on utilisera la mesure de la teneur en ergostérol (méthode normalisée NF V18 112) qui donne également une bonne idée de l'histoire microbiologique du lot (avant le contrôle). D'après les résultats d'études récentes, on considère que la qualité microbiologique est bonne tant que l'on ne dépasse pas un certain seuil de teneur en ergostérol, ce seuil étant différent avec chaque type de céréale (tableau 3).
Quand l'analyse révèle des teneurs en ergostérol égales ou légèrement supérieures à ces seuils, il convient d'effectuer des analyses complémentaires afin de vérifier si les genres et espèces fongiques présentes sont susceptibles de produire des mycotoxines. Lorsque la teneur en ergostérol dépasse le seuil supérieur de 10 à 30 µg/g, le doute n'est plus permis et on considère que le produit a été fortement contaminé par les moisissures.
Dans le cas où la teneur en ergostérol indique une contamination, outre la vérification de cette contamination par la méthode classique avec, si possible, identification des espèces fongiques présentes, il convient de passer à la recherche des mycotoxines. La recherche des mycotoxines ne se justifie pas tant que les seuils de teneur en ergostérol ou du nombre de germes n'atteignent pas la limite supérieure. Au-dessous des seuils, il ne peut y avoir de toxines dangereuses formées en cours de stockage.
Tableau 3 : Valeur des seuils de teneur en ergostérol significatifs pour la qualité microbiologique pour les principales céréales.
| Matières premières | Seuils d'ergostérol µg/g | |
| Qualité correcte < |
Qualité douteuse > |
|
| Maïs | 3 | 8 |
| Blé dur | 8 | 12 |
| Blé tendre | 8 | 12 |
| Farine | 5 | 10 |
| Son | 15 | 25 |
| Seigle | 8 | 12 |
| Orge | 9 | 14 |
| Avoine | 9 | 14 |
