Les fèves de cacao peuvent absorber des métaux lourds, tels que le cadmium, contenus dans les sols pollués.
Photo: © Hans Geel/Shutterstock.com

Quelle quantité de cadmium dans les fèves de cacao ?

Les fèves de cacao peuvent absorber des métaux lourds toxiques contenus dans le sol ; du cadmium, par exemple. Certaines zones de culture du cacaoyer, en Amérique du Sud, notamment, sont polluées par ces métaux lourds. En associant différentes techniques de fluorescence X, les chercheurs allemands ont réussi, pour la première fois, à mesurer de manière non invasive les endroits où le cadmium s’accumule dans les fèves de cacao.

Il y a au moins 5 000 ans que les humains récoltent les fèves de cacao. Ils ont appris à les laisser fermenter, les torréfier, les moudre et les transformer avec du sucre et des matières grasses pour produire de délicieux chocolats. Actuellement, environ cinq millions de tonnes de fèves sont commercialisées chaque année. Elles ne proviennent que de quelques zones de culture dans les régions tropicales.

Le chocolat est considéré comme une nourriture de l’âme : les amino-acides qu’il contient, le tryptophane, par exemple, rend de bonne humeur. Les fèves de cacao contiennent également des composés anti-inflammatoires et de précieux oligoéléments. Cependant, le cacaoyer absorbe également des métaux lourds toxiques, lorsque le sol est pollué, par exemple par des activités minières qui peuvent progressivement empoisonner les sols et les eaux souterraines.

La question importante qui se pose est la suivante : où, exactement, les métaux lourds s’accumulent-ils dans la fève : dans la coque ou dans l’endosperme à l’intérieur de la fève ? Après la récolte de ce qui constitue la matière brute du chocolat, les fèves subissent de nombreuses étapes de différents traitements qui pourraient éventuellement réduire la contamination. Idéalement, les traitements pourraient être optimisés de manière à réduire les quantités de métaux lourds tout en conservant les oligoéléments qu’on souhaite garder.

Une équipe dirigée par la Dr. Ioanna Mantouvalou, du laboratoire de recherche Helmholtz Zentrum Berlin (HZB) et par la Dr. Claudia Keil (TU Berlin/Toxicologie), a associé diverses méthodes d’imagerie du BAMline de BESSY II pour cartographier précisément les concentrations de métaux lourds dans les fèves de cacao. Les chercheuses ont examiné des échantillons de cacao provenant d’une région de culture, en Colombie, où ils avaient été contaminés par du cadmium, à raison de 4,2 mg/kg en moyenne. Soit un taux de concentration bien supérieur aux limites européennes (de 0,1 à 0,8 mg de cadmium/kg) fixées pour les produits à base de cacao.

L’équipe a utilisé trois techniques différentes de fluorescence X pour examiner les fèves de cacao. Elle a notamment mis au point une nouvelle méthode analytique de correction de l’absorption pour l’exercice d’imagerie avec une caméra couleur à rayons X. « Jusqu’à présent, on disposait de peu de connaissances sur la manière dont le cadmium migre du sol à la plante par l’intermédiaire des racines et sur l’endroit où cet élément s’accumule dans les fèves. Notamment parce qu’il n’était pas possible de localiser, avec précision et de manière non invasive, l’endroit où s’accumule le cadmium, » a déclaré Ioanna Mantouvalou. Les expériences ont été réalisées par les doctorants Frank Förste (TU Berlin) et Leona Bauer (TU Berlin et HZB).

Détection du cadmium
 

Ioanna Mantouvalou explique que le cadmium est particulièrement difficile à détecter. Cela tient au fait que le signal du cadmium, qui excite les électrons externes, se situe juste en-dessous du signal de fluorescence bien plus puissant du potassium, présent en plus fortes concentrations dans le cacao. « Nous excitons par conséquent une couche électronique plus profonde de l’atome de cadmium, ce qui n’est possible qu’avec les rayons X durs du BAMLine, » déclare Frank Förste. « Nous avons ainsi pu cartographier les sections transversales des fèves de cacao avec une résolution élevée, et montrer que le cadmium s’accumule essentiellement dans la coque, » précise Leona Bauer.

Différences avant et après la torréfaction
 

Les chercheuses ont également découvert d’intéressantes différences entre les fèves avant et après le processus de torréfaction. « Nous avons pu prouver que la torréfaction modifie la répartition de l’élément dans les fèves, » indique Ioanna Mantouvalou. L’association des différentes méthodes expérimentales permet, pour la première fois, de mesurer avec précision l’accumulation de cadmium. Des études complémentaires pourraient systématiquement chercher à savoir comment améliorer les étapes de transformation des fèves de manière à minimiser l’exposition au cadmium.

(HZB/wi)

Référence:

Ioanna Mantouvalou, Claudia Keil et al.: Quantitative Analysis and 2D/3D Elemental Imaging of Cocoa Beans Using X-ray Fluorescence Techniques, Analytical Chemistry 2023, 95, 13, 5627–5634; mars 24, 2023

 

Pour en savoir plus :

Lien avec BESSY II au Helmoltz Zentrum Berlin (en anglais) 

Lien avec BAMLine (en anglais) 

 

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