Recherche sur la salubrité des grains pour appuyer l’accès du grain canadien aux marchés

Analyse de substances organiques et d’éléments à l’état de trace
Sheryl Tittlemier, Ph. D.

Sheryl Tittlemier, Ph. D.
Chercheuse et gestionnaire de programme
Analyse de substances organiques et d’éléments à l’état de trace
sheryl.tittlemier@grainscanada.gc.ca

Membres de l’équipe

Chercheuse et gestionnaire de programme

  • Sheryl Tittlemier, Ph. D.

Chimistes

  • Mei Huang
  • Hoangkim Luong
  • Suresh Patel

Techniciens

  • Lianna Bestvater
  • Michael Bestvater
  • Richard Blagden
  • Daniel Bockru
  • Jason Chan
  • Joshua Crellin
  • Dainna Drul
  • Valentina Timofeiev
  • Michael Tran
  • Tanya Zirdum

Le programme d’Analyse des substances organiques et des éléments à l’état de trace est axé sur la recherche et la surveillance visant les pesticides, les mycotoxines et les éléments à l’état de trace, en particulier les métaux lourds présents dans le grain. Nous voulons comprendre pourquoi ces substances s’accumulent dans le grain et comment elles réagissent pendant la transformation. Nous évaluons par ailleurs l’exactitude et la précision des méthodes d’échantillonnage et d’analyse que nous utilisons, et nous cherchons des moyens de les améliorer. Les données que nous recueillons et communiquons contribuent à inspirer confiance en la salubrité et la fiabilité des grains canadiens chez les producteurs, les associations de producteurs, les exportateurs, les partenaires gouvernementaux et les utilisateurs finaux.

Plans d’échantillonnage pour mesurer les mycotoxines

Les méthodes d’échantillonnage et le traitement des échantillons sont les étapes les plus importantes du processus d’analyse de nombreux contaminants du grain. L’outil d’échantillonnage de mycotoxines (en anglais) en libre accès de l’Organisation des Nations Unies pour l’alimentation et l’agriculture permet aux utilisateurs de modifier des paramètres, tels que la taille des échantillons et leur nombre, afin d’estimer le risque de classification erronée de cargaisons comme étant conformes à des niveaux maximaux définis de contaminants, sans avoir à effectuer d’analyses de laboratoire. Nous avons évalué le potentiel de variation des données à l’aide de différents plans d’échantillonnage et avons constaté que les plans d’échantillonnage actuels de la Norme générale CODEX pour les contaminants et les toxines présents dans les produits de consommation humaine et animale (en anglais) pour le maïs et le blé pourraient entraîner une erreur de mesure totale supérieure ou égale à 90 % des teneurs maximales actuelles et proposées pour l’ochratoxine A (blé) et les aflatoxines (maïs). Nous avons également constaté que c’est l’augmentation de la taille de l’échantillon de laboratoire de 1 kg à 5 kg qui avait la plus grande incidence sur la minimisation de la variance due à l’échantillonnage (figure 1).

Meilleure compréhension de la salubrité des aliments

Dans une autre étude, nous avons examiné ce qui arrive à deux produits chimiques, le cadmium et le glyphosate, lorsque des pâtes à base de blé dur sont cuites. Le cadmium est un métal lourd présent dans le sol et pouvant s’accumuler dans le blé dur, tandis que le glyphosate est un herbicide utilisé dans la lutte contre les mauvaises herbes. Nous nous sommes associés au groupe de sélection du blé dur d’Agriculture et Agroalimentaire Canada, à Swift Current, en Saskatchewan, pour produire du blé dur contenant diverses concentrations de cadmium et de glyphosate. Avec l’aide d’autres programmes du Laboratoire de recherches sur les grains, nous avons broyé et transformé le blé dur en spaghettis secs. Nous avons constaté que les spaghettis cuits contenaient moins de glyphosate que les spaghettis crus, mais que leur teneur en cadmium était inchangée. Nous avons également constaté qu’une plus grande quantité de glyphosate que de cadmium passait des spaghettis à l’eau utilisée pour les cuire. En cuisant les spaghettis pendant neuf minutes (al dente), environ 65 % du glyphosate contenu dans les pâtes était transféré à l’eau de cuisson (figure 2). Cette étude nous aide à mieux comprendre le devenir de ces produits chimiques durant la cuisson et à établir des règlements réalistes et pertinents pour gérer la présence de ces produits chimiques dans les grains.

Une technologie améliorée réduit les biais

Au cours de la dernière année, nous avons en outre amélioré la manutention et le traitement des échantillons de grain dans le cadre du programme de surveillance des cargaisons en modifiant la technologie utilisée dans notre laboratoire. Lorsque nous recevons des échantillons de 10 kg destinés à une analyse des contaminants, nous produisons des sous-échantillons en utilisant un diviseur d’échantillon rotatif. Nous avons fait l’essai de nouveaux diviseurs rotatifs avec du canola, du lin, des pois, du soja et du blé, et nous avons observé que des quantités variables de grains ricochaient hors du carrousel du diviseur pour s’accumuler dans les coins du boîtier au lieu d’être dirigés vers les récipients du carrousel (figure 3). La masse de l’échantillon perdu était inversement corrélée à la masse des grains individuels, le canola (masse moyenne de 0,004 g) étant le plus touché et les pois et le soja (masse moyenne de 0,2 g), les moins touchés.

Pour minimiser la perte d’échantillon, nous avons fait fabriquer et installer sur le carrousel du diviseur un collet métallique (figure 4). La modification a entraîné une diminution d’au moins 100 fois la perte d’échantillon, qui est passée de 3 % à 0,03 % pour les pois et de 9 % à 0,06 % pour le canola. Cette amélioration de l’équipement utilisé pour traiter les échantillons permettra d’éviter la perte de grains plus légers et de qualité inférieure et de fausser ainsi les résultats d’évaluation de la qualité et de la salubrité des grains.

Figure 1  Variance estimée due à l’échantillonnage, à la préparation et à l’analyse des échantillons pour mesurer la quantité d’ochratoxine A (OTA) présente dans le blé selon différents plans d’échantillonnage.
Les données de la figure suivent.
Données du graphique
Variance estimée (μg2/kg2)
Taille des échantillons de laboratoire (kg) 1 5 5 10 10
Taille de la portion d’essai (g) 25 25 50 25 50
Échantillonnage 19 3,9 3,9 1,9 1,9
Préparation des échantillons 0,26 0,26 0,13 0,26 0,13
Analyse 0,82 0,82 0,82 0,82 0,82
Total 20,08 4,98 4,85 2,98 2,85
Figure 2  Changement de la teneur en glyphosate des pâtes de blé dur à mesure que la durée de cuisson augmente.
Les données de la figure suivent.
Données du graphique
% de changement
Durée de cuisson (min) Matériel d’essai B Matériel d’essai C
0 0 0
3 -49,9 -48,1
5 -56,6 -55,5
7 -61,3 -60,9
9 -65,0 -66,2
11 -68,0 -67,3
13 -71,7 -70,7
15 -73,5 -73,0
Figure 3  Accumulation de grains exclus des sous-échantillons dans le boîtier d’un diviseur d’échantillon rotatif.
canola, lin et soja
Figure 4  Diviseur rotatif modifié avec un collet métallique minimisant la perte de grains dans les sous-échantillons.
canola, lin et soja
Publications récentes
  • Tittlemier, S.A., L. Bestvater, J. Chan, V. Timofeiev, A. Richter, K. Wang, Y. Ruan, M. Izydorczyk et B.X. Fu. « Diverging fates of cadmium and glyphosate during pasta cooking ». Food Addit. Contam., part A, vol. 40, no 11, p. 1459-1469 (2023). https://doi.org/10.1080/19440049.2023.2264976 (en anglais)
  • Tittlemier, S.A. et T.B. Whitaker. « Current sampling plans can introduce high variance in mycotoxin testing results as demonstrated by the online FAO Mycotoxin Sampling Tool ». World Mycotoxin J., vol. 16, no 2, p. 115-126 (2023). https://doi.org/10.3920/WMJ2022.2804 (en anglais)