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Fish & Ships

 | 
Emmanuel Botte
, 
Victoria Leitch

Première partie. Approches historiographiques et technologiques

Analyse chimique des sauces et des conserves de poissons : un état de la question

Nicolas Garnier

Texte intégral

Introduction

  • 1 Garnier 2009.
  • 2 Garnier 2011.
  • 3 Pecci 2013.
  • 4 Sternberg 2000.
  • 5 Voir la contribution d’I. Vaz Pinto dans ce volume.
  • 6 Reese 2002.
  • 7 Smriga 2010.
  • 8 Étude G. Piquès pour D. Djaoui. Voir la contribution de D. Djaoui, G. Piquès et E. Botte dans ce (...)

1Alors que les recherches menées en archéologie biomoléculaire depuis quelques années et les derniers développements technologiques permettent de mieux identifier les huiles végétales1 dont l’huile d’olive2 ou encore le vin3, les équipes d’analystes chimistes se trouvent confrontés à un réel défi pour définir et détecter des marqueurs de sauces de poissons potentiellement conservés dans des récipients en céramique, sous forme d’imprégnations des parois poreuses ou même de dépôts visibles au fond des vases. L’approche moléculaire est devenue incontournable car rares sont les découvertes de macro-restes identifiables par examen visuel ou par microscopie optique, par des ichtyologues principalement. C’est le cas notamment d’épaisses couches d’arêtes et d’écailles retrouvées au fond de bassins de préparation du garum à Nabeul en Tunisie4, à Troia au Portugal5 ou encore à Pompéi dans la « Bottega del Garum » (I, 12, 8) où furent identifiées des arêtes desséchées et désarticulées d’anchois contenus dans un sac (Engraulis encrasicholus)6 ou au fond d’une jarre7. Il s’agit généralement de thon, de sardine, de bonite ou de maquereau. Récemment, des restes d’arêtes ont permis de reconstituer deux maquereaux conservés dans un pot du Latium retrouvé dans l’épave d’Arles 38. Mais, malgré un grand nombre d’amphores à sauces et à salaisons de poissons retrouvées lors des fouilles archéologiques et identifiées par leur type, ces découvertes sont rares. Notre objectif est de développer une méthodologie d’analyse chimique qui permettrait d’identifier la nature des contenus même en l’absence de macro-restes.

  • 9 Gram, Huss 2000.
  • 10 Yoshida 1998  ; Tsuji et al. 1994  ; Ijong, Ohta 1995.

2À ce jour, aucune étude chimique n’a réellement porté sur la détection et l’identification des sauces et des conserves de poissons en contexte archéologique. La complexité du sujet explique en grande partie le retard par rapport à l’étude d’autres produits biologiques comme les huiles et les produits laitiers par exemple. Cependant, un grand intérêt est porté pour tous les dérivés du poisson actuels, car dans de nombreuses régions, notamment dans la zone tropicale, l’accès au poisson frais est impossible en raison de la dégradation microbienne et autolytique durant sa préparation ou son stockage9. Traditionnellement, les sauces de poissons sont fabriquées à partir d’un mélange de poisson et de sel, stocké pendant 6 à 12 mois à température ambiante tropicale, dans de larges bassins habituellement creusés et maçonnés dans le sol et à l’ombre. Le liquide brun formé, dit «  fraction riche en protéines solubles  », est appelé «  sauce de poissons  » et prend différents noms suivant les pays  : nampla en Thaïlande, patis aux Philippines et nuoc-mam au Camboge et au Vietnam. Aussi, les sauces de poissons actuelles ont été largement décrites en chimie alimentaire, notamment pour le contrôle de la qualité des produits de type nuoc-mam par exemple10.

  • 11 Yoshida 1998.
  • 12 Sinesio 2009.
  • 13 Yoshida 1998.

3Bien que les profils chimiques varient, les sauces sont caractérisées par une forte teneur en sel et une concentration importante en acide glutamique libre pouvant atteindre 10 g/L pour certaines sauces japonaises11. Les teneurs élevées en acides aminés libres sont comparables à celles d’autres condiments fermentés comme les sauces soja ou Worcesterchire, le parmesan12 ou encore les bouillons cubes13 et sont dues à l’autolyse des protéines musculaires et la liquéfaction des chairs sous l’action d’enzymes endogènes au poisson, i.e. acide-protéases, endo- et exo-peptidases.

4Les études publiées ne portent généralement que sur une classe spécifique de composés souvent liés aux propriétés organoleptiques du produit. Qui plus est, ces molécules souvent labiles, polaires voire ionisées, et donc facilement perdues en contexte archéologique  ; leur chance d’être conservées est très minime, en faisant des marqueurs peu fiables pour l’identification des dérivés du poisson anciens, soumis à plus de 2000 ans de dégradations physicochimiques et biologiques. Une autre approche est alors indispensable, fondée sur l’évaluation de la pertinence de chaque marqueur en fonction de sa conservation. Les composés neutres et apolaires, donc insolubles dans l’eau et non hydrolysables, sont les meilleurs candidats car généralement les mieux conservés lors de l’enfouissement  ; à l’opposé, la plupart des composés chimiques majoritaires dans le poisson frais, polaires, n’ont que de très faibles chances d’être conservés. Dans cet article, nous dresserons un bilan des analyses de sauces de poissons actuelles et de leurs matières premières, puis exposerons les pistes de recherche lancées depuis quelques années pour l’identification du garum et leurs résultats obtenus à ce jour.

1. Les produits à base de poisson fermenté

5Plusieurs produits peuvent être obtenus à partir du poisson, soit par hydrolyse enzymatique ou acide des protéines, soit par fermentation bactérienne. Ils peuvent être classés en quatre catégories  :

  • les produits à base de poisson fermenté traditionnels de l’Asie du Sud-Est et orientale,

  • les produits à base de poisson en semi-conserve traditionnels d’Europe,

  • le poisson ensilé,

  • les hydrolysats de protéines de poisson.

6Seuls les deux premiers types nous intéressent. Les premiers correspondent au garum et à l’allec romains, les seconds aux conserves de poisson réalisées dans le sel, la saumure ou parfois aussi le miel...

1.1. Les sauces de poisson fermenté d’Asie

7Les produits à base de poisson fermenté sont une des bases de la cuisine traditionnelle asiatique. On distingue deux grandes régions  : à l’ouest du golfe du Bengale où les épices sont abondamment utilisés pour stimuler l’appétit  ; à l’est où l’on recherche le goût umami (bon goût) et le goût salé des produits fermentés (poisson, soja…). La part de ces produits dans l’apport nutritionnel en protéines est souvent exagérée et ils sont souvent utilisés comme condiments pour faciliter la consommation de produits basiques comme le riz.

8La préparation est simple  : les poissons d’eau douce, d’eau de mer, les coquillages et les crustacés sont mélangés à du sel pour donner une large gamme de produits fermentés qui n’existent pas à l’état naturel (d’où la dénomination de «  produits  »). Le sel, en grandes quantités, évite la putréfaction des chairs, qui se décomposent suivant des processus chimiques d’hydrolyse uniquement (appelés protéolyse ou autolyse). Les produits fermentés obtenus, riches en sel, sont consommés filtrés ou non, sous forme de sauces ou de pâtes. Le procédé diffère des conserves par salage où le sel permet de conserver le poisson, notamment son aspect, en évitant la protéolyse.

Tableau 1. Sauces et pâtes de poisson fermenté d’Asie du Sud-Est.

Pays

Sauce

Pâte

Burma

ngapi

ngapi

Indonésie

ketjap-ikan

trassi (crevettes)

Cambodge

nuoc-mam gau-ca

prahoc

Laos

nam-pla

padrec

Malaisie

budu*

belachan (crevettes)

Philippines

patis

bagoong*

Thaïlande

nam-pla

kapi

Vietnam

nuoc-mam

mam-ca (poisson)

mam-tom (crevettes)

(* Bagoong et budu sont des sauces de poissons non filtrées, pour lesquelles l’hydrolyse enzymatique n’a pas été menée à terme jusqu’au produit liquide. Les protéines et peptides résiduels donnent un aspect colloïdal, intermédiaire entre la sauce et la pâte.)

9Le poisson se décompose naturellement par action des enzymes protéolytiques présentes dans l’intestin. Le phénomène de décomposition, appelé autolyse ou chimiquement protéolyse (hydrolyse des protéines), se produit très rapidement. Cependant, dans certaines régions du Vietnam, le nuoc-mam est fabriqué à partir de poisson éviscéré. Pour remplacer les enzymes du poisson et initier la protéolyse, du jus d’ananas ou de papaye est ajouté. La sauce a un goût différent des sauces traditionnelles obtenues par autolyse.

10Les produits de type shiokara sont préparés à partir de poisson séché et de sel, mais en plus faible proportion que pour les sauces, évitant l’autolyse rapide. Les poissons ou crevettes mélangés au sel sont séchés au soleil (5 – 8 h), écrasés, laissés au repos 7 jours à l’abri de l’air, puis encore séchés au soleil (5 – 8 h) avant d’être laissés 7 à 90 jours. Ces produits peuvent constituer des plats comme le ngapi à Burma, le prahoc cambodgien, ou le belachan, pâte de crevette traditionnelle de Malaisie.

11Les narezushi sont obtenus par fermentation de chair de poisson mélangée à des glucides cuits (généralement du riz) et du sel. D’autres ingrédients peuvent être ajoutés, chaire animale, oiseaux entiers, autres légumes, etc. Les glucides provoquent une fermentation lactique, permettant une plus longue conservation du produit. Ces produits proviennent principalement de Chine et du Japon, mais on trouve aussi le pla-ra thaïlandais et le burong-isda des Philippines.

12Sur la côte de l’Inde, on trouve quelques produits à base de poisson fermenté utilisant des petits poissons d’eau douce qui ne sont pas consommables directement. Le hentak est un mélange d’Esomus dandricus (Barbus indien volant) et d’une Araceae, l’Alocasia macrorrhizos, réduit en poudre, séché au soleil puis laissés fermenter 7 jours en pot de terre. Le mélange est prêt à consommer. Pour le ngari, le Puntius sophore est lavé, séché, bouilli à l’eau puis fortement pressé et conservé dans un pot de terre, sans air, pendant 4 mois. Il entre dans la composition des currys.

1.2. Les produits de conserve européens

13En Scandinavie, mais aussi en Hollande, Allemagne, Belgique et France, des produits traditionnels à base de poissons de semi-conserve sont élaborés dans du sel, du sucre, des épices, des agents conservateurs ou des acides organiques. Pendant la production la chair du poisson «  mûrit  » (en anglais, ripening) i.e. les protéines subissent une protéolyse partielle jusqu’à un certain stade correspondant à une saveur, un goût et une texture typiques du produit recherché. Les poissons à chaire grasse sont les plus utilisés, anchois de Scandinavie (sprats, Clupea sprattus), harengs tidbits et marinés (Clupea harengus harengus). L’addition d’épices, d’acides (acides citrique, lactique ou benzoïque) permet de retarder l’apparition de micro-organismes.

14Pour des proportions de sel supérieures à 10  % dans la chair, les protéines musculaires sont dénaturées. Le mûrissement commence alors, pour environ 12 semaines  ; les protéines, et précisément l’actomyosine musculaire, subissent une protéolyse et se transforment en protéines à plus courte chaîne, en peptides (hydrolyse partielle), voire en acides aminés (hydrolyse totale). De là une solubilisation progressive de la matière protéique initiale. L’hydrolyse enzymatique est le principal phénomène du «  ripening  » et se traduit, pour les sprats de Scandinavie, par la formation d’acides aminés solubles.

15De cette diversité de matières premières et de recettes, il ressort que les produits à base de poissons fermentés actuels, produits traditionnels de la cuisine asiatique ou européenne, peuvent être utilisés comme références pour aborder les sauces et les conserves de poissons de l’Antiquité. Le garum, la fleur de garum et l’allec se rapprochent des sauces produites en Asie du Sud-Est, alors que les conserves de poissons sont à mettre en rapport avec les semi-conserves d’Europe du Nord.

2. Composition chimique des poissons

16La composition chimique des poissons dépend de nombreux facteurs. Les muscles (les chairs, constituant environ 50  % du poids de l’animal) ont une composition différente de la peau et des arêtes. Aussi, les proportions relatives d’eau, de graisses, de protéines et de matière minérale varient pour les chairs d’espèces différentes, mais aussi au sein d’une même espèce suivant le milieu dans lequel vit le poisson (eau douce ou milieu marin  ; eau froide, tempérée ou tropicale) et suivant la période de l’année. Il n’existe donc pas de composition chimique propre au poisson et l’on ne peut que définir des lignes générales.

  • 14 Notés NPN, non-protein nitrogen.

17Les poissons, les crustacés et les coquillages se distinguent des animaux terrestres par leur nature poïkilotherme, une forte teneur en composés azotés non-protéiques14 qui leur confère une odeur caractéristique, des teneurs variables en lipides mais avec un fort degré d’insaturation et des acides ω-3 abondants, et une faible proportion de glucides. Leurs chairs sont particulièrement vulnérables aux dégradations bactériennes et se détériorent facilement. Depuis 50 ans, le développement des techniques analytiques a permis de connaître peu à peu la composition chimique de différentes parties des poissons et des coquillages vivant dans les eaux froides, tempérées ou équatoriales. Cependant, nos connaissances et les méthodologies évoluent et bon nombre de données anciennes ne sont plus assez pertinentes, en raison de protocoles ou de techniques manquant de précision. La priorité doit être donnée aux recherches récentes mettant en œuvre des protocoles précis de purification des familles chimiques et des nouvelles techniques analytiques beaucoup plus pertinentes.

2.1. Composition globale

18Les chairs des poissons, coquillages et crustacés renferment principalement de l’eau, des protéines, des graisses (lipides) et des matières minérales (cendres). Une des caractéristiques est la très grande variabilité de la composition lipidique. Parmi les composés secondaires on trouve du glycogène, des sucres, des sucres phosphorylés, des nucléotides, des vitamines hydro- et liposolubles, du cholestérol et autres stérols (cf lipides), des pigments dont l’hémoglobine et la myoglobine, des substances azotées non protéiques (NPN  : acides aminés, urée principalement dans les cartilages, l’oxyde de triméthylamine chez les poissons de mer et les crustacés), des enzymes (protéines), des hormones, des phospholipides et parfois d’autres substances comme des hydrocarbures. Nous nous intéresserons ici aux deux familles majoritaires, les lipides (acides gras constitutifs, triglycérides et phospholipides, stérols) et les composés azotés dont les protéines principalement.

19Globalement, pour les poissons d’eau douce ou marins et les coquillages, le taux d’humidité varie de 60 à 80  % et le taux de protéines de 18 à 20  %. Le taux de lipides est très variable, de 0.5 à 19  % au sein d’une même espèce. Les compositions varient aussi suivant les organes. La peau est beaucoup plus grasse que la chair et contient surtout des lipides neutres, les triglycérides (Tableau 2). Les chutes (tête et viscères) sont souvent plus grasses que les parties habituellement consommées. Le foie et les viscères sont les organes les plus gras. Aussi pour les chairs, les muscles dorsaux et caudaux sont plus riches en protéines et moins gras que les muscles ventraux et ceux proches de la tête.

20Les poissons se caractérisent aussi par des muscles rouges se présentant sous la forme d’une couche sous-cutanée brune à rougeâtre. Ces muscles servent aux mouvements continus et lents de l’animal, contrairement aux muscles blancs, plus spécifiques aux mouvements rapides. Les poissons de fond n’ont donc que très peu de muscles rouges contrairement aux autres qui nagent continuellement. Les muscles rouges contiennent 5 fois plus de pigments (myoglobine et hémoglobine), lipides (2 à 5 fois), vitamines, glycogène, sucres et acides nucléiques, alors que les muscles blancs contiennent plus d’eau, protéines, phosphates minéraux, acide lactique, enzymes liées à l’activité glycolytique permettant le fonctionnement rapide des muscles. Les muscles blancs utilisent le glycogène comme source d’énergie, les muscles rouges les lipides (Tableau 3). Chez les poissons gras comme les scombridés, les muscles rouges représentant 9 à 24  % des muscles, contre 2 – 3  % pour les poissons maigres. Les petits poissons montrent plus de muscles rouges (37  % chez la sardine) que les gros poissons (10 – 12  % pour le thon).

Tableau 2. Composition chimique de la peau et des muscles de Stromateus cinereus (d’après Kamat et Kumta, p. 8). Les données sont exprimées en  %.

Peau

Muscle

Poisson entier

Poids relatif par rapport au poisson étêté, éviscéré et désossé

5

95

100

Humidité

63.0

75.0

74.6

Protéines extractibles totales

1.8

15.8

15.1

- Protéines sarcoplamiques

0.6

3.7

3.5

- Protéines fibrillaires

1.2

12.2

11.6

Lipides totaux extractibles

16.2

4.3

4.9

- Phospholipides

2.5

1.0

1.0

- Lipides neutres

11.0

2.4

2.8

- Acides gras libres

0.4

0.1

0.1

Tableau 3. Composition chimique des muscles rouges et blancs du thon et de la sardine (d’après Kamat et Kumta). Les données sont exprimées en  %.

Thon

(Euthynmus affinis)

Sardine

(Sardinella longiceps)

Muscle rouge

Muscle blanc

Muscle rouge

Muscle blanc

Humidité

69.4

70.9

64.6

72.8

Protéines (N total x 6.25)

18.3

18.9

19.1

20.7

Graisses

4.6

3.1

14.1

4.8

Cendres

1.2

1.7

1.4

1.7

Sucres

0.8

0.3

0.9

0.5

21L’âge et le sexe influe aussi sur les compositions globales  : la teneur en lipides augmente avec l’âge, et les poissons mâles sont généralement plus gras que les poissons femelles. Mais le facteur le plus important est la saison. Pour la sardine, la proportion de graisse est maximale de septembre à janvier ; les triglycérides suivent cette évolution. En revanche, les phospholipides sont toujours présents à 1  % environ. L’augmentation globale des graisses est donc due aux triglycérides. Pour le maquereau d’Inde, la période «  grasse  » est observée en septembre – novembre, pour le requin en octobre – mai (d’après la composition du foie). Pour les poissons à chair blanche, les variations sont moins nettes.

2.2. L’eau

  • 15 Lors de l’expérience réalisée par Emmanuel Botte, les sardines rejettent une grande part de leur (...)

22L’eau est le constituant largement majoritaire du poisson. Elle est présente soit sous forme libre, non liée dans les pores interstitiels, soit sous forme «  liée  », retenue par les molécules polaires et ioniques (protéines principalement) par liaison hydrogène ou ionique. Seule 4 – 5  % de l’eau des muscles se trouve sous forme liée. L’eau libre est sensible aux actions extérieures (congélation, changement de pH, osmose, cuisson, séchage, pressurage) et peut facilement sortir des muscles, comme c’est le cas lorsque le poisson est mélangé au sel lors de la préparation du garum15.

  • 16 Les seuils d’activité de l’eau en dessous desquels les micro-organismes ne sont pas viables sont(...)

23La proportion d’eau libre (et disponible) peut être mesurée par l’activité de l’eau, aw. Elle permet aussi d’évaluer la viabilité des micro-organismes dans tel ou tel milieu. Ainsi, la chair des poissons frais a une activité de 0.99. Comme les bactéries et les levures ont besoin d’une humidité aw supérieure à 0.8816, les tissus musculaires du poisson leur offrent un milieu idéal pour leur développement. Ainsi, les chairs des poissons sont microbiologiquement instables et facilement dégradées par les bactéries et les levures.

2.3. Les composés azotés

2.3.1. Protéines des poissons et crustacés

24Dans le poisson, tous les organes renferment une part de tissus musculaires et de protéines.

  • 17 Protéines associées et souvent appelées actomyosine.

25Les muscles striés du corps, appelés muscles squelettiques et chair, représentent l’essentiel des protéines du poisson et se composent de deux protéines principales, la myosine et l’actine17, mais aussi la tropomyosine et la troponine. Ces protéines structurales (ou myofibrillaires) représentent 65 – 75  % des protéines musculaires. Elles sont solubles dans les solutions neutres peu salines. La myosine est insoluble sauf dans des solutions fortement ioniques ; lors de l’élaboration de la sauce de poisson, il est essentiel d’optimiser la concentration en sel afin de maximiser la proportion de protéines dissoutes. La dégradation des protéines myofibrillaires au niveau moléculaire provoque un changement physique et visible de la chair. Les mollusques et invertébrés se caractérisent par la paramyosine (3  % pour la coquille Saint-Jacques, 14  % pour le calamar, 19  % pour l’huître des protéines musculaires), protéine impliquée dans la contraction et la fermeture des bivalves.

26Les protéines sarcoplasmiques (20 – 30  % des protéines musculaires) regroupent l’albumine, la globuline, l’hémoglobine et la myoglobine. De faible poids moléculaire (40 – 70 kDa), elles sont solubles dans l’eau à faible force ionique et pH 7.5 -8.0. Elles sont plus abondantes chez les poissons de mer (sardine, maquereau) que pour les poissons de profondeur.

  • 18 Les muscles des animaux terrestres sont beaucoup plus riches en collagène que ne le sont les cart (...)

27Les protéines du stroma comprennent le collagène, l’élastine et la connectine. Le collagène représente 3  % des protéines totales chez les téléostéens, 7  % des cartilages des poissons18. Le collagène des poissons est différent de celui des animaux terrestres car il contient plus d’acides aminés essentiels et moins d’hydroxyproline. Le collagène de crevette est riche en tryptophane et est insoluble dans les solutions salines.

28Enfin les poissons renferment des nucléoprotéines mais plus faiblement que les animaux terrestres, incluant les protéines simples, l’acide phosphorique, les sucres (ribose, déoxyribose) et les bases puriques et pyrimidiques.

Tableau 4. Solubilité des différentes protéines présentes dans les poissons et crustacés (d’après D.P. Sen, Advances in fish processing and technologies, Allied publishers LTV, Mumbai, 2005).

Force ionique

Groupe de protéines

Localisation

 % des protéines totales du poisson

Solubles dans l’eau et solution peu saline (f.i. 0.05), pH 7.5 – 8.0

Protéines sarcoplasmiques (albumine, globuline, hémoglobine, myoglobine,

Sarcoplasme

Poissons : 10 - 20 %

Crustacés : 30 %

Solubles en solution saline (f.i. 0.3 – 0.6, 5 % NaCl)

Protéines structurales (myosine, actine, tropomyosine, troponine)

Myofibirilles (éléments contractiles des muscles)

Poissons : 75 - 80 %

Crustacés : moins

Insolubles en solution saline

Collagène, élastine

Sarcolemme et stroma (tissus connectifs, myocommata)

Poissons : 3 %

Invertébrés : +

Tableau 5. Composition globale en acides aminés des parties consommées de poissons et crustacés (d’après D.P. Sen, Advances in fish processing and technologies, Allied publishers LTV, Mumbai, 2005).

Tableau 5. Composition globale en acides aminés des parties consommées de poissons et crustacés (d’après D.P. Sen, Advances in fish processing and technologies, Allied publishers LTV, Mumbai, 2005).

29Les protéines de poissons sont une source riche en acides aminés pour l’homme, notamment en acides aminés essentiels. Elles se caractérisent par une forte proportion de lysine et de méthionine. La composition globale en acides aminés de la chair dépend surtout de la proportion et de la composition de la myosine, l’actine et le collagène.

30Le collagène est pauvre en acides aminés essentiels sauf la phénylalanine, et contient plus d’arginine, de glycine et de proline que la myosine et l’actine. Il contient aussi l’hydroxyproline et l’hydroxylysine absentes des autres protéines.

31La myosine présente une composition quasi identique pour les poissons d’eau douce, de mer et les animaux terrestres.

2.3.2. Autres composés azotés

32Le plasma et le fluide intercellulaire regorgent de composés solubles autres que les protéines. Ils sont beaucoup plus sensibles à l’action des bactéries que ces dernières et sont responsables de l’odeur caractéristique des poissons et crustacés. Il s’agit principalement de composés dérivés de la triméthylamine (oxyde de triméthylamine TMAO, cholines, bétaïnes), l’urée, les acides aminés libres, des peptides (ansérine, méthyl carnosine, glutathione), des dérivés de la guanidine (adénosinetriphosphate ATP, inosine monophosphate, hypoxanthine).

33Les composés azotés non protéiques (NPN) constituent 10  % environ des composés azotés chez les téléostéens, 25  % chez les crustacés et 30  % chez les élasmobranches, expliquant leur odeur plus prononcée. Ces derniers se caractérisent par des taux d’urée très importants, suivi de la TMAO. Les poissons d’eau douce ont une teneur en NPN très faible comparativement, notamment en TMAO. Les crustacés ont des chairs riches en acides aminés libres (300 mg/100g ; poissons de mer 30 mg, poissons d’eau douce 50 mg, élasmobranches 75 mg).

34Concernant les acides aminés libres, les chairs d’animaux marins se caractérisent par un fort taux d’histidine libre, surtout pour les poissons à chair sombre. Le crabe est riche en α-alanine et glycine libres, les crevettes en tyrosine et phénylalanine.

  • 19 Park et al., 2001.

35Concernant les produits fermentés, une étude générale portant sur 61 sauces de poissons fabriquées à partir de sardines et d’anchois en Asie a montré que les produits du Vietnam, du Japon et de Thaïlande sont riches en NPN, pauvres en acides organiques et présentent un profil d’acides aminés similaire, alors que les sauces de Myanmar et du Laos présentent peu d’acides aminés, avec un profil très différent ; quant aux produits chinois et coréens, ils montrent des teneurs intermédiaires19. À Myanmar et en Chine, la fermentation acétique fait de l’acide acétique le marqueur acide principal, alors que le pyroglutamate et le lactate dominent pour les autres pays. La créatinine, provenant de la créatine dans le cas d’une fermentation bactérienne faible, montre des taux variables, suivant la qualité de la fermentation.

36Les acides nucléiques sont présents sous forme d’ARN (42 – 142 mg/100 g muscle pour les poissons des mers tempérées et arctiques), d’ADN (0.2 – 2.5 mg/100 g ; très variable suivant la partie du corps et l’âge) ou d’inosine phosphate. Enfin, une large variété de composés non azotés est aussi présente dans les muscles  : glycogène, glucose, ribose et acide lactique, tous liés à l’activité musculaire. Leur proportion est très dépendante de l’état physiologique de l’animal à sa mort.

37Les études comparatives montrent donc qu’il est difficile d’établir une composition générale pour l’ensemble des sauces de poissons, et même pour des sauces élaborées à partir des mêmes espèces. Les protéines musculaires semblent les meilleurs marqueurs, mais la fermentation provoque leur hydrolyse quasi-totale et donc leur perte. Les acides aminés formés et les autres marqueurs azotés étant très solubles dans l’eau, rares seront les contextes archéologiques où ils pourront être conservés. L’étude de la fraction de composés moins polaires tels les lipides est une autre piste pour la détection des résidus de sauces de poissons.

2.4. Les lipides

38Les lipides sont des composés apolaires (hydrophobes) qui regroupent : les acides gras, unités de base servant à former les lipides hydrolysables, à savoir les triglycérides et les phospholipides. Dans un sens plus large, les stérols (molécules non hydrolysables) sont aussi inclus dans la famille des lipides, ainsi que leurs esters. Les vitamines liposolubles, les alcoxyglycérides, les hydrocarbures (squalène, pristane, zamène), les cérides et certains pigments (astacènes, caroténoïdes) rentrent dans la famille des lipides.

39On considère généralement comme gras les poissons comportant plus de 5 % en masse de lipides (hareng, maquereau, saumon), les semi-gras de 2 à 5 % (sole, flétan, mulet ; moules), et les maigres moins de 2 % (morue, haddock, thon, seiche, crevette). La teneur en graisse varie fortement en fonction de la saison pour une même espèce.

2.4.1. Les lipides polaires hydrolysables : phospholipides et cholines

  • 20 Jusqu’à récemment, les techniques analytiques ne permettaient pas d’accéder aux lipides de haut p (...)

40Les acides gras, souvent considérés comme les constituants des corps gras20, se trouvent en faible proportion à l’état libre dans le poisson et plutôt sous forme estérifiée, soit de lipides polaires (phospholipides et lécithines), soit apolaires (triglycérides).

41Les phospholipides présents dans les membranes cellulaires des muscles des poissons, des crustacés et des mollusques, sont soit libres, soit liés à des protéines (complexes lipo-protéiques). Ils constituent 5 à 10 % du phosphore total contenu dans le poisson. Contrairement aux triglycérides, les phospholipides sont des constituants basiques de la cellule et leur proportion reste constante. La partie phosphate des phospholipides est généralement estérifiée par une choline ou un sucre, définissant ainsi plusieurs sous-classes : les phosphatidyl-cholines (ou lécithines) et – éthanolamines (céphalines) par exemple, ou les sphingomyélines. Pour la sardine, les lipides représentent au total 6.0 % massiques du muscle hydraté dont 0.8 % de phospholipides (soit 13 %). Les lécithines et les céphalines constituent 62 % et 16 % de ces phospholipides. Pour les crevettes Metapenaus sp., les lipides représentent 0.7 – 1.2 % du muscle, parmi lesquels 49 – 65 % de phospholipides. Lécithines et céphalines constituent respectivement 47 – 52 % et 23 – 30 % des phospholipides, part beaucoup plus importante que pour les viandes de bœuf, de mouton ou la volaille.

42La composition en acides gras des phospholipides est très différente de celle des triglycérides. Les phospholipides sont riches en acides gras polyinsaturés et à longue chaîne, notamment les acides caractéristiques EPA (20:5) et DHA (22:6). Les triglycérides sont plus riches en acides à plus courte chaîne, saturée ou monoinsaturée (fig. 1).

Fig. 1. Composition en acides gras saturés, monoinsaturés et polyinsaturés des phospholipides (PL) et des triglycérides (TAG) d’anchois, de maquereau et de sardine (16:0 acide palmitique, 18:0 acide stéarique, 16:1 acide palmitoléique, 18:1 acide oléique, 20:5 acide eicosapentaénoique EPA, 22:6 acide docosanohexaènoique DHA).

Fig. 1. Composition en acides gras saturés, monoinsaturés et polyinsaturés des phospholipides (PL) et des triglycérides (TAG) d’anchois, de maquereau et de sardine (16:0 acide palmitique, 18:0 acide stéarique, 16:1 acide palmitoléique, 18:1 acide oléique, 20:5 acide eicosapentaénoique EPA, 22:6 acide docosanohexaènoique DHA).

2.4.2. Les triglycérides (lipides apolaires)

43Les triglycérides, lipides de réserve, sont stockés sous forme de dépôt adipeux sous la peau des poissons. L’huile de poisson, extraite du poisson et des déchets, contient au moins 97 % de triglycérides. Certaines huiles de foie de poisson et d’Elasmobranchii contiennent 8 – 14 % d’insaponifiables, parfois pouvant aller jusqu’à 80  %.

  • 21 Étant donnée la forte proportion de phospholipides dans les poissons maigres, les compositions en (...)

44La composition en acides gras des triglycérides est souvent considérée comme la composition en acides gras du poisson, négligeant ainsi les contributions des autres lipides, phospholipides et esters dont ceux de stérols21.

  • 22 Pour le maquereau d’Atlantique nord 12  % (Scomber scombrus), celui de Nouvelle-Zélande 6.2  % (T (...)

45Les acides gras des triglycérides présentent une distribution large, du C14 au C22, pour les poissons de mers froides ou tropicales. Les acides polyinsaturés EPA et DHA, acides ω-3, sont spécifiques aux poissons. Les poissons de mers chaudes contiennent plus d’acides saturés que ceux de mers froides, et moins d’acide 20:122. Les poissons des mers froides et tempérées sont généralement plus riches en EPA qu’en DHA dans un rapport EPA / DHA parfois supérieur à 30. L’acide arachidonique 20:4 est plus présent dans les espèces des mers chaudes. Enfin, les poissons d’eau douce ont une plus forte teneur en acides C16 et C18, et plus faible en C20 et C22 que les poissons d’eau de mer.

2.4.3. Les stérols et leurs esters

46Comme pour tous les animaux, le cholestérol, libre ou estérifié, est le stérol très majoritaire des poissons et des coquillages. Dans les muscles des poissons, il représente 93 – 99 % de l’insaponifiable, contre 26 – 96 % pour les huîtres, crabes et crevettes (mais généralement en dessous de 50 %). Les poissons des mers tempérées contiennent 20 à 73 mg de cholestérol /100 g de chair fraîche, 20 à 110 mg pour les poissons de rivière, et 90 à 170 mg pour les crevettes. Les coquillages et les crustacés présentent des concentrations plus élevées, de 140 à 190 mg, alors que les plus fortes concentrations se trouvent dans la laitance (790 – 1 500 mg) et le foie (1 250 – 4 250 mg/100 g). Pour les poissons, les chairs dorsales blanches montrent une plus faible teneur en cholestérol que les muscles blancs ventraux, eux-mêmes que les muscles rouges.

2.4.4. Autres lipides

  • 23 Les vitamines du groupe B sont la thiamine (B1), la riboflavine (B2),la niacine (B3), la pyridoxi (...)

47Les chairs des poissons contiennent des vitamines hydrosolubles de la famille des vitamines B23, et des vitamines liposolubles. La riboflavine et la niacine sont les plus abondantes, à des teneurs respectives de 0.22 – 4.30 mg et 0.15 – 5.97 mg/100 g chair fraîche pour les poissons de mer, 3.93 – 4.58 mg et 5.71 – 6.12 mg/100 g pour les mollusques.

48Les poissons contiennent aussi des vitamines liposolubles, A, D et E. Les foies de certains poissons, morue, flétan, thon, sont des sources essentielles de vitamine D (de 550 I.U. à 250 000 I.U./g) et de vitamine E (18 – 45 mg/100 g huile de foie de morue). La vitamine E (tocophérols) est présente dans les chairs et l’huile de foie (100 – 200 mg/100 g ; 6.3 mg/100 g dans la chair de thon).

49Deux types de pigments sont présents  : des pigments rouges caroténoïdes (astaxanthine et son dérivé d’oxydation l’astacine) présents dans les algues, le plancton et les organismes de la chaîne alimentaire, crevettes, crustacés, ou des poissons comme le saumon ou la truite arc-en-ciel. L’hémoglobine et la myoglobine sont responsables de la couleur sombre de certaines chairs de poisson, atteignant des concentrations de 390 et 580 mg/100 g pour les muscles sombres du maquereau. La myoglobine de poisson est une protéine dont la structure est différente de celle que l’on trouve chez les mammifères. Elle est assez sensible aux dégradations, et réagit notamment avec la TMAO pour former un composé vert, observé lorsque les chairs de poisson se dégradent. Hémoglobine et myoglobine catalysent fortement les réactions d’oxydation, même si les poissons sont congelés.

50Les crustacés et les mollusques ne contiennent ni hémoglobine ni myoglobine, mais l’hémocyanine, protéine cuivrée présente dans le sang des invertébrés qui joue un rôle similaire à l’hémoglobine.

51Les acides biliaires, synthétisés par les organismes à partir du cholestérol, sont présents surtout chez les poissons d’eau douce, concentrés dans la vésicule biliaire. Lorsqu’un poisson entier est conservé sans être éviscéré, la vésicule finit par se rompre et rend impropre à la consommation toute la partie ventrale de l’animal. Ce phénomène ne se rencontre pas chez les poissons marins, notamment sardine, maquereau et thon, pour lesquels la vésicule est minuscule.

52Parmi les hydrocarbures, le squalène est un composé particulièrement abondant dans les huiles de foie, notamment de requin. D’autres hydrocarbures comme le pristane C18H38 et le zamène C18H36 ont été identifiés pour les requins et les élasmobranches. Ces huiles peuvent renfermer jusqu’à 80 % d’insaponifiable constitué de 7 à 90 % de squalène suivant les espèces, et de 2 – 7 % de pristane. Les huiles de foie et les viscères d’élasmobranches contiennent aussi des alcoxydiglycérides.

53Les cérides constituent aussi une part importante des lipides du foie de certains poissons, notamment les mulets contenant 20 – 35 % de lipides dont 90 % de cérides. Ils proviennent de l’estérification d’alcools saturés à longue chaîne par des acides gras peu insaturés et constituent des marqueurs particulièrement stables dans le temps.

54Au vu de ces résultats, il est impossible de définir le profil moléculaire d’un poisson. Chaque espèce montre des marqueurs en proportions différentes, mais variant aussi en fonction du sexe, de l’âge, de la saison. Cependant, on note que les protéines sont les principaux composants des muscles, associés aux lipides, triglycérides, phospholipides, stérols et hydrocarbures. Les muscles blancs se distinguent aussi des muscles sombres, et les viscères, notamment le foie, présentent des marqueurs chimiques mais aussi une flore bactérienne qui influe sur la décomposition du poisson.

3. Analyse des poissons actuels

3.1. Méthodologie d’analyse pour les substances azotées

55Les protéines sont les secondes substances en importance dans le poisson, après l’eau. Ce sont des polymères organiques constitués d’un enchaînement d’acides aminés, les unités de base ou unités monomères. Ceux-ci sont au nombre de 22 et leur enchaînement constitue la séquence protéique, au même titre que le code génétique pour l’ADN. L’enchaînement de plusieurs acides aminés prend le nom de peptide, polypeptides pour quelques dizaines, puis de protéines pour des séquences plus longues. L’étude des protéines est une science très récente, la protéomique, qui a pour but ultime de déterminer la séquence entière d’une protéine. Cependant, les techniques analytiques ne permettaient pas, jusqu’à peu, d’obtenir un tel résultat. Aussi, mis à part les laboratoires spécialisés en spectrométrie de masse, on doit souvent se contenter d’informations partielles qui nécessitent des moyens bien moindres. L’information peut être obtenue à différents niveaux :

  • la mesure de la teneur en azote, car chaque acide aminé comporte 1 à 3 atomes d’azote. Cependant l’azote peut provenir d’autres sources.

    • 24 S’ils ont été développés pour la détection de protéines dans des couches picturales de peintures, (...)

    des tests colorimétriques permettant de détecter la présence de protéines24.

  • des analyses de la composition générale en acides aminés : l’échantillon est hydrolysé en totalité, transformant toutes les protéines et peptides en acides aminés. Le résultat est la composition globale en acides aminés mais aucune information n’est obtenue sur la séquence protéique. On peut discriminer certains matériaux protéiques mais la méthode ne permet d’en identifier aucun assurément. C’est la méthode la plus répandue en chimie alimentaire et les données publiées dans la littérature donnent principalement ces résultats.

  • la détermination partielle d’une séquence protéique, par la méthode (ou dégradation) d’Edman. La méthode est limitée car elle demande une protéine purifiée, en quantité non négligeable, et ne peut permettre d’aller au-delà de 8 acides aminés environ.

  • les méthodes de protéomique, réalisées sur une protéine ou des mélanges de protéines, dégradées ou non, permettant (i) d’obtenir un spectre de masse global par spectrométrie de masse MALDI-TOFMS, (ii) de caractériser plus précisément peptides et protéines digérées en les séparant un à un par chromatographie en phase liquide à l’échelle nano (nanoLC) et en caractérisant chaque entité préalablement séparée par son spectre de masse obtenu par spectrométrie de masse tandem MS/MS. En déterminant la séquence de chaque fragment digéré, la séquence protéique totale d’une protéine peut être reconstituée. La confrontation des séquences avec les bases de données internationales disponibles on line permet d’identifier la protéine en question et l’espèce dont elle provient.

3.2. Les analyses élémentaires : la teneur en azote

  • 25 Kjeldahl 1883.
  • 26 Le taux de protéines est déduit du taux d’azote total en multipliant le résultat par 6.25. Or les (...)

56Pour tous les matériaux azotés, il est de coutume de mesurer le taux d’azote total par la méthode de Kjeldahl25. La méthode consiste à minéraliser tout l’azote présent dans l’échantillon et à le doser sous forme d’ammoniac. Conventionnellement, on admet que toutes les protéines renferment 16  % d’azote, permettant ainsi de remonter au taux de protéines du milieu. La méthode a deux limites : d’une part la teneur en azote des protéines varie de 14 à 18  %26 ; d’autre part, l’azote peut provenir de sources non protéiques, soit organiques (amides, nitriles, amines biogènes…) soit minérales (ammonium, nitrates, nitrites, etc.). Dans une étude plus complète, Aqueretta et al. ont pu déterminer les taux d’azote total (méthode Kjeldahl), d’azote non protéique (méthode Kjeldahl après précipitation des protéines), d’azote provenant d’acides aminés libres (méthode de Massi) et d’azote basique volatil (méthode de Malle et Tao) pour différentes sauces de poissons.

57Etant donné la complexité des échantillons archéologiques et notamment la part totalement aléatoire de fraction minérale (dépendant tant du milieu d’enfouissement que des méthodes de prélèvement), il est illusoire de vouloir appliquer la simple méthode de Kjeldahl à ce type d’échantillons anciens, résidus ou imprégnations de céramique. L’analyse élémentaire et la détermination du taux d’azote total d’un échantillon n’ont que peu de valeur informative et tout usage n’en est que surinterprétation, pour l’identification des matériaux organiques anciens. Les protocoles mis en œuvre par Aqueretta et al. donnent des renseignements plus sûrs mais ne sauraient remplacer l’analyse structurale, i.e. l’identification certaine des marqueurs conservés, un à un.

3.3. Les analyses structurales de composés azotés

3.3.1. Les acides aminés

  • 27 Éthiopie, VIe s. ap. J.-C.  ; von Endt 1976.

58Jusqu’à peu, les protéines ne pouvaient être analysées directement et devaient être hydrolysées totalement en leurs unités constitutives, les acides aminés, par un traitement en milieu acide fort. Les acides aminés ainsi libérés sont ensuite purifiés et analysés généralement par chromatographie en phase liquide. Un premier cas d’étude d’acides aminés provenant d’un objet archéologique était l’analyse d’une concrétion calcitique conservée au fond d’un vase en verre d’une tombe d’Axum27, permettant d’identifier des résidus de peau et de poils d’animaux ; les résultats ont cependant été surinterprétés en allant jusqu’à l’identification de poils de glandes de civette, car les compositions en acides aminés des tissus kératinisés sont trop proches les unes des autres pour les différents animaux.

  • 28 Mizutani et al., 1992.
  • 29 Le «  garum  » est fabriqué à partir de foie et de viscères de thon (Tunnus thynnus) et de maquer (...)
  • 30 Hjalmarsson et al., 2007.
  • 31 Tungkawachara et al., 2003.

59Différent poissons fermentés traditionnellement préparés en Asie du Sud-Est et en Afrique ont été analysés, en comparaison avec les produits végétaux similaires à base de soja28. Les composés trouvés dans les sauces de poissons et les pâtes de crevettes sont très proches de ceux identifiés dans les sauces soja et la pâte de soja fermentée, le miso. Toutes sont riches en sel (chlorure de sodium) et en acides aminés. Dans une reconstitution de garum29, Aquerreta et al. déterminèrent que la protéolyse avait lieu surtout pendant les 24 premières heures, en présence d’enzymes. Hjalmarsson et al. n’ont pu analyser que la pêche d’hiver de capelans (Mallotus villosus) et non celle d’été, car les poissons d’été, abondamment nourris de plancton, sont beaucoup plus riches en enzymes protéolytiques  ; le poisson à peine pêché commence déjà à se décomposer30. Les enzymes protéases comme les cathepsines sont surtout actives au début de la fermentation31 avant que les enzymes exogènes prennent le relai. Ainsi, les poissons dont les entrailles sont riches en enzymes, à savoir ceux péchés l’été, sont plus adaptés à la production de garum. Ijong et Ohta observaient que le même phénomène d’hydrolyse des protéines se produisait pendant 40 jours pour la fermentation du bakasang (sauce de poisson traditionnelle d’Indonésie, non ensemencée par des enzymes exogènes). A la fin du processus, la quasi-totalité des protéines sont hydrolysées en acides aminés. Les acides aminés majoritaires sont :

    • 32 Cha, Cadwallader 1998.

    l’acide glutamique, la leucine, la lysine, l’arginine, l’alanine, la valine et la taurine pour la sauce de thon skipjack32,

    • 33 Ijong, Ohta, 1996.

    l’alanine, l’isoleucine, l’acide glutamique et la lysine pour le bakasang indonésien33,

    • 34 Aquerreta et al. 2002.

    l’acide glutamique / glutamine, l’acide aspartique, l’arginine, la lysine, le leucine, l’isoleucine, la valine et la tyrosine pour le «  garum  » d’Aquerreta 34,

    • 35 Hjalmarsson et al. 2007.

    les acides aspartique et glutamique, la leucine, l’isoleucine, et la lysine, la sérine, la glycine, la thréonine, la valine pour la sauce de capelan d’été (72.9 mg d’acides aminés / g de sauce)35.

  • 36 Sanceda et al. 1999.
  • 37 Dissaraphong et al. 2006.

60Contrairement aux dérivés de soja fermentés, les produits à base de poissons ne contiennent de substances ni aigres ni douces. L’acide glutamique, principal responsable du goût umami, se retrouve dans tous les produits du poisson  ; produit d’hydrolyse des protéines, il est suffisamment stable pour ne subir aucune réaction de dégradation secondaire lors de la fermentation. En revanche, la proline, l’arginine et la sérine, constitutives en partie des protéines de poisson, sont souvent absentes des sauces commerciales. Enfin, les acides aminés libérés lors de l’hydrolyse des protéines musculaires du poisson peuvent aussi subir des dégradations partielles comme c’est le cas de l’histidine partiellement transformée en histamine. La réaction se produit dès que le poisson est pêché, même conservé dans la glace, et surtout lors de la fermentation (sauce d’anchois Stolephorus sp. appelée nampla en Thaïlande, Brillantes et al., 2002). De grandes concentrations de sel peuvent cependant inhiber la croissance des micro-organismes responsables de la décarboxylation de l’histidine en histamine36, mais au-delà de 2 mois de fermentation, la concentration en sel est stable (28 – 30  % pour les sauces de viscères de thon Thai37).

3.3.2. Protéines et peptides

  • 38 Hjalmarsson et al. 2007.
  • 39 Dissaraphong et al. 2006.
  • 40 Kawashima, Yamanaka 1996.
  • 41 Hjalmarsson et al. 2007.

61Durant la fermentation du poisson et sa transformation en garum, les protéines musculaires se dissolvent au fur et à mesure de leur hydrolyse progressive en peptides puis en acides aminés. Appeler les sauces de poissons des «  fractions riches en protéines solubles  »38 n’est donc pas totalement exact, car en fin de fabrication, les protéines sont en grande partie hydrolysées. À la fin du processus, les composés azotés sont surtout des acides aminés libres et quelques peptides résiduels39 qui interagissent avec les sucres réducteurs du milieu pour donner des composés de couleur brune, par réaction de Maillard. Une petite quantité de sucres suffit à initier la réaction qui se propage ensuite40. Certains acides aminés se dégradent, notamment pour donner des pyrazines, qui réagissent à leur tour, accentuant la coloration brune du mélange par un procédé non-enzymatique mais chimique41.

  • 42 Lopetcharat, Park 2002.
  • 43 Dissaraphong et al. 2006.
  • 44 Lopetcharat, Park, 2002.
  • 45 Écartant ainsi l’hypothèse que la baisse d’activité des enzymes est due à une concentration en se (...)
  • 46 Gildberg 2001.
  • 47 Pour un taux d’hydrolyse des protéines (donc des liaisons peptidiques) de 70  %, la probabilité d (...)

62La réaction de protéolyse peut aussi être suivie en mesurant l’activité des bactéries protéolytiques et des bactéries halophiles. Elle décroît tout au long de la fermentation, atteignant un seuil de non détection au-delà de 20 jours pour les sauces à base de poissons blancs du Pacifique42, et de 5 mois pour une sauce à base de viscères de thon de Thaïlande43. Le taux d’azote total indiquerait que la fermentation est achevée en 4 mois ; le taux d’azote aminé mesuré par titrage au formol, traduit que l’hydrolyse des protéines est assurée à la fois par des enzymes endogènes et des protéinases bactériennes qui se développent dans le milieu44. Étant donné que la concentration en sel est constante45 au bout de 2 mois puis que l’activité des bactéries protéolytiques et halophiles devient indétectable après 5 mois, l’on pourrait déduire que la concentration en protéines et en peptides, substrats des bactéries, est devenue nulle. Aucune mesure directe de la concentration en protéines n’a été réalisée, et ne peut l’être réellement car le résultat obtenu traduit à la fois la teneur en protéines non hydrolysées du poisson mais aussi en celles de tous les micro-organismes qui se sont développés pendant la fermentation – comme d’ailleurs le montre le taux d’azote total, toujours croissant. Dans une sauce de poisson préparée à partir de capelan pêché en Arctique (Mallotus villosus, poisson réputé pour ne pas se décomposer facilement et donc ne pas pouvoir donner de sauce de poisson) ensemencé par du foie de morue riche en enzymes protéases comme la trypsine, le taux d’hydrolyse des protéines atteint 60 – 70  % au bout de 6 mois46. Autant dire que pour des poissons qui s’autolysent facilement, l’hydrolyse est quasi-totale. La probabilité de retrouver un peptide est très faible, un fragment conséquent de protéine quasi nul.47

  • 48 Ichimura et al. 2003.
  • 49 Dallongeville et al. 2012.
  • 50 Dallongeville et al. 2011.

63De récentes études ont porté sur la caractérisation des entités peptidiques non totalement hydrolysées (peptides et protéines). Plusieurs peptides ont été isolés à partir de sauces d’anchois, de sardine et de bonito : 14 dipeptides (de 1 à 42 µmol/L) et seulement 1 tripeptide (4 µmol/l)48. Récemment, nous avons développé une méthodologie fondée sur l’analyse protéomique, qui permet de caractériser des polypeptides sans hydrolyser totalement les protéines en acides aminés. La méthode a fait ses preuves pour l’identification d’espèces à partir de colles de poissons utilisées pour la polychromie de sculptures anciennes49. Afin d’évaluer son potentiel pour des échantillons archéologiques de type amphore, nous avons étudié (1) de filets de poisson frais ou séché, (2) et des imprégnations de ces mêmes chairs en début de décomposition sur des céramiques50. L’extraction couplée à une digestion sélective permet d’extraire des peptides qui sont ensuite séparés et identifiés par nanoLC-nanoESI MS. La méthode a ainsi permis d’identifier des peptides génériques des poissons (fragments de myosine), mais aussi des séquences spécifiques à la bonite et à la sardine. Si la méthode a montré tout son potentiel pour des poissons pris séparément ou en mélange, il semble que le processus de fermentation du poisson et l’hydrolyse quasi totale des liaisons peptidiques soient un obstacle à toute identification de peptides dans des sauces de poissons modernes ou anciennes.

3.4. Méthodologie d’analyse pour les lipides

  • 51 Les deux acides phytanique (ou 3,7,11,15-tetraméthylpalmitique) et 4,8,12-TMDT (ou 4,8,12-triméth (...)
  • 52 Barnathan et al. 1992.
  • 53 Carballeira et al. 1987.

64Les protocoles d’extraction et d’analyse des fractions lipidiques provenant d’échantillons archéologiques (résidus ou imprégnations invisibles de supports poreux minéraux) sont largement décrits dans la littérature et notamment résumés dans la revue Regert, 2010. Ils sont appliqués aux matériaux biologiques modernes afin de les valider pour la recherche de tel ou tel marqueur, et de construire des bases de données de composition chimique, profils chromatographiques et spectres de masse des marqueurs d’intérêt. La figure 2 montre par exemple l’analyse de la fraction de lipides solubles extraits de filets de saumon frais, où l’on identifie les marqueurs cités précédemment : le cholestérol, phosphate et glycérophosphate, et les acides gras présents en faible quantité sous forme libre, de monoglycérides (MAG) ou d’éthanolamines acétylées. La composition globale en acides gras ne s’obtient qu’après saponification ou transestérification, directement de la chair, telle qu’elle a été obtenue pour un filet de bonite séché suivant les méthodes traditionnelles du nord du Maroc (Ceuta, fig. 3). On remarque que les acides isoprénoïdes51 utilisés comme marqueurs des espèces marines sont absents des deux extraits lipidiques. Des travaux récents que nous avons menés récemment au sein du LNG sur les huiles végétales et sur les produits laitiers ont révélé la présence de ces acides, principalement l’acide phytanique. Un autre acide isoprénoïque, l’acide 5,9,13-triméthyltétradécanoique (TMTD) a été identifié dans les éponges marines (comme les deux autres cités précédemment), mais aussi dans le lait humain et des sédiments contenant un Mycobacterium52. Aussi l’acide phytanique est présent non seulement chez les poissons et les mammifères marins, mais aussi chez le mouton, le bœuf, les matières grasses (nous préciserons de ruminants), les bactéries halophiles ; et l’acide 4,8,12-TMTD chez le hareng, la graisse de phoque, la graisse de mouton et des échantillons géologiques53. C’est dire que l’interprétation des acides isoprénoïdes est plus délicate qu’elle n’a été présentée jusqu’à présent. La présence des acides phytanique, 4,8,12-TMTD et 5,9,13-TMTD comme marqueurs des espèces marines serait à prendre avec précaution et à reconsidérer.

Fig. 2. Exemple d’analyse de la fraction lipidique soluble telle qu’utilisée pour les échantillons archéologiques, et appliquée à un filet de bonite à dos rayé (Sarda sarda séché et consommé traditionnellement à Ceuta).

Fig. 2. Exemple d’analyse de la fraction lipidique soluble telle qu’utilisée pour les échantillons archéologiques, et appliquée à un filet de bonite à dos rayé (Sarda sarda séché et consommé traditionnellement à Ceuta).

Fig. 3. Exemple d’analyse de la fraction lipidique soluble telle qu’utilisée pour les échantillons archéologiques, et appliquée à un filet de saumon actuel.

Fig. 3. Exemple d’analyse de la fraction lipidique soluble telle qu’utilisée pour les échantillons archéologiques, et appliquée à un filet de saumon actuel.
  • 54 Adlof, List 2004  ; Holčapek et al. 2010  ; Lísa et al. 2009.
  • 55 Garnier 2003  ; Garnier et al. 2002 et 2009.

65L’analyse des triglycérides sous leur forme native est beaucoup plus délicate. En effet, la large distribution des acides gras (de 30 à 60 acides gras différents) et notamment leur degré d’insaturation très variable rendent le profil des triglycérides très complexe, conduisant jusqu’à plus de 5000 structures de triglycérides possibles. Les triglycérides ne peuvent pas être analysés par les méthodes classiques d’analyse par chromatographie en phase gazeuse couplée à la spectrométrie de masse (GC-MS, gas chromatography – mass spectrometry) en raison de leur haut poids moléculaire, et donc de leur faible volatilité. Les molécules doivent être séparées à l’état de solution par chromatographie en phase liquide (LC, liquid chromatography), couplée à la spectrométrie de masse (LC-MS). La chromatographie liquide sur colonne d’ions Ag+ est souvent utilisée pour séparer les molécules suivant leur degré d’insaturation54. Les longs temps de séparation par chromatographie, l’usage de solvants souvent incompatibles avec la spectrométrie de masse (ex. hexane), et le relargage progressif des ions Ag+ rendent le couplage LC-MS difficile. Récemment, nous avons développé des méthodes d’analyses n’utilisant que la spectrométrie de masse55. La spectrométrie de masse tandem, ou MS/MS, permet de séparer les molécules par leur masse dans une première expérience MS, au lieu de les séparer par chromatographie  ; dans une seconde étape, les ions sélectionnés par leur masse sont fragmentés et analysés en spectrométrie de masse (mode MS/MS). Plusieurs modes d’ionisation douce sont utilisés  : l’APCI (atmospheric pressure chemical ionization) ou l’electrospray (ESI) soit en solution acidifiée donnant les ions [M + H]+ et les adduits avec les ion sodium [M + Na]+, soit par cationisation en rajoutant des ions comme le lithium notamment. Les ions [M + Li]+ formés sont très stables et donnent des fragmentations simples, démarche très utile pour des mélanges très complexes comment c’est le cas des huiles de poissons. (fig. 4)

Fig. 4. Spectre nanoESI-MS d’une huile d’alose lithiée (Alosa sp.) ; réf. Garnier, 2003.

Fig. 4. Spectre nanoESI-MS d’une huile d’alose lithiée (Alosa sp.) ; réf. Garnier, 2003.
  • 56 Cha, Cadwallader 1998.

66Malheureusement, ces approches qui livrent des informations très riches et précises pour les huiles de poissons actuelles ne peuvent pas être appliquées aux échantillons archéologiques car les triglycérides sont très rapidement hydrolysés en acides gras lors de l’enfouissement. En effet, nous avons effectué des tests sur un poisson frais (bonite, Sarda sarda) laissé quelques jours à température ambiante. L’extraction de la peau et de la chair du poisson laissée 2 semaines à température ambiante a montré que tous les triglycérides avaient déjà disparu, alors que le poisson avait encore conservé tout son aspect. Il semble donc que les triglycérides fortement insaturés des poissons soient très sensibles aux réactions d’hydrolyse. Cette observation a été confirmée par l’analyse de différents produits actuels : sauce nuoc-mâm commerciale, colatura di alici de Cetara et garum préparé à partir de sardines (recette préparée par Emmanuel Botte, inédite). Aucun de ces produits n’a révélé la présence de triglycérides. Aussi, Ohshima et al. ont comparé la dégradation de différents mélanges de cholestérol, de triglycéride pur (trioléine utilisée comme modèle, marqueur majoritaire de l’olive) et d’huile de foie de morue fraîchement extraite et purifiée. Le cholestérol et la trioléine, ainsi que le mélange des deux, s’oxydent assez lentement. En revanche, l’huile de poisson s’oxyde très rapidement car les acides polyinsaturés constitutifs nécessitent des temps d’induction de la réaction d’oxydation radicalaire très courts par rapport aux acides di- et triinsaturés (acides linoléique et linoléique respectivement). Au bout de 37 jours à 25°C, les acides polyinsaturés ont totalement disparu, que ce soit sous forme estérifiée (glycérides) ou libre  ; aussi, ils présentent un degré d’oxydation très élevé, correspondant à la formation de leurs produits de dégradation. Seul le «  garum  » préparé par Aquerreta et al. en 48 h en ensemençant les déchets de poissons avec des enzymes protéolytiques montre une forte teneur en acides gras polyinsaturés, et plus généralement en matière grasse (10.2 % pour le «  garum  » d’Aquerreta  ; 6 – 11 % pour la sauce de viscères de thon coréenne skipjack56  ; 0.06 % pour le Nuoc-mam commercial). L’hypothèse formulée par Aquerreta d’utilisation de poissons non gras ou encore une étape de délipidification de la sauce obtenue serait probablement à revoir au profit du mode de fabrication  : un processus rapide en 48 h évite l’oxydation des lipides, alors que le processus lent par fermentation naturelle et autolyse du poisson en plusieurs semaines conduit inévitablement en parallèle à l’oxydation naturelle des lipides insaturés.

  • 57 Craig et al. 2007.
  • 58 Hansel et al. 2004.
  • 59 Craig et al. 2007.

67Une autre étude a montré la conservation d’une série d’acides gras aromatiques dits ω-(o-alkylphényl)alcanoïques dans des résidus carbonisés sur plusieurs sites57. Ces acides, absents des poissons, sont des marqueurs de dégradation des acides polyinsaturés. Ils ne seraient pas formés par isomérisation des acides polyinsaturés au contact de la céramique58 mais par isomérisation lors du chauffage intense de résidus alimentaires (au-delà de 270° C), sans influence de la céramique59. En l’occurrence, ces acides ont peu de chance d’être retrouvés dans les sauces de poissons car le poisson n’est jamais chauffé pour obtenir le garum, tout au moins jamais au point d’être carbonisé. Il pourrait l’être dans le cas de l’allex, si le mélange a «  accroché  » au fond du récipient de chauffe.

  • 60 Garnier 2011.

68Compte tenu de l’oxydation rapide des acides gras polyinsaturés et de leur solubilité dans l’eau, favorisant leur perte par lessivage du milieu d’enfouissement depuis la déposition de l’objet, nous avons orienté nos recherches vers d’autres marqueurs plus pertinents et surtout plus stables dans le temps pour être retrouvés malgré la décomposition du poisson et l’enfouissement dans le sol, en milieu humide notamment. Les travaux récents menés sur l’huile d’olive conservée dans les amphores «  à huile  » des épaves gallo-romaines d’Arles 3 et de Lyon-Parc Saint-Georges ont montré aussi que la conservation des acides gras était assez aléatoire suivant les conditions de milieu60. En revanche, les stérols, molécules neutres et non-ionisables au contraire des acides gras, sont systématiquement conservés et constituent des marqueurs beaucoup plus fiables que les acides gras. Cet axe de recherche a été privilégié pour les échantillons archéologiques de référence (cf 4.).

3.5. Les analyses isotopiques

  • 61 Craig et al. 2007.

69En complément de l’analyse structurale, les rapports isotopiques du carbone et de l’azote, notés respectivement δ 13C et δ 15N, peuvent être mesurés soit sur l’échantillon global (ou l’extrait lipidique total), soit par couplage à la chromatographie en phase gazeuse (couplage GC-C-IRMS) pour chaque acide gras. Cependant l’analyse par couplage demande une quantité suffisante de matière et une préparation assez fastidieuse des échantillons. Par conséquent, seuls les rapports isotopiques des acides gras majoritaires, à savoir les acides palmitique (16 :0) et stéarique (18 :0), sont habituellement mesurés. Comme pour la mesure de la teneur en azote (cf 1.3), les rapports δ 13C et δ 15N peuvent être grandement faussés par des pollutions environnementales ou encore la diagenèse de la matière organique sédimentaire. Pour cela, l’échantillonnage et les prélèvements doivent être conduits avec beaucoup de rigueur  ; seul le cœur des prélèvements est analysé. L’analyse globale du δ 13C permet cependant de classer les échantillons avant une analyse par GC-C-IRMS plus précise, de repérer des sources pélagiques, et par couplage aux données de l’analyse globale du δ 15N, de distinguer parfois des sources de poissons d’eau douce61.

  • 62 Id.

70Dans un second temps, l’analyse δ 13C des acides palmitique et stéarique permet non seulement de distinguer les sources animales et végétales, mais aussi au sein du règne animal par exemple, de distinguer les animaux ruminants, les non ruminants et les poissons62. Aussi les poissons d’eau douce présentent un rapport δ 13C de -31 à -32  ‰ pour l’acide palmitique, alors que les poissons d’eau de mer ont un rapport δ 13C de -24 à -25 ‰ pour le même acide.

71Bien que très informatives, les analyses isotopiques de GC-C-IRMS sont assez peu souvent mises en œuvre car la matière organique conservée sous forme d’imprégnations des parois des vases en céramique est souvent insuffisante pour effectuer l’analyse, la technique GC-C-IRMS étant beaucoup moins sensible que les techniques de GC-MS ou de nanoESI-MS. Aussi les résultats ne sont pertinents que pour des dépôts uniques ou des mono usages de récipients, car si plusieurs sources sont mélangées ou leurs dépôts superposés, les rapports isotopiques mesurés sont moyennés et difficiles à interpréter.

4. Analyses d’échantillons archéologiques

72Les exemples d’étude d’échantillons de sauces de poisson anciens sont encore rares. Les analyses élémentaires d’azote n’ont jamais été employées à cette fin. Seules les analyses structurales ou isotopiques par couplage GC-C-IRMS plus pertinentes ont permis d’apporter des arguments convaincants pour l’identification du garum.

4.1. Les analyses structurales des composés azotés

4.1.1. Les analyses d’acides aminés

  • 63 Evershed, Tuross 1996.

73Partant du principe que le collagène est bien conservé dans les échantillons anciens et sert en analyse de routine pour la datation au 14C ou la détermination des rapports isotopiques de δ 13C et de δ 14N, Evershed et al. ont étudié une série des céramiques culinaires médiévales (site de West Cotton à Raunds, U.K.63). Ils concluent que les protéines semblent s’adsorber beaucoup moins bien que les lipides dans les parois des vases, et que les acides aminés sont moins bien conservés que leurs marqueurs lipidiques du fait de leur solubilité dans l’eau et de leur sensibilité vis-à-vis du chauffage.

  • 64 Smriga et al. 2010.

74Plus récemment, dans le péristyle de la «  boutique du garum  » de Pompéi (I, 12, 8), au-moins deux des six dolia en place contenant des ossements séchés et désarticulés d’anchois ont été prélevés. Seules les analyses élémentaires (teneurs Na, K, P et Ca) et des acides aminés libres ont été menées sur le dépôt, montrant que 7 des 22 acides aminés sont conservés, l’acide glutamique et la glycine étant les plus abondants64. Excepté la lysine, tous sont aussi majoritaires dans les sauces de poissons actuelles. Malgré le chauffage des dépôts lors de l’éruption du Vésuve (vers 300 – 400 °C environ), la dissolution partielle des acides aminés solubles post-fouilles et l’activité microbienne, les auteurs concluent à un condiment au goût umami, probablement une sauce de poisson. Les acides aminés sous forme de peptides ou de protéines n’ont pas été recherchés, limitant ainsi la portée de l’étude.

4.1.2. Les analyses protéomiques

75La protéomique étant un domaine de recherche très récent et maîtrisé par de rares laboratoires, seule une étude concluante a été menée sur des échantillons archéologiques, à savoir des céramiques Punuk du XIIIe - XIV e s. provenant de Point Barrow en Alaska. Un peptide provenant de la myoglobine de phoque a pu être identifié, et plusieurs fragments protéiques spécifiques aux cétacés et pinnipèdes. Cependant, les conditions d’enfouissement (permafrost, précipitations très faibles) étaient idéales pour la conservation des biomatériaux et sont loin de correspondre aux résidus imprégnés dans des parois d’amphores ou de dolia, parfois entiers comme à Pompéi mais le plus souvent retrouvés fragmentaires et exposés aux dégradations microbiennes.

4.2. Les analyses structurales de lipides

  • 65 Fouilles du site «  Maisons neuves des Landes 3  » et rapport  : ArchéoLoire, 2012, resp. Yann Bi (...)
  • 66 Craig et al. 2007  ; Regert 2010.

76Les études conduisant à l’identification des espèces pélagiques sont peu nombreuses car les critères d’identification des poissons et de leurs dérivés sont encore assez mal établis. L’étude de caramels alimentaires adhérant à des tessons de céramiques du Ier – IIe s. ap. J.-C. provenant d’un établissement rural de la Roche-sur-Yon65 a révélé la présence d’acides isoprénoïdes associés au phytol (fig.5). L’absence de phytostérols permet d’éliminer toute source végétale et conforte l’hypothèse d’une matière grasse d’origine animale. L’absence des séries d’acides impairs en C15 et C17, linéaires et ramifiés, permet d’écarter les produits laitiers. L’acide phytanique est associé au phytol, à l’acide TMTD à l’état de traces, et au cholestérol, allant dans le sens de dérivés de poissons d’après les données fournies par la littérature66. Cependant, d’après nos observations et études comparatives des poissons, des huiles végétales et des produits laitiers, ces arguments sont à prendre avec prudence.

Fig. 5. Chromatogramme de l’extrait lipidique d’une amphore Dr. 7/11 (Inv. 70029, imprégnations des parois, Pompéi, 79 ap. J.-C.).

Fig. 5. Chromatogramme de l’extrait lipidique d’une amphore Dr. 7/11 (Inv. 70029, imprégnations des parois, Pompéi, 79 ap. J.-C.).
  • 67 Garnier 2006.
  • 68 Aqueretta et al. 2002.

77D’autres marqueurs de poissons ont été identifiés dans un entonnoir associé à une amphore à poissons provenant des fouilles de San Fernando dans la baie de Cadix (resp. D. Bernal Casasola)  : les acides polyinsaturés EPA (20 :5) et DHA (22 :6) révèlent que les parois de l’entonnoir ont été imprégnées par un fluide à base de poisson67, dont la composition en acides gras, notamment en acides polyinsaturés, est assez proche du garum de thon préparé et analysé par Aqueretta et al.68 Les deux acides gras EPA et DHA associés sont assez spécifiques pour permettre une identification sûre dans ce cas.

  • 69 Fouilles de M. Bonifay. Étude du contenu des cuves étudié et publié par Sternberg 2000.
  • 70 Matériel étudié par E. Botte.
  • 71 Voir la contribution de Djaoui et al. dans ce volume.

78Afin de tenter de définir une signature des sauces de poissons, nous avons analysé une série d’échantillons de référence  : résidus au fond de cuves ayant servi à la fabrication du garum de Nabeul69, des amphores à poissons Dr. 7/11 provenant de Pompéi70. Alors que les profils chromatographiques de ces échantillons sont assez différents, notamment quant à la distribution mais aussi la présence ou non des acides gras, tous présentaient un massif de stérols assez similaire. Le cholestérol domine souvent, associé à des marqueurs de dégradation, cholestènes, cholestadiènes et cholestatriènes (fig.6). Le cholestérol subit une première déhydratation pour donner principalement le cholest-3-ène et le cholest-4-ène. Ce premier, le plus stable, est peu observé alors que le cholest-2-ène, beaucoup moins stable thermodynamiquement, se trouve en proportions plus importantes. Ce profil typique semble être caractéristique des sauces de poissons fermentées et se distingue des profils des graisses chauffées. En plus du profil de stérols identique pour tous les échantillons, on retrouve aussi les acides phytaniques à l’état de traces. Ce faisceau d’informations confirme la présence de dérivés de poissons. Le référentiel a été enrichi par l’étude de pots du Latium provenant de l’épave Arles 2. L’identification de marqueurs de poissons a été confirmée par l’étude ichtyologique menée par G. Piquès qui a révélé du maquereau, dont le décompte précis des vertèbres démantelées a permis d’identifier deux individus71. La méthode proposée ici permet donc de détecter des traces de sauces de poissons dans des récipients poissés, les constituants de la poix ne perturbant ni l’extraction ni l’identification des marqueurs de poissons.

Fig. 6. Chromatogramme de l’extrait lipidique d’un caramel alimentaire conservé dans une céramique culinaire (Maisons Neuves des Landes 3, La Roche-sur-Yon, fouilles ArchéoLoire, Ier – IIe s. ap. J.-C.).

Fig. 6. Chromatogramme de l’extrait lipidique d’un caramel alimentaire conservé dans une céramique culinaire (Maisons Neuves des Landes 3, La Roche-sur-Yon, fouilles ArchéoLoire, Ier – IIe s. ap. J.-C.).

Conclusion

79L’identification des sauces de poissons dans des céramiques ou les bassins de préparation est encore un défi que les analystes chimistes n’ont pas su, à ce jour, totalement relever. Les pistes de recherche des marqueurs sont nombreuses : acides gras polyinsaturés, acides isoprénoiques, protéines, acides aminés, stérols, mais la stabilité de nombre d’entre eux ou leur transformation lors de la fermentation du poisson limite leur conservation et donc leur chance d’être un jour identifiés. Ainsi les protéines semblent totalement hydrolysées en acides aminés lors de la décomposition du poisson en garum. Ceux-ci, ionisés et donc très solubles dans l’eau, sont facilement perdus lors de l’enfouissement, ce qui en fait des marqueurs peu fiables. Aussi ils peuvent provenir d’autres sources protéiques, viande, os, légumineuses, etc. Spécifiques des poissons, les acides gras polyinsaturés sont facilement oxydés ; leur découverte est assez exceptionnelle, mais indéniable. Les acides isoprénoïdes, qualifiés de marqueurs du poisson dans la littérature, ne se retrouvent pas dans tous les poissons et peuvent provenir d’autres sources (huiles végétales, produits laitiers). Leur pertinence devra être évaluée, en les recherchant systématiquement dans tous les corps gras actuels. Enfin les acides ω-(o-alkylphényl)alcanoïques sont formés par dégradation thermique des acides gras polyinsaturés, et ne peuvent donc pas être retrouvés dans le garum qui n’est pas chauffé.

80Afin de définir quels pouvaient être les marqueurs réellement conservés, nous avons analysé un corpus d’amphores à garum et de bassins de préparation des sauces de poisson. Les marqueurs généralement recherchés (protéines, acides aminés, acides polyinsaturés et acides ω-(o-alkylphényl)alcanoïques) n’ont jamais été détectés. La piste la plus fiable semble celle des stérols. Composés neutres, ils sont systématiquement conservés. En revanche, initialement présents en faibles quantités dans le poisson, ils obligent à développer un protocole précis et sensible. Parmi les amphores et vases analysés, chaque imprégnation de paroi présentait le même profil  : le cholestérol (biomarqueur) associé à ses marqueurs de dégradation qui diffèrent de ceux observés lors d’une dégradation thermique. À ce jour, l’association de ces composés semble être la piste la plus sûre pour rechercher des traces de garum dans des objets archéologiques.

Bibliographie

Adlof, List 2004 : Adlof (R.), List (G.) - Analysis of triglyceride isomers by silver-ion high-performance liquid chromatography : Effect of column temperature on retention times, Journal of Chromatography A, 1046, 2004, p. 109-113.

Aquerreta et al. 2002  : Aquerreta (Y.), Astiasarán (I.), Bello (J.) - Use of exogenous enzymes to elaborate the Roman fish sauce « garum », Journal of the Science of Food and Agriculture, 82 (1), 2002, p. 107-112.

Barnathan et al. 1992  : Barnathan (G.), Mirallès (J.), Gaydou (E.M.), Boury-Esnault (N.), Kornprobst (J.-M.) – New phospholipid fatty acids from the marine sponge Cinachyrella alloclada uliczka, Lipids, 27 (10), 1992, p. 779-784.

Brillantes et al. 2002  : Brillantes (S.), Paknoi (S.), Totakien (A.) - Histamine Formation in Fish Sauce Production, Journal of Food Science, 67 (6), 2002, p. 2090-2094.

Carballeira et al. 1987 : Carballeira (N.M.), Maldonado (L.), Porras (B.) - Isoprenoid fatty acids from marine sponges. Are sponges selective ?, Lipids, 22(10), 1987, p. 767-769.

Cha, Cadwallader 1998  : Cha (Y. J.), Cadwallader (K. R.) - Aroma-Active Compounds in Skipjack Tuna Sauce, Journal of Agricultural and Food Chemistry, 46 (3), 1998, p. 1123-1128.

Craig et al. 2007  : Craig (O.E.), Forster (M.), Andersen (S.H.), Koch (E.), Crombé (P.), Milner (N.J.), Stern (B.), Bailey (G.N.), Heron (C.P.) - Molecular and isotopic demonstration of the processing of aquatic products in Norhtern European Prehistoric pottery, Archaeometry, 49, 2007, p. 135-152.

Dallongeville et al. 2011  : Dallongeville (S.), Garnier (N.), Bernal Casasola (D.), Bonifay (M.), Rolando (C.), Tokarski (C.) - Dealing with the identification of protein species in ancient amphorae, Analytical and Bioanalytical Chemistry, 399, 2011, p. 3053-3063.

Dallongeville et al. 2013  : Dallongeville (S.), Richter (M.), Schäfer (S.), Kühlenthal (M.), Garnier (N.), Rolando (C.), Tokarski (C.) - Proteomics applied to the authentication of fish glue : application to a 17th century artwork sample, Analyst, 138 (18), 2013, p. 5357-5364. doi : 10.1039/c3an00786c.

Dissaraphong et al. 2006  : Dissaraphong (S.), Benjakul (S.), Visessanguan (W.), Kishimura (H.) - The influence of storage conditions of tuna viscera before fermentation on the chemical, physical and microbiological changes in fish sauce during fermentation, Bioresource Technology, 97, 2006, p. 2032–2040.

Evershed, Tuross 1996 : Evershed (R.P.), Tuross (N.) - Proteinaceous material from potsherds and associated soils, Journal of Archaeological Science, 23, 1996, p. 429-436.

Garnier 2003 : Garnier (N.) - Analyse structurale de matériaux organiques conservés dans des céramiques antiques. Apports de la chromatographie et de la spectrométrie de masse, Chimie, Université Pierre et Marie Curie (Paris VI), 2003, 405 p.

Garnier 2006  : Garnier (N.) (2006) - Preliminary analysis of the organic content of two ceramic vessels. In  : Bernal Casasola (D.) y Saez Romero (A. M.), Infundibula gaditana. Acerca de los vasos troncoconicos perforados para filtrar garum y otros usos industriales en la Bahia de Cadiz, ROMULA, 5, 2006, p. 210-218.

Garnier et al. 2002  : Garnier (N.), Cren-Olivé (C.), Rolando (C.), Regert (M.) - Characterization of Archaeological Beeswax by Electron Ionization and Electrospray Ionization Mass Spectrometry, Analytical Chemistry, 74, 2002, p. 4868-4877.

Garnier et al. 2009 : Garnier (N.), Rolando (C.), Høtje (J.M.), Tokarski (C.) (2009) - Analysis of archaeological triacylglycerols by high resolution nanoESI, FT-ICR MS and IRMPD MS/MS : Application to 5th century BC-4th century AD oil lamps from Olbia (Ukraine), International Journal of Mass Spectrometry, 284, 2009, p. 47-56.

Garnier et al. 2011 : Garnier (N.), Silvino (T.), Bernal Casasola (D.) - L’identification du contenu des amphores  : huile, conserves de poissons et poissage, SFECAG, (Actes du congrès d’Arles, juin 2011), 2011, p. 397-416.

Gildberg 2001 : Gildberg (A.) - Utilisation of male Arctic capelin and Atlantic cod intestines for fish sauce production - evaluation of fermentation conditions, Bioresource Technology, 76, 2001, p. 119-123.

Gram, Huss 2000 : Gram (L.), Huss (H.H.) - Fresh and processed fish and shellfish. In  : Lund (B.M.), Baird-Parker (T.C.), Gould (G.W.) (Eds.), The Microbiological Safety and Quality of Foods, Aspen Publishers Inc., Gaitherburg, Maryland, USA, 2000, p. 472–506.

Hansel et al. 2004  : Hansel (F.A.), Copley (M.S.), Madureira (L.A.S.), Evershed (R.P.) - Thermally produced ω−(o-alkylphenyl)alkanoic acids provide evidence for the processing of marine products in archaeological pottery vessels, Tetrahedron Letters, 45, 2004, p. 2999-3002.

Hjalmarsson et al. 2007  : Hjalmarsson (G.H.), Park (J.W.), Kristbergsson (K.) - Seasonal effects on the physicochemical characteristics of fish sauce made from capelin (Mallotus villosus), Food Chemistry, 103, 2007, p. 495–504.

Holcapek et al. 2010  : Holcapek (M.), Dvoráková (H.), Lísa (M.), Girón (A.J.), Sandra (P.), Cvacka (J.) - Regioisomeric analysis of triacylglycerols using silver-ion liquid chromatography-atmospheric pressure chemical ionization mass spectrometry : Comparison of five different mass analyzers, Journal of Chromatography A, 1217, 2010, p. 8186-8194.

Ichimura 2003  : Ichimura (T.Hu J.), Qua Aita (D.), Maruyama (S.) - Angiotensin I-converting enzyme inhibitory activity and insulin secretion stimulative activity of fermented fish sauce, Journal of bioscience and bioengineering, 96 (5), 2003, p. 496–499.

Ijong, Ohta 1995  : Ijong (F.), Ohta (Y.) - Microflora and chemical assessment of an Indonesian traditional fermented fish sauce « Bakasang », Journal of Faculty of Applied Biogical Sciences, 34, 1995, p. 95–100.

Kamat, Kumta 1972 : Kamat (S.V.), Kumta (U.S.) - Studies on radiation pasteurisation of medium fatty fish, Fishery Technol., 9 (1), 1972.

Kawashima, Yamanaka 1996 : Kawashima (K.), Yamanaka (H.) - Free amino acids responsible for the browning of cooked scallop adductor muscle, Fish. Sci., 62, 1996, p. 293–296.

Kjeldahl 1883 : Kjeldahl (J.) - Neue Methode zur Bestimmung des Stickstoffs in organischen Körpern, Z. Anal. Chem., 22, 1883, p. 366-382

Lísa et al. 2009 : Lísa (M.), Holcapek (M.), Sovova (H.) (2009) - Comparison of various types of stationary phases in non-aqueous reversed-phase high-performance liquid chromatography–mass spectrometry of glycerolipids in blackcurrent oil and its enzymatic hydrolysis mixture, Journal of Chromatography A, 1216, 2009, p. 8371–8378.

Lopetcharat, Park 2002  : Lopetcharat (K.), Park (J.W.) - Characteristic of fish sauce made from Pacific whiting and surimi by products during fermentation stage, J. Food Sci., 67, 2002, p. 511–516.

Mizutani et al. 1992  : Mizutani (T.), Kimizuka (A.), Ruddle (K.), Ishige (N.) - Chemical components of fermented fish products, Journal of Food Composition and Analysis, 5 (2), 1992, p. 152-159, http://dx.doi.org/10.1016/0889-1575(92)90031-E.

Ohshima et al. 2001 : Ohshima (T.), Li (N), Koizumi (C.) - Oxidative Decomposition of Cholesterol in Fish Products, JAOCS, 70 (6), 2001, p. 595 – 600.

Pecci et al. 2013  : Pecci (A.), Cau Ontiveros (M.A.), Garnier (N.) - Identifying wine and oil production : analysis of residues from Roman and Late Antique plastered vats, Journal of Archaeological Science, 40, 2013, p. 4491-4498.

Reese 2002 : Reese (D.) - Fish : Evidence for specimens, mosaics, wall paintings and Roman authors. In : Jashemski (W.F.), Meyer (F.G.) (eds.), The Natural History of Pompeii, Cambridge University Press, 2002, p. 274-291.

Regert 2011 : Regert (M.) - Analytical strategies for discriminating archaeological fatty substances from animal origin, Mass Spectrometry Reviews, 30 (2), 2011, p. 177-220.

Sanceda et al. 2001 : Sanceda (N.G.), Suzuki (E.), Kurata (T.) - Development of normal and branched chain volatile fatty acids during the fermentation process in the manufacture of fish sauce, Journal of the Science of Food and Agriculture, 81, 2001, p. 1013-1018.

Sen 2005 : Sen (D.P.) - Advances in fish processing and technologies, Allied publishers LTV, Mumbai, 2005.

Sinesio et al. 2009  : Sinesio (F.), Comendador (F.J.), Peparaio (M.), Moneta (E.) - Taste perception of umami rich dishes in Italian culinary tradition, Journal of Sensory Studies, 24, 2009, p. 554–580.

Smriga et al. 2010  : Smriga (M.), Mizukoshi (T.), Iwahata (D.), Eto (S.), Miyano (H.), Kimura (T.), Curtis (R.I.) - Amino acids and minerals in ancient remnants of fish sauce (garum) sampled in the « Garum Shop » of Pompeii, Italy, Journal of Food Composition and Analysis, 23 (5), 2010, p. 442-446.

Solazzo et al. 2008  : Solazzo (C.), Fitzhugh (W.), Rolando (C.), Tokarski (C.) - Identification of protein remains in archaeological potsherds by proteomics, Analytical Chemistry, 80, 2008, p. 4590-4597.

Sternberg 2000 : Sternberg (M.) - Données sur les produits fabriqués dans une officine de Neapolis (Nabeul, Tunisie), MEFRA, 112, 2000, p. 135-153.

Tungkawachara et al. 2003  : Tungkawachara (S.), Park (J.W.), Choi (Y.J.) - Biochemical Properties and Consumer Acceptance of Pacific Whiting Fish Sauce, Journal of Food Science, 68 (3), 2003, p. 855-860.

Tsuji et al. 1994  : Tsuji (K.), Kaneko (K.), Kim (C.H.), Otaguro (C.), Kaneda (T.) - Composition of free sugars, organic acids, free amino acids and oligopeptides of kochujang seasoning made in Korea, Nippon Shokuhin Kogyo Gakkaishi, 41, 1994, p. 568–573.

Von Endt 1977  : Von Endt (D.W.) - Amino-acid analysis of the contents of a vial excavated at Axum, Ethiopia, Journal of Archaeological Science, 4 (4), 1977, p. 367-376.

Yoshida 1998 : Yoshida (Y.) - Umami taste and traditional seasonings, Food Reviews International, 14, 1998, p. 213–246.

Notes

1 Garnier 2009.

2 Garnier 2011.

3 Pecci 2013.

4 Sternberg 2000.

5 Voir la contribution d’I. Vaz Pinto dans ce volume.

6 Reese 2002.

7 Smriga 2010.

8 Étude G. Piquès pour D. Djaoui. Voir la contribution de D. Djaoui, G. Piquès et E. Botte dans ce volume.

9 Gram, Huss 2000.

10 Yoshida 1998  ; Tsuji et al. 1994  ; Ijong, Ohta 1995.

11 Yoshida 1998.

12 Sinesio 2009.

13 Yoshida 1998.

14 Notés NPN, non-protein nitrogen.

15 Lors de l’expérience réalisée par Emmanuel Botte, les sardines rejettent une grande part de leur eau pendant les 24 premières heures. Il s’agit d’un phénomène d’osmose où l’eau quitte les muscles pour diluer le milieu extérieur riche en sel, i.e. plus concentré en ions Na+ et Cl- que le milieu musculaire, afin d’aller vers un équilibre des concentrations entre les deux milieux.

16 Les seuils d’activité de l’eau en dessous desquels les micro-organismes ne sont pas viables sont : 0.91 pour la plupart des bactéries, 0.88 pour les levures, 0.80 pour les mousses, 0.75 pour les bactéries halophiles, 0.65 pour les moisissures xérophiles et 0.60 pour les moisissures osmophiles.

17 Protéines associées et souvent appelées actomyosine.

18 Les muscles des animaux terrestres sont beaucoup plus riches en collagène que ne le sont les cartilages des poissons : 8 – 20 % pour les ruminants, 15 % pour le lapin.

19 Park et al., 2001.

20 Jusqu’à récemment, les techniques analytiques ne permettaient pas d’accéder aux lipides de haut poids moléculaire comme les triglycérides et les phospholipides. Ils étaient donc hydrolysés en acides gras. La plupart des normes européennes utilisent l’analyse des acides gras comme seule caractérisation des poissons, notamment en chimie alimentaire, rendant donc peu à peu obsolète la littérature de ce domaine.

21 Étant donnée la forte proportion de phospholipides dans les poissons maigres, les compositions en acides gras sont donc à bien différencier, ce qui n’est pas le cas dans la littérature.

22 Pour le maquereau d’Atlantique nord 12  % (Scomber scombrus), celui de Nouvelle-Zélande 6.2  % (Trachurus declivis) et le flétan d’Inde 0.8  % (Psettodes scombrus).

23 Les vitamines du groupe B sont la thiamine (B1), la riboflavine (B2), la niacine (B3), la pyridoxine (B6), l’acide pantothénique (B5), la biotine (H ou B8), l’acide folique (B9), la cyanocobalamine (B12).

24 S’ils ont été développés pour la détection de protéines dans des couches picturales de peintures, les tests colorimétriques ne sont pas applicables aux échantillons archéologiques. Seul l’usage de réactifs fluorescents, plus sélectifs et sensibles et surtout qui permettent de s’abstraire de la couleur du prélèvement (généralement sombre et marron pour les matériaux organiques anciens), permettrait une détection efficace des protéines et des peptides. Nos recherches sont en cours.

25 Kjeldahl 1883.

26 Le taux de protéines est déduit du taux d’azote total en multipliant le résultat par 6.25. Or les différentes protéines musculaires ont des compositions différentes, des propriétés chimiques et biochimiques différentes, mais leur taux d’azote est assez proche, entre 15 et 17.6 %, avec une moyenne de 16  % (d’où le facteur 6.25). Cependant pour la myosine, principale protéine musculaire, ce facteur est de 6.0. Le collagène, principale protéine de la peau mais présent aussi dans les chairs, le taux d’azote est le plus haut, 18  % (soit un facteur de 5.5). En moyennant les rapports, on admet qu’un facteur 6.25 est un bon compromis mais le résultat doit être considéré comme un indice approximatif.

27 Éthiopie, VIe s. ap. J.-C.  ; von Endt 1976.

28 Mizutani et al., 1992.

29 Le «  garum  » est fabriqué à partir de foie et de viscères de thon (Tunnus thynnus) et de maquereau (Scomber scombrus), d’origan, de coriandre et de thym, auxquels sont ajoutées des enzymes protéolytiques commerciales (Fungal Protease P31000, Alcalse 2.4L, Kojizyme MG, Trypsin PTN 3.0 ou Neutrase 0.5L), ainsi que des antioxydants (acide citrique, butyl-hydroxyanisole = E320 et butyl-hydroxytoluène = E321) et du sel (14 % en valeur optimisée).

30 Hjalmarsson et al., 2007.

31 Tungkawachara et al., 2003.

32 Cha, Cadwallader 1998.

33 Ijong, Ohta, 1996.

34 Aquerreta et al. 2002.

35 Hjalmarsson et al. 2007.

36 Sanceda et al. 1999.

37 Dissaraphong et al. 2006.

38 Hjalmarsson et al. 2007.

39 Dissaraphong et al. 2006.

40 Kawashima, Yamanaka 1996.

41 Hjalmarsson et al. 2007.

42 Lopetcharat, Park 2002.

43 Dissaraphong et al. 2006.

44 Lopetcharat, Park, 2002.

45 Écartant ainsi l’hypothèse que la baisse d’activité des enzymes est due à une concentration en sel devenue trop forte.

46 Gildberg 2001.

47 Pour un taux d’hydrolyse des protéines (donc des liaisons peptidiques) de 70  %, la probabilité de retrouver un dipeptide est de 30  %, un tripeptide 0.32 = 9  %, un tétrapeptide 0.33 = 2.7  %... un peptide à 10 acides aminés 0.39 = 0.0019  %.

48 Ichimura et al. 2003.

49 Dallongeville et al. 2012.

50 Dallongeville et al. 2011.

51 Les deux acides phytanique (ou 3,7,11,15-tetraméthylpalmitique) et 4,8,12-TMDT (ou 4,8,12-triméthyltridécanoïque). Références citées dans Regert 2010.

52 Barnathan et al. 1992.

53 Carballeira et al. 1987.

54 Adlof, List 2004  ; Holčapek et al. 2010  ; Lísa et al. 2009.

55 Garnier 2003  ; Garnier et al. 2002 et 2009.

56 Cha, Cadwallader 1998.

57 Craig et al. 2007.

58 Hansel et al. 2004.

59 Craig et al. 2007.

60 Garnier 2011.

61 Craig et al. 2007.

62 Id.

63 Evershed, Tuross 1996.

64 Smriga et al. 2010.

65 Fouilles du site «  Maisons neuves des Landes 3  » et rapport  : ArchéoLoire, 2012, resp. Yann Bière, analyses organiques N. Garnier.

66 Craig et al. 2007  ; Regert 2010.

67 Garnier 2006.

68 Aqueretta et al. 2002.

69 Fouilles de M. Bonifay. Étude du contenu des cuves étudié et publié par Sternberg 2000.

70 Matériel étudié par E. Botte.

71 Voir la contribution de Djaoui et al. dans ce volume.

Table des illustrations

Titre Tableau 5. Composition globale en acides aminés des parties consommées de poissons et crustacés (d’après D.P. Sen, Advances in fish processing and technologies, Allied publishers LTV, Mumbai, 2005).
URL http://books.openedition.org/pccj/docannexe/image/1626/img-1.jpg
Fichier image/jpeg, 220k
Titre Fig. 1. Composition en acides gras saturés, monoinsaturés et polyinsaturés des phospholipides (PL) et des triglycérides (TAG) d’anchois, de maquereau et de sardine (16:0 acide palmitique, 18:0 acide stéarique, 16:1 acide palmitoléique, 18:1 acide oléique, 20:5 acide eicosapentaénoique EPA, 22:6 acide docosanohexaènoique DHA).
URL http://books.openedition.org/pccj/docannexe/image/1626/img-2.jpg
Fichier image/jpeg, 496k
Titre Fig. 2. Exemple d’analyse de la fraction lipidique soluble telle qu’utilisée pour les échantillons archéologiques, et appliquée à un filet de bonite à dos rayé (Sarda sarda séché et consommé traditionnellement à Ceuta).
URL http://books.openedition.org/pccj/docannexe/image/1626/img-3.jpg
Fichier image/jpeg, 452k
Titre Fig. 3. Exemple d’analyse de la fraction lipidique soluble telle qu’utilisée pour les échantillons archéologiques, et appliquée à un filet de saumon actuel.
URL http://books.openedition.org/pccj/docannexe/image/1626/img-4.jpg
Fichier image/jpeg, 420k
Titre Fig. 4. Spectre nanoESI-MS d’une huile d’alose lithiée (Alosa sp.) ; réf. Garnier, 2003.
URL http://books.openedition.org/pccj/docannexe/image/1626/img-5.jpg
Fichier image/jpeg, 176k
Titre Fig. 5. Chromatogramme de l’extrait lipidique d’une amphore Dr. 7/11 (Inv. 70029, imprégnations des parois, Pompéi, 79 ap. J.-C.).
URL http://books.openedition.org/pccj/docannexe/image/1626/img-6.jpg
Fichier image/jpeg, 576k
Titre Fig. 6. Chromatogramme de l’extrait lipidique d’un caramel alimentaire conservé dans une céramique culinaire (Maisons Neuves des Landes 3, La Roche-sur-Yon, fouilles ArchéoLoire, Ier – IIe s. ap. J.-C.).
URL http://books.openedition.org/pccj/docannexe/image/1626/img-7.jpg
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© Publications du Centre Camille Jullian, 2014

Conditions d’utilisation : http://www.openedition.org/6540

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