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RÉSUMÉ
L'industrie agroalimentaire doit s'adapter aux évolutions de nos modes de consommation alimentaire. Deux tendances stratégiques pour les industriels se dessinent : un axe marketing, qui concerne l'allongement des durées de conservation des aliments, et un axe économique, qui touche à l'augmentation des rendements de production et de la valeur ajoutée des produits transformés. Ces tendances justifient la maîtrise de l'eau dans les matrices alimentaires, via l'utilisation d'ingrédients fonctionnels et la mise en oeuvre de procédés innovants.
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Marc FAIVELEY : Professeur de biochimie alimentaire
INTRODUCTION
La teneur en eau des aliments est corrélée avec leur durée de conservation. Cette observation empirique a conduit au séchage, ou au saumurage des aliments, dans le but d'augmenter leur conservation. Progressivement, la science a permis de démystifier le rôle de l'eau, avec des retombées majeures pour l'industrie alimentaire lui permettant une meilleure maîtrise de la stabilisation des matrices alimentaires.
L'eau est le constituant le plus abondant dans les aliments, et son rôle est central en agroalimentaire. Les propriétés chimiques de l'eau expliquent la diversité des interactions possibles avec les principaux constituants alimentaires (protéines, glucides et lipides).
La complexité de ces interactions continue d'être étudiée car, pour les industriels, la maîtrise de l'eau se rapporte, non seulement à la conservation, mais aussi aux caractéristiques physiques et sensorielles de l'aliment.
L'étude de l'eau dans l'aliment reste limitée par l'hétérogénéité des matrices alimentaires. Progressivement, les techniques analytiques ont permis de dissocier les propriétés de l'eau, ce qui conduit au développement de plusieurs approches permettant de mieux comprendre le comportement de l'eau dans l'aliment. Ces approches sont complémentaires :
-
les descripteurs thermodynamiques montrent les déséquilibres que peut subir l'aliment au cours de sa transformation ;
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les descripteurs cinétiques, plus récents, expliquent l'évolution structurale de l'aliment et distinguent les phénomènes moléculaires des phénomènes macromoléculaires.
La recherche de solutions techniques pour stabiliser l'eau pose de nouvelles questions. La principale problématique concerne la stabilisation des aliments par l'utilisation d'additifs texturants (gélifiants, épaississants…). Comment intégrer ce type d'additifs dans la matrice alimentaire pour leur assurer un effet optimal vis-à-vis de l'eau ? Les additifs peuvent-ils stabiliser la capacité diffusionnelle de l'eau dans l'aliment ?
L'agroalimentaire se dote de moyens analytiques particulièrement performants et l'étude de l'eau replace la structure de l'aliment sur le devant de la scène. L'industrie est confrontée à de nouveaux enjeux comme la conservation de structures natives.
Cet article dresse un état des lieux sur la problématique complexe de l'eau en décrivant la relation eau/aliment au travers d'exemples choisis dans différentes filières de l'agroalimentaire.
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- Version archivée 1 de déc. 2003 par Marc FAIVELEY
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4. Procédés de transformation de l'aliment
4.1 Diagramme de changement d'état
La figure 21 représente les courbes de changement d'état de l'eau pure, à une pression et température données. L'eau se trouve dans un état physique liquide, solide ou gazeux. La figure fait apparaître deux exceptions :
-
lorsque T oC > t critique. On parle, dans ces conditions, de fluide supercritique (les phases liquide et gazeuse sont indiscernables) ;
-
le point triple : l'eau se trouve sous les trois états (solide, liquide, gaz).
Les aliments constituent des matrices hétérogènes complexes qu'il est difficile de caractériser. Un mélange eau/soluté interagit sur les points caractéristiques (point de fusion, congélation…). Les mélanges eutectiques en sont un exemple. La figure 22 montre les zones de transition d'un mélange eutectique eau/sel.
Les zones de transitions sont, pour l'industriel, un facteur déterminant des propriétés rhéologiques de l'aliment. La taille des cristaux conditionne, non seulement les propriétés mécaniques et sensorielles, mais aussi les propriétés cinétiques au travers de la T g.
HAUT DE PAGE4.2 Comparatif des techniques de séchage
Les opérations de séchage sont très répandues et accroissent la conservation des produits agroalimentaires. L'industriel tient compte aujourd'hui de plusieurs facteurs :
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la quantité d'énergie qu'il faut fournir pour permettre l'évaporation de l'eau ;
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la conservation des propriétés organoleptiques du produit traité.
Les opérations de séchage par transfert de chaleur induisent :
-
des réactions de Maillard (brunissement non enzymatique, libération de molécules volatiles soufrées) ;
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des dénaturations protéiques ;
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des pertes d'arômes (les molécules aromatiques volatiles sont extraites avec la vapeur d'eau) ;
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des phénomènes...
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BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - ANDERSON (R.B.) - Modifications of the Brunauer, Emmett and Teller equation. - J. Amer. Chem. Soc., 68, p. 686-691 (1946).
-
(2) - CHAMPION (D.) - Étude de la mobilité moléculaire dans des systèmes modèles en vue de la compréhension des évolutions dans des produits alimentaires à faible teneur en eau. - Thèse de doctorat, ENSBANA (1998).
-
(3) - CHINACHOTI (P.) - New techniques to characterize water in foods. - In « Food Preservation by Moisture Control ». Éd. BARBOSA-CANO-VAS (G.V.) et WELTICHANES (J.). Technomic Publ., Lancaster, Basel, p. 191-207 (1995).
-
(4) - CHIOTELLI (E.), PILOSIO (G.), LEMESTE (M.) - Effect of sodium chloride on the gelatinization of starch : a multi-measurement study. - Biopolymers, 63, p. 41-58.
-
(5) - CORNILLON (P.), KERR (W.L.), REID (D.S.) - Water mobility and phase transitions in foods by dielectric measurements. - Dans « Water Management in the design and distribution of quality foods ». Isopow7, Proceed. Poster sessions, Ed. ROOS (Y.N.), p. 9-13...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
ANNEXES
Le site du CNRS « Sagascience » dossier scientifique : l'eau http://www.cnrs.fr/cw/dossiers/doseau/decouv/proprie/MenuProprie.html
HAUT DE PAGE2.1 Constructeurs – Fournisseurs – Distributeurs (liste non exhaustive)
• SETARAM – Instrumentation fournisseur et fabricant d'instruments haute performance d'analyse thermique, de calorimétrie http://www.setaram.fr
• A-D P (Abcar Dic Process) – Étude, conception, industrialisation, technologie de séchage par détente instantanée contrôlée http://www.abcar-dic.com
• Malvern Instrument – Spécialiste en granulométrie laser, potentiel zeta, analyse de la forme de particules par microscopie http://www.malverninstruments.fr
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