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1 - MESURE DU EH EN INDUSTRIE AGROALIMENTAIRE

2 - STRATÉGIES DE MODIFICATION DU EH

3 - APPLICATIONS

4 - CONCLUSION

Article de référence | Réf : F4020 v1

Mesure du Eh en industrie agroalimentaire
Potentiel d'oxydoréduction (Eh) des matrices alimentaires

Auteur(s) : Rémy CACHON, Joëlle De CONINCK

Relu et validé le 15 janv. 2018

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RÉSUMÉ

Cet article présente la mise en oeuvre de la mesure du potentiel d'oxydoréduction (Eh) dans les matrices alimentaires et son intérêt appliqué. Une première partie détaille, de manière précise, les systèmes de mesure utilisés et pointe la nécessité d'une approche métrologique rigoureuse pour obtenir des mesures exploitables. Une seconde partie expose les méthodes utilisées pour modifier le Eh et l'utilisation de cette mesure dans le cadre de différentes applications.

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ABSTRACT

Redox potential (Eh) of food matrices

This article presents the implementation of the redox potential measurement (Eh) in food matrices and its advantages. It details in a precise way the measurement systems implemented and highlights the requirement for a rigorous metrological approach in rder to obtain exploitable measurements. The methods utilized in order to modify the Eh and the implementation of this measurement within the framework of various applications.

Auteur(s)

INTRODUCTION

Parmi les différents paramètres qui caractérisent un milieu, la prise en compte de son état redox est assez récente. La notion d'oxydation a été souvent associée à la présence d'oxygène, et l'amalgame oxygène/oxydation peut réduire la vision que l'on peut avoir des processus d'oxydoréduction.

Le potentiel d'oxydoréduction ou Eh au même titre que le pH, est un paramètre intrinsèque à tous les milieux, dès lors qu'ils contiennent une molécule pouvant passer d'un état d'oxydation à un autre. Alors que le pH en détermine les caractéristiques acido-basiques, le Eh concerne les propriétés oxydoréductrices (milieu réducteur, Eh négatif = donneur d'électrons, milieu oxydant, Eh positif = accepteur d'électrons).

La mesure du Eh a fait l'objet de différentes investigations, depuis le développement des capteurs en biotechnologie et en industrie alimentaire, notamment dans les années 1980, avec des résultats plus ou moins probants. En effet, il est apparu des problèmes de reproductibilité des mesures et d'expression des valeurs de potentiel d'oxydoréduction qui rendaient l'interprétation des résultats difficiles. Or, on dispose de peu de capteurs dans ces domaines, et il serait regrettable de se priver de l'information que peut fournir un capteur redox.

La dernière décennie a montré un regain d'intérêt pour la mesure Eh en industrie alimentaire, notamment par une approche métrologique rigoureuse, ce qui a permis de corriger la variabilité des résultats.

Il s'agit ensuite d'utiliser les données recueillies. Au même titre que le pH, la mesure du Eh ne fournit généralement pas d'information précise de la composition physico-chimique du milieu, car ce n'est pas une électrode spécifique. L'utiliser pour comparer deux milieux, de composition physico-chimique proche, peut ainsi s'avérer délicat. Par contre, c'est une mesure qui peut avantageusement être utilisée dans deux domaines :

  • la mesure d'activités biologiques : les organismes vivants, par leur métabolisme respiratoire ou fermentaire, conduisent à une réduction du milieu environnant, ce qui peut avantageusement être utilisé, tant pour les flores d'intérêt, que pour les flores d'altération ;

  • le contrôle de l'état redox d'un milieu : des applications ont montré l'intérêt de fixer l'état redox d'un milieu, ou du moins d'assurer un suivi de cet état redox. La mesure du Eh permet alors une mesure directe et un suivi en ligne.

Cet article se propose d'exposer en détail ces différents aspects, en soulignant les aspects concrets de la mesure Eh dans les matrices alimentaires.

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KEYWORDS

Microbiology   |   gas   |   food   |   redox potential measurement

DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v1-f4020


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1. Mesure du Eh en industrie agroalimentaire

1.1 Principes et systèmes de mesure associés

Le potentiel d'oxydoréduction (E ) est exprimé par rapport à une référence, l'électrode normale à hydrogène, aussi on le note Eh , et ses unités sont exprimées en mV ou V.

La mesure met en œuvre deux demi-piles, l'une de ces demi-piles doit mettre en œuvre le couple de référence H+/H2 , et l'autre le système dont on veut mesurer le potentiel.

Les deux demi-piles sont, en fait, constituées chacune d'un soluté et d'une électrode, les solutés sont reliés entre eux par un pont salin qui leur permet d'échanger des ions, et les électrodes sont reliées entre elles par un circuit électrique sur lequel est placé un voltmètre.

La compréhension de la mesure redox, sa mise en pratique, et l'expression des valeurs mesurées nécessitent de détailler les deux électrodes qui composent le capteur : l'électrode de référence et l'électrode de mesure.

  • Électrode de référence à hydrogène (H+/H2)

    C'est une électrode gaz. Pour des raisons pratiques et techniques évidentes, elle n'est pas utilisée. Cependant, elle conserve un intérêt théorique important et la valeur du potentiel d'oxydoréduction doit toujours être exprimée par rapport à l'électrode à hydrogène.

    • Dans les procédés alimentaires, biotechnologiques, et dans le domaine de l'environnement, les électrodes de référence, utilisées dans la mesure du potentiel d'oxydoréduction, sont identiques à celles utilisées comme référence dans la mesure du pH : il s'agit de l'électrode Argent/Chlorure d'argent et l'électrode au Calomel.

      Ces deux électrodes ont un demi-potentiel supérieur à celui de l'électrode à hydrogène, le potentiel mesuré par ces électrodes (Em) devra donc toujours être corrigé pour le rapporter à l'électrode normale à hydrogène. Pour ce faire, on rajoute le potentiel standard de la référence utilisée dans la pratique (Er) au potentiel mesuré Em :

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BIBLIOGRAPHIE

  • (1) - ABRAHAM (S.), CACHON (R.), COLAS (B.), FERON (G.), DE CONINCK (J.) -   Eh and pH gradients in Camembert cheese during ripening : measurements using microelectrodes and correlations with texture.  -  Int. Dairy J., 12, p. 954-960 (2007).

  • (2) - TOPCU (A.), Mc KINNON (I.), Mc SWEENEY (P.L.) -   Measurement of the oxidation-reduction potential of cheddar cheese.  -  J. Food Sci., 73, p. 198-203 (2008).

  • (3) - SCHREYER (A.), BRITTEN (M.), CHAPUZET (J.-M.), LESSARD (J.), BAZINET (L.) -   Electrochemical modification of the redox potential of different milk products and its evolution during storage.  -  Innov. Food Sci. and Emerg. Technol., 9, p. 255-264 (2008).

  • (4) - CACHON (R.), JEANSON (S.), ALDARF (M.), DIVIES (C.) -   Characterisation of lactic starters based on acidification and reduction activities.  -  Lait, 82, p. 281-288 (2002).

  • (5) - BRASCA (M.), MORANDI (S.), LODI (R.), TAMBURINI (A.) -   Redox potential to discriminate among species of lactic acid bacteria.  -  J. Appl. Microbiol., 103, p. 1516-1524 (2007).

  • ...

1 Sites internet

  • Organismes de formation

    Welience Agroalimentaire et Bio-industriel organise des sessions de formation continue courtes (2 jours) pour les entreprises, ces formations sont adaptées aux problématiques industrielles et basées sur une solide expérience dans le domaine des entreprises agroalimentaires et des biotechnologies. Welience peut également accompagner les entreprises dans la mise en œuvre de la mesure redox sur site. Consulter le site de formation de Welience http://www.welience-formations.com

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