Prédiction de la dégradation de la vitamine C en conditions de traitement thermique : étude en milieu modèle liquide entre 50 et 90 °C

Prediction of vitamin C degradation in heat treatment conditions : study in model liquid medium between 50 and 90°C

• Auteur / Autrice : Braulio Gomez ruiz
• Direction : Catherine Bonazzi
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie des procédés
• Date : Soutenance le 12/01/2016
• Etablissement(s) : Paris, AgroParisTech
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Agriculture, alimentation, biologie, environnement, santé (Paris ; 2015-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Ingénierie Procédés Aliments (2009-2019)
• Jury : Président / Présidente : Jean-Dominique Daudin
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Jean-Dominique Daudin, Philippe Bohuon, Claire Dufour, Cédric Brandam
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Philippe Bohuon, Claire Dufour

Mots clés

Mots clés contrôlés

Thermochimie

Expériences

Teneur en acide ascorbique

Cinétique chimique

Transformation

Composition chimique

Acide ascorbique

Mots clés libres

Vitamine C

Méthode analytique

Validation

Oxygène

Réaction cinétiques

Modèle

Vitamin C

Analytical method

Validation

Oxygen

Reaction kinetic

Modelling

Résumé

La vitamine C est souvent utilisée comme un indicateur de la rétention de nutriments thermolabiles dans les produits transformés en raison de sa grande sensibilité aux conditions de traitement et de conservation. La compréhension du comportement de la vitamine C dans les procédés de transformation des matrices complexes est difficile, du fait de l‟importance de plusieurs paramètres qui influent sur sa dégradation (température, pH, exposition à la lumière, présence d‟oxygène et d‟ions métalliques). L‟étude de la réactivité dans un milieu simple, de composition connue, dans des conditions maîtrisées, est indispensable à une meilleure compréhension des mécanismes et à une modélisation permettant de prédire l‟impact des paramètres de procédés sur la teneur résiduelle. Ce travail de recherche contribue à cette ambition pour des températures représentatives d‟un procédé de transformation (50 - 90 °C), tout en dissociant l‟effet de la concentration en oxygène dissous (entre 0 et 30%). Pour y parvenir, une méthode simple et rapide de quantification des acides ascorbique (AA) et déshydroascorbique (DHAA) a été développée et validée. Elle a permis l‟obtention d‟une base de données réactionnelles pour différents couples température et concentration en oxygène, en milieu tamponné et parfaitement agité. Deux modèles cinétiques ont été développés : un modèle simple permettant de prédire la dégradation de l‟AA et un modèle complexe prenant en considération les deux voies de dégradation oxydative et thermique sur les cinétiques de dégradation de l‟AA et du DHAA. Les deux modèles montrent un bon ajustement aux données expérimentales et une forte corrélation entre la vitesse de réaction k1 de la réaction d‟oxydation et le coefficient stoechiométrique β relatif à l‟oxygène. Une relation linéaire reliant β à la température a été proposée.

Vitamin C is often used as an indicator of labile nutrient retention in processed products because of its sensitivity to processing and conservation conditions. Understanding the behavior of vitamin C in complex matrices transformation processes is difficult, due to the importance of several parameters that affect its degradation (temperature, pH, exposure to light, the presence of oxygen and metal catalysts). Studying reactivity in a simple environment of known composition, under controlled conditions, is necessary for a better understanding of the mechanisms and for modelling in order to predict the impact of process parameters on the residual vitamin content. The present research aims at contributing to this goal for temperatures of a transformation process (50 - 90 °C), while decoupling the effect of concentration of dissolved oxygen (between 0 and 30%). To achieve this, a simple and rapid method of quantification of ascorbic acid (AA) and dehydroascorbic (DHAA) was first developed and validated. It allowed obtaining a reaction database for different couples of temperature and oxygen concentration, in a buffered and perfectly stirred medium. Two kinetic models were developed: a simple reaction model to predict the degradation of AA, and a more complex model taking into consideration both oxidative and thermal degradation pathways on the degradation kinetics of AA and DHAA. Both models show a good fit to experimental data and a strong correlation between k1 reaction rate of the oxidation reaction and the stoichiometric coefficient β relative to oxygen. A linear relationship between β and temperature was also proposed.