Conception et exploitation d’un dispositif expérimental instrumenté pour la prévision de la dégradation de la qualité nutritionnelle et de l’inactivation microorganismes dans les fruits et légumes transformés

Design and exploitation of a new experimental device for the forecast of degradation of nutritional quality

• Auteur / Autrice : Nizar Al Fata
• Direction : Catherine Renard
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie
• Date : Soutenance le 19/06/2017
• Etablissement(s) : Avignon
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale 536 « Sciences et agrosciences » (Avignon)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Sécurité et Qualité des Produits d'Origine Végétale (Avignon ; 1967-....)
• Partenaire(s) de recherche : Entreprise : Centre technique de la conservation des produits agricoles (France)
• Partenaire(s) de recherche : EPA sous tutelle du Ministre chargé de l'agriculture : FranceAgriMer
• Partenaire(s) de recherche : Association nationale : Association nationale de la recherche technique (France)
• Jury : Président / Présidente : Olivier Dangles
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Catherine Renard, Olivier Dangles, Manuel Dornier, Roy Jan Hendrik Martinus van Boekel, Stéphanie Roux, Stéphane George
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Manuel Dornier, Roy Jan Hendrik Martinus van Boekel

Mots clés

Mots clés contrôlés

Anaérobiose

Aérobiose

Teneur en oxygène

Cinétique chimique

Détérioration

Aliments -- Qualité

Teneur en acide ascorbique

Aliments -- Stérilisation (microbiologie)

Mots clés libres

Qualité nutritionnelle

Prédiction

Acide ascorbique

Modélisation

Dégradation

Traitement thermique

Cinétique

Oxygène

Nutritional quality

Prediction

Ascorbic acid

Modelling

Degradation

Heat treatment

Kinetic

Oxygen

Résumé

Au cours des procédés d’appertisation, qui impliquent des traitements thermiques généralement pratiqués à hautes températures, la qualité nutritionnelle des produits alimentaires est souvent altérée. En effet, certaines vitamines, telles que la vitamine C, sont très thermolabiles.L’objectif du projet PREDINUT était de proposer un outil d’aide à la décision afin de prévoir la quantité de vitamine C (marqueur de qualité nutritionnelle) détruite dans des conditions données de durée/température, afin de pouvoir optimiser les procédés.Un thermorésistomètre Mastia®, a été utilisé pour établir des conditions de température et pression représentatives des procédés d‘appertisation. L’impact de la variation de paramètres physico-chimiques tels que le pH, la concentration initiale en acide ascorbique ou encore la pression partielle en oxygène dans l’espace de tête, sur la dégradation de l’acide ascorbique a été étudié en solution modèle. Des études ont également été menées dans des produits alimentaires (purée de pomme, purée de carotte et jus de carotte) afin d’établir un profil de destruction de la vitamine C dans des aliments concrets. Dans ce projet, la plage de température étudiée est de 95 à 125 °C, le pH fixé en solution modèle est de 2,5 à 5,5 en conditions d’anaérobiose stricte, et de 3,5 en conditions d’aérobiose (3,5 étant la valeur de pH de la majorité des fruits), les concentrations initiales en acide ascorbique varient de 15 à 90 mg/100mL, et la pression partielle en oxygène de 30000 à 100000 Pa. Dans les produits alimentaires, les expériences ont été réalisées par enrichissement en acide ascorbique à hauteur de 450 mg/L, la valeur du pH ne subissant pas d’ajustement.Des modèles ont été établis pour décrire le profil cinétique de la dégradation de la vitamine C en aérobiose et en anaérobiose. En l’absence d’oxygène la dégradation de la vitamine C suit une cinétique d’ordre 1 (sauf à pH = 4,5). En présence d’oxygène (conditions aérobies) la vitesse de dégradation croit avec la pression partielle d’oxygène, mais très peu avec la température. Des ordres apparents variant de 0,5 à 0,75 en fonction de la pression partielle en oxygène dans l’espace de tête, s’avèrent mieux ajuster les données que l’ordre 1.Dans les aliments, le mécanisme de dégradation de la vitamine C apparaît beaucoup plus complexe, et la vitesse de réaction n’évolue pas de façon continue avec le temps, avec des phases de plateau suivies de réaccélérations. Une connaissance fine des mécanismes et des espèces chimiques impliquées sera nécessaire pour comprendre cette évolution.

Canning involves thermal treatments performed at high temperatures, which may alter nutrional quality of food products. Indeed, some vitamins, like vitamin C, are very heat sensitive.The aim of the project PREDINUT was to propose a decision support tool that predicts vitamin C (as indicator of nutritional quality) degradation in given conditions of time/temperature, in order to optimise processes.A thermoresistometer Mastia® was used to reach the temperature and pressure conditions encountered during canning. The impact of the variation pH, initial concentration of ascorbic acid or again partial pressure of oxygen in headspace, on ascorbic acid degradation was studied in model solution. Studies were also performed in apple puree, carrot puree and carrot juice in order to obtain a destruction profile of vitamin C in real foods. . The temperature range studied was from 95 to 125 °C, the fixed pH in model solution was from 2.5 to 5.5 in strict anaerobic conditions, and 3.5 in aerobic conditions (3.5 being the pH value of common fruits), initial concentrations of ascorbic acid varied from 150 to 900 mg/100mL, and the partial pressure of oxygen from 30000 to 100000 Pa. Foods were enriched in ascorbic acid (up to 450 mg/mL), and the pH value was not adjusted.Models were established to describe the kinetics of vitamin C degradation in aerobiosis and anaerobiosis. En absence of oxygen ascorbic acid degradation was well described by a first order kinetics (except at pH = 4.5). In presence of oxygen the degradation speed increased with head-space oxygen’s partial pressure but very little with temperature. Apparent reaction orders varying from 0.5 to 0.75, depending on the partial pressure of oxygen in the headspace, fitted the data better than first-order.In foods, degradation kinetics of vitamin C appeared more complex, with eventual presence of plateaus followed by acceleration of the reaction. Definitely more knowledge on mechanisms is needed to predict ascorbic acid degradation in real foods.