Caractérisation du veillissement de matrices alimentaires enrichies à base lipidique. Etude de l'évolution de leurs propriétés texturales au cours du temps.

Aging characterization of lipid based enriched food matrices. Study of the evolution of their textural properties over time

• Auteur / Autrice : Chloé Sainlaud
• Direction : Gérard Coquerel
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance le 18/03/2021
• Etablissement(s) : Normandie
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale physique, sciences de l’ingénieur, matériaux, énergie (Saint-Etienne du Rouvray, Seine Maritime)
• Partenaire(s) de recherche : Etablissement de préparation de la thèse : Université de Rouen Normandie (1966-....)
• Partenaire(s) de recherche : Entreprise : Nutriset
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Sciences et méthodes séparatives (Mont-Saint-Aignan (Seine-Maritime) ; 2000-...)
• Jury : Président / Présidente : Jean-Marc Saiter
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Maxime Bohin
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Marie-Noëlle Maillard, Christelle Lopez

Mots clés

Mots clés contrôlés

Aliments pour animaux

Stabilité

Texture

Plasticité

Détérioration

Lipides

Mots clés libres

Vieillissement

Cristallisation

Lipides

Propriétés rhéologiques

Texture

Stabilité

Aging

Crystallization

Lipids

Rheological properties

Texture

Stability

Résumé

Ce travail a pour objectif d’expliquer les origines possibles des modifications de texture observées au cours du stockage d’un produit agroalimentaire, le produit Plumpy’Nut®. Il s’agit d’une matrice complexe constituée d’éléments cristallins, amorphes, liquides et vitreux. Sa composition lui confère la particularité d’être composée, à température ambiante, d’une fraction à l’état liquide et d’une fraction à l’état solide. Une première analyse globale a permis d’identifier les deux composants qui dirigent principalement la structure et le comportement en température du produit et, par extension, ses propriétés rhéologiques. Ces deux ingrédients sont l’huile de palme et un constituant désigné dans ce manuscrit par le terme « stabilisant » (mélange de matière grasse totalement hydrogénée, mono- et diglycérides d’acides gras). Les mécanismes de cristallisation de ces deux éléments ont été étudiés par analyse de diffusion et diffraction de rayons X, en s’intéressant plus particulièrement aux rôles des cinétiques de refroidissement. Ainsi nous avons montré que l’huile de palme cristallise majoritairement sous une forme β’ et que l’ajout du « stabilisant » induit une cristallisation partiellement sous la forme polymorphique β, la plus stable d’un point de thermodynamique, et ceci quel que soit le profil de refroidissement considéré. L’ajout du « stabilisant » permet d’initier une cristallisation à des températures supérieures que pour l’huile de palme seule (soit 35°C au lieu de 25°C). La configuration lamellaire adoptée par les triglycérides dépend du profil de refroidissement considéré. D’un point de vue rhéologique, l’évolution de la viscosité du produit Plumpy’Nut® en fonction de la température est bien corrélée aux dynamiques de cristallisation du mélange Huile de palme-Stabilisant. Le vieillissement de produits Plumpy’Nut® aux historiques de stockage et de fabrication différents, a été suivi pendant 26 mois au moyen de plusieurs analyses physico-chimiques. L’origine de l’évolution progressive de la fermeté des produits aux cours du temps dépend principalement de la température de stockage considérée. Nous montrons qu’à basse température (5°C), les phénomènes de post-cristallisation des lipides dominent tandis qu’à plus haute température (40°C), c’est le vieillissement chimique couplé au ressuage d’huile qui prédominent.

The objective of this work was to determine the origin of textural modifications observed during the storage of a food product, the product Plumpy’Nut®. It is a complex matrix composed of crystalline, amorphous, liquid and vitreous constituents. Its composition gives it the particularity of containing at room temperature, a fraction in the liquid state and a fraction in the solid state. A first global analysis allowed to identify two ingredients which are driving mainly the structure and thermal behavior of the product and, by extension, its rheological properties. These two ingredients are palm oil and an element called “stabilizer” (blend of fully hydrogenated fat, monoand diglycerides). Crystallization mechanisms of these two constituents were studied by means of X-Ray scattering and diffraction analyses, with a particular interest in the roles of cooling kinetics. We showed that palm oil crystallizes mainly under polymorphic form β’ and that adding the “stabilizer” induces a crystallization partially under the most stable polymorphic form β, no matter the cooling profile considered. The stabilizer initiates a crystallisation of palm oil at higher temperature compared to palm oil alone (around 35°C instead of 25°C). The lamellar configuration adopted by triglycerides depends on the cooling profile considered. From a rheological point of view, the viscosity evolution of the product Plumpy’Nut® versus temperature is well correlated with the crystallization dynamics of Palm oil-Stabilizer blend. The aging of the product Plumpy’Nut® considering several storage and processing conditions, was studied during 26 months by means of several physical-chemical analyses. The origin of the gradual increase of the products firmness over time depends mainly on storage temperature. At low temperature (5°C), post-crystallization phenomenon of lipids dominates while at higher temperature (40°C), the chemical aging and oil rising predominate.