Septembre 2002 N°32

Dans ce numéro

Propriétés sensorielles p 2

Applications alimentaires p 6

Méthodes d’analyse p 8

Propriétés physico chimique p 10 Obtention-Process p 12

Généralités p 14

Edito Dans un récent article de la presse quotidienne nationale, les industriels de l'agroalimentaire étaient rebaptisés en bloc du néologisme péjoratif d'alimenteurs. Selon l'auteur, les industriels auraient grand intérêt à cacher la vérité sur la composition des aliments ou sur leurs effets vis-à-vis de la santé, s'ils veulent préserver leurs marchés… Sans revenir sur le fond désormais connu de ce type d'articles, il est amusant de constater que la relation de "tromperie" entre l'industriel et le consommateur y est toujours envisagée comme univoque et volontaire. Bien évidemment, il n'est pas question ici d'exonérer l'industriel de sa responsabilité en matière de qualité et de sécurité alimentaire. Mais dans la pratique, et c'est l'objet de quelques brèves de ce numéro, le consommateur est bien souvent trompé par ses propres sensations : par des arômes qui trompent la sensibilité gustative, par l'interprétation des couleurs qui trompe l'intensité sucrée perçue, et plus largement par les différences culturelles qui peuvent infléchir nos perceptions sensorielles. La confusion des sens, une nouvelle discipline de la science des aliments ? A voir. Bonne lecture !

Philippe REISER

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Les Brèves du Sucre n°32

PROPRIETES SENSORIELLES

Méthodes de l’analyse sensorielle

Une méthode quantitative d’analyse des arômes. La comparaison entre une méthode d’analyse descriptive (« libre choix des attributs » - Des) et une stratégie d’échelle de valeurs (estimation sur l’échelle de grandeur - Ech) a été effectuée pour quantifier le goût de boissons au cassis, préparées à partir de fruits concentrés. Dans la méthode Des, le testeur inventorie les attributs du produit et cite tous les termes descripteurs qui lui semblent correspondre. Dans la méthode Ech, le testeur mesure l’intensité d’un seul attribut sur un nombre élevé d’échantillons. Vingt personnes ont testé un échantillonnage de boissons commerciales et de formulations modèles avec les deux méthodes. Avec la méthode Des, les testeurs n’ont pu déterminer des groupes de tendance que pour les boissons commerciales. De plus, il leur était difficile d’employer des termes descripteurs pertinents pour discriminer les échantillons. En revanche, l’estimation par Ech d’un seul attribut, en l’occurrence l’intensité du goût dans sa globalité, a permis aux testeurs de discriminer clairement les boissons par des différences perceptibles dues à l’origine géographique des concentrés (différences de climat, sol, pratiques agricoles), et à la technologie utilisée pour concentrer les jus (congélation)…

Il est donc préférable d’utiliser « l’estimation par échelle de grandeur d’un seul attribut » qui permet d’obtenir des résultats fiables et précis pour tester des produits ayant des caractéristiques sensorielles similaires. La méthode de « libre choix des attributs » restant plus adaptée aux étapes précoces de développement, lorsque des échantillons, possédant des caractéristiques sensorielles vraiment différentes, sont évalués.

Quantifying flavor character in blackcurrant drinks from fruit concentrates. Boccorh Raymond K., Paterson Alistair, Piggott John R. Journal of sensory studies, 2002, 16 /619-641

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Détection des différences d’arôme : doit-on se fier à l’homme ou à la machine ? Traditionnellement, les arômes sont étudiés soit par des méthodes sensorielles, soit par la chromatographie en phase gazeuse. De nouvelles méthodes utilisant des détecteurs de gaz tels que les nez électroniques ont été développées car elles sont généralement plus rapides et moins coûteuses. Le nez électronique imite le système olfactif humain en ce sens qu’il détermine un mélange de gaz libéré de l’échantillon et ne sépare pas l’arôme en ses composants individuels.

Dans cette étude, un nez électronique, le MGD-1, a été comparé au nez humain pour détecter des différences de parfum entre des crèmes glacées à la fraise de contenu en graisse varié (0, 9, 18 % de graisse végétale ou laitière). De plus, les compositions des échantillons ont été mesurées par chromatographie en phase gazeuse. Tous les échantillons ont pu être différenciés avec les trois méthodes, le produit sans graisse s’avérant vraiment différent des autres, montrant ainsi que la quantité de graisse affecte la libération de l’arôme. En revanche, le type de graisse ne semble pas avoir d’influence.

La capacité du MGD-1 à détecter les effets des quantités de graisse sur la libération de l’arôme de crème glacée est donc tout à fait comparable à celle des deux autres approches.

Electronic and human nose in the detection of aroma differences between strawberry ice cream of varying fat content. Miettinen S.-M., Piironen V., Tuorila H., L., Journal of food science, 2002, 67 /425-430

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Intensité – pouvoir sucrant

Aspartame à libération contrôlée dans le chewing-gum : un nouveau brevet US déposé par Brinks Hofer Gilson & Lione. La méthode permet de produire un chewing gum contenant un dérivé N-substitué de l’aspartame, modifié pour en contrôler la libération, l’objectif étant de prolonger le goût sucré. Cet édulcorant peut être modifié par différentes techniques :

- encapsulation avec des matériaux d’enrobage soit solubles (agar, alginate, dérivés de la cellulose, amidon modifié), soit peu ou non-solubles dans l’eau (gomme-laque et Zein),

- encapsulation partielle ou enrobage partiel par agglomération de l’édulcorant avec un agent agglomérant (polymères acryliques, gomme-laque ou Zein),

- piégeage par absorption ou extrusion sur des matériaux poreux (silicates, microbilles, sucres amorphes, gommes végétales).

L’utilisation d’un édulcorant à fort pouvoir sucrant et faible solubilité dans l’eau tel que le néotame, permet une libération plus lente au début de la mastication du chewing gum. De plus la quantité et la qualité de l’enrobage sur l’édulcorant jouent sur le temps de libération. Après son enrobage, l’édulcorant est séché et séparé en petites particules enrobées qui seront incorporées au chewing gum. Ces particules sont adaptées pour protéger l’édulcorant de la dégradation et augmenter ainsi sa stabilité. 73 exemples sont donnés pour illustrer cette invention.

Method of controlling release of N-substituted derivatives of aspartame in chewing gum and gum produced thereby. Yatka R. J., Townsend D. J., Johnson S.S., Greenberg M. J., Sitler D. J. United States Patent Application Publication, US 2002/0051836 A1

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Théorie de la saveur sucrée

Couleur de la boisson et perception du goût sucré et de l’arôme. L’effet de la couleur a été étudié sur la perception du goût sucré et du parfum de fruit de quatre boissons commerciales aux pêches, kiwi, orange et baies. Pour chaque type de boisson, quatre échantillons sans ou avec colorant vert, rouge ou orange ont été préparés et additionnés en saccharose pour qu’ils présentent le même taux de sucre. Les seize échantillons obtenus ont été analysés par colorimétrie. La brillance, les composants rouge et jaune, la coloration et la nuance ont été mesurés. Par ailleurs, vingt panélistes ont classé les échantillons par couleur et intensités de goût sucré et de parfum de fruit. Ceux-ci n’ont détecté aucune différence significative de goût sucré sauf pour la boisson à l’orange, alors qu’ils ont identifié des variations d’intensité de parfum dans tous les cas. La couleur influence donc la perception du parfum pour tous les types de fruits et augmente la perception du goût sucré dans les boissons à l’orange. L’existence et l’intensité de cet effet peuvent dépendre de la connaissance préalable du type de produit et de l’effet psychologique de la couleur sur les consommateurs (une couleur caractéristique plus intense représente dans l’esprit du testeur un fruit plus mûr, donc plus sucré).

Influence of color on perception of sweetness and fruit flavor of fruit drinks. Bayarri S., Calvo C., Costell E., Duran L. Food science and technology international, 2001, 7 /399-404

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Profil gustatif

Des arômes fonctionnels pour éliminer les arrières-goûts des édulcorants. Les cinq composantes du goût (salé, sucré « artificiel » et « naturel », amer, acide) sont obtenues à partir des récepteurs chimiques des papilles gustatives, répartis sur différentes régions de la langue. Ces récepteurs transmettent un signal chimique au système nerveux central qui analyse cette information neuro-sensorielle. Les récepteurs du sucré artificiel et de l’amer sont proches l’un de l’autre et très liés. Selon l’auteur, des composés sucrés artificiellement et amers, entrent en compétition sur le même site de liaison d’un même récepteur. C’est pourquoi de subtils changements de structure peuvent convertir des composés potentiellement sucrés en composés amers. Ainsi, certains produits comme les conservateurs ou les édulcorants, peuvent causer des arrière-goûts amers indésirables. Des arômes peuvent cependant masquer ces mauvais goûts. C’est le cas de la technologie « ResolverTM » qui contient des arômes extraits de plantes solubles dans l’eau. Ces arômes jouent le rôle d’inhibiteurs d’amertume en venant se loger sur l’un ou l’autre des sites de liaison de la molécule amère sur le récepteur. Les ingrédients de ResolverTM sont stables dans de nombreuses conditions, ils peuvent donc être utilisés dans diverses applications culinaires pour couvrir les mauvais goûts amers, mais aussi réduire l’acidité de produits à faible pH et le goût sucré s’il devient indésirable.

Functional flavors – using ResolverTM technology to block off-tastes. Gray K. H. Drink Technology & Marketing, 2002, 6(1) 5-6, 8

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Influence des édulcorants sur les arômes complexes ( selon la directrice technique de Nutrinova). Les édulcorants peuvent moduler fortement certaines composantes des parfums de fruit. C’est pourquoi, les effets du saccharose, de l’aspartame et du sucralose ainsi que de seize mélanges d’édulcorants, Sunett (acesulfame K, Nutrinova,), aspartame, saccharine, cyclamate et sucralose, ont été étudié sur le cola, un arôme complexe composé de notes plus ou moins prononcées telles que les herbes ou le citron. Les édulcorants ont été dosés à 10% d’équivalent sucre et une liste d’attributs a été déterminée en vue de l’analyse descriptive quantitative des échantillons. Treize testeurs ont goûté en aveugle les échantillons. Les résultats montrent que les différents systèmes d’édulcorants non seulement influencent l’expression générale de l’arôme cola mais aussi renforcent l’une des deux notes principales, épicée ou citronnée. Le saccharose, lui, renforce la note citronnée et diminue la note épicée, ce qui conduit à une impression générale modérée de parfum cola (goût général cola). Les échantillons qui présentent les deux notes citronnée et épicée en force équivalente ont un bon goût général de cola. C’est le cas de la boisson contenant le mélange Sunett/sucralose (20/80), qui obtient les meilleures notes sur l’expression de tous attributs du parfum, par rapport aux boissons ne contenant qu’un édulcorant.

Sweeteners in cola. Meyer S. Soft Drinks International, Feb 2002, 27-29

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Production du lactosaccharose et utilisation dans les aliments santé. Le 4G-galactosylsaccharose ou lactosaccharose (LS) est un oligosaccharide non digestible par l’intestin grêle humain mais utilisé comme substrat au niveau du gros intestin par les bifidobactéries. La dose minimum effective de LS pour améliorer la microflore et le transit intestinal est de 2g/jour. Par rapport aux produits analogues, le LS engendre moins d’effets laxatifs. C’est pourquoi sa production et son utilisation dans les aliments santé ont été développées. Un mélange de saccharose et de lactose (45-55 pds/pds) est dissout dans l’eau à 40% (pds/pds). Le soluté est incubé à 30-35°C pendant 24h avec une levure déficiente en invertase et Arthrobacter sp. K-1, le producteur de l’enzyme β-fructofuranosidase qui catalyse le transfert du résidu fructosyl sur le lactose. La levure est ajoutée pour éliminer les résidus de glucose dérivés du saccharose car ils inhibent la production de LS. Après chauffage pour arrêter la réaction enzymatique, le mélange subit diverses étapes de purification et de concentration pour obtenir un sirop contenant 55% de LS. Le produit purifié a un goût similaire au saccharose.

The development of lactosucrose production and its applications in foods for specified health use. Arakawa K., Aoyama Y., Ikeda H., Mikuni K., Fujita K., Hara K. Journal of Applied Glycoscience,2002,49(1)63-72

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Saveur sucrée : les Irlandais voient rouge et les Mexicains voient jaunes ? La couleur affecte la perception du goût sucré chez les consommateurs, la couleur rouge étant généralement considérée comme la plus sucrée et la couleur bleue la plus acide. Une première étude, effectuée en Irlande, a montré que la coloration en rouge permettait de diminuer la teneur en sucre des bases de yaourts auxquelles on ajoute des purées de fruit, sans que cette réduction soit décelée par les consommateurs. Cependant, cette perception du goût sucré influencée par la couleur peut être modifiée par des différences culturelles. C’est pourquoi, l’effet de la couleur sur la perception du goût sucré a été étudié sur trois groupes de consommateurs d’origine différente, Mexique, Thaïlande et d’Irlande, qui devaient classer des solutions de saccharose 5% colorées en rouge, jaune, vert et bleu, en fonction de leur goût sucré. Les Irlandais, comme précédemment, ont classé la solution rouge comme la plus sucrée et la verte comme la plus acide alors que pour les Mexicains les solutions jaune et verte étaient les plus sucrées. Pour les Thaïlandais, au contraire, la solution rouge était la moins sucrée et la plus acide. Ces résultats très différents montrent bien que les différences culturelles jouent un rôle important dans la perception du goût sucré.

Colour perception and cultural differences Strugnell C. J. Nutrition and Food Science, 2002, 32 (1) 31-33

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AGENDA 2 – 5 octobre 2002, International Congress on Sugar Cane, île de la Réunion, colloque@cannereunion.com,

7 – 8 octobre 2002, F.O. World Sugar Co-Products 2002, Bangkok, Thailande, conferences@agra-net.com

7 – 11 octobre 2002, Energy Management in Raw Cane Sugar Factories, Berlin, Allemagne, P.Seifer@LB.TU-Berlin.de

22 – 23 octobre 2002, F.O. Licht’s 6th European Sugar Conference, Bruxelles, Belgique, conferences@agra-net.com

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APPLICATIONS ALIMENTAIRE

Chocolaterie - confiserie

Bonbons sans sucre à l’isomalt : à consommer avec modération. L’isomalt est un polyol dont la valeur énergétique est de 2,4 kcal/g, utilisé en confiserie sans sucre pour son absence d’effet cariogène. En revanche, il peut parfois provoquer des symptômes d’intolérance gastro-intestinale tels que gaz, ballonnements, maux d’estomac… Comme de nombreux produits sans sucre contenant de l’isomalt sont destinés aux enfants, leur réponse gastro-intestinale comparativement au saccharose a été étudiée. 58 enfants ont consommé en double-insu 25g de bonbons à l’isomalt ou au saccharose pendant deux jours. Les réponses gastro-intestinales recherchées étaient la sensation de ventre plein, les ballonnements, les maux d’estomac, les gargouillements et les selles liquides. Pour chaque symptôme, trois niveaux de réponse étaient possibles : « un peu », « notablement » ou « beaucoup plus que d’habitude ». La plupart des enfants ont présenté un seul symptôme et quelques-uns, deux jours de suite. Cependant, un nombre significatif d’enfants a eu plus de maux d’estomac, gargouillements et selles liquides après avoir consommé les bonbons à l’isomalt, qu’après ingestion des bonbons au saccharose. L’isomalt a un effet laxatif certain et agit plus sur la consistance que sur la fréquence des selles. Ces effets sont transitoires, mais il est cependant conseillé de limiter la consommation de bonbons à l’isomalt à 25g/jour, certains enfants pouvant y être particulièrement sensibles.

The comparative gastrointestinal response of young children to the ingestion of 25 g sweets containing sucrose or isomalt. Storey. D. M., Lee A., Zumbe A. Britisch Journal of Nutrition, 2002, 87 (4) 291-97

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Bonbons : importance de la texture et impact des polyols. Cet article met l’accent sur l’importance de la texture parmi les propriétés sensorielles des bonbons durs. En particulier, le remplacement du saccharose par des polyols, tel que l’isomalt, peut modifier cet aspect. Cette étude décrit des méthodes d’analyse sensorielle quantitative d’adhésion aux doigts et aux dents, de dureté de la surface et des méthodes instrumentales de résistance mécanique au broyage et à la déformation. Cinq sucreries commercialisées ont été comparées dans leur version au saccharose et au sirop de glucose, et dans leur version à l’isomalt ; une sixième marque a été comparée dans sa version au maltitol et dans sa version à l’isomalt (il faut noter que les versions à l’isomalt contenaient un édulcorant de synthèse pour obtenir le même goût sucré). Malgré la dispersion des résultats observés, les confiseries à l’isomalt avaient une forte tendance à être moins adhérentes et moins collantes mais aussi plus dures. Les confiseries dures utilisant des polyols, du fait d’une moindre hygroscopie et d’une moindre sensibilité à l’humidité que leur équivalent au saccharose, pourraient être plus facile à conserver et à emballer, mais l’impact sur la texture doit être pris en compte parmi les qualités sensorielles.

The importance of texture in hard boiled candy. Escher F., Schaeppil D. Confectionery Production, 68 (5) 13-15, 2002

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Produits laitiers

Une méthode rapide et simple pour contrôler la qualité des constituants du lait chocolaté. Une méthode rapide a été développée pour contrôler la qualité des constituants du lait chocolaté, en adaptant un automate chauffé muni d’une cellule de transmission de flux de 50µm, à un spectromètre infrarouge à transformation de Fourier (IRTF). Dix-huit échantillons standards pré-analysés par la méthode de Mojonnier pour les graisses et les matières sèches totales (MS) et par HPLC pour le lactose et saccharose, ont été utilisés pour la calibration. Les échantillons de lait au chocolat sont homogénéisés et centrifugés pour éliminer les particules qui peuvent colmater la cellule.

Les résultats de validation de la méthode comparés aux méthodes classiques sont globalement bons (erreur standard env. 0,1%.) L’erreur pour la détermination des sucres s’élève cependant à 0,2% contre 0,05% avec l’HPLC et s’explique par la difficulté de séparer deux constituants de spectre semblable. L’analyse complète d’un échantillon par IRTF prend environ 2 minutes après centrifugation, ce qui rend la méthode attractive pour contrôler la qualité des produits pendant la production.

A rapid Fourier transform infrared quality control method for the determination of lactose, sucrose, fat and total solids in chocolate milk. Cocciardi R. A., Ismail A. A., Van De Voort F. R., Sedman J. Milchwissenschaft, 2002, 57 / 90-93

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Autres

Yaourts : faites-les glacés et avec du sucre. Le yaourt glacé est une alternative possible à la crème glacée, car il allie les qualités nutritionnelles du yaourt et les effets rafraîchissants de la glace. L’effet de concentrations croissantes en sucre (de 18% à 22% dans les yaourts à la vanille) et en fruits (de 15% à 25% dans les yaourts à la fraise) sur les propriétés physiques et sensorielles de ces yaourts glacés, a été étudié après congélation et lors de leur fonte dans un bain-marie. Pour les yaourts glacés goût vanille, la quantité de sucre est associée à une baisse de l’acidité titrable ; ce qui peut être dû à une moindre activation, en présence de sucre, des microorganismes responsables de l’acidité. En revanche pour les yaourts glacés aux fraises, plus on ajoute de confiture, plus l’acidité augmente. La concentration en fruits participe donc à l’acidité des yaourts glacés aux fruits. La viscosité augmente parallèlement à la concentration en sucre des yaourts glacés à la vanille et parallèlement à la concentration en fruits des yaourts glacés aux fruits. Le délai de première goutte (correspondant au début de la fonte) est plus long pour les yaourts glacés à la vanille. De plus, il augmente avec la concentration en sucre des yaourts glacés à la vanille et avec la concentration en fruits des yaourts glacés aux fruits. Par ailleurs, le sucre rend moins ferme la structure des yaourts glacés à la vanille alors que les fruits durcissent celle des yaourts aux fruits.

D’un point de vue sensoriel, les scores attribués par les testeurs faisaient apparaître une amélioration des jugements en terme de consistance, de goût et d’arôme avec l’augmentation des concentrations en sucre ou en fruits. Conclusion, mettez du sucre dans les yaourts glacés !

The effects of varying sugar content and fruit concentration on the physical properties of vanilla and fruit ice-cream-type frozen yogurts. Güven M., Karaca O. B. International journal of dairy technology, 2002, 55 /27-31

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METHODES D’ANALYSE

Dosage/quantification

Fluidité et couleur des laits chocolatés. Des ingrédients tels que le saccharose, le cacao et les hydrocolloïdes sont susceptibles d’influencer les propriétés rhéologiques et optiques des boissons lactées.

C’est pourquoi les variations de viscosité et de couleur de 9 laits au chocolat de différentes marques ont été étudiées, ainsi que l’effet de la température sur ces paramètres. L’étude des flux à 25°C, pour un premier lot de laits chocolatés, a montré que tous les échantillons concordaient avec le modèle Newtonien, c’est à dire que l’écoulement de ces boissons était qualitativement semblable à celui du lait nature. Cependant, certains échantillons correspondaient mieux aux modèles de Ostwald-de Waale (le produit se liquéfie lorsqu’on le secoue) et de Bingham (produit de type ketchup). Les différences observées peuvent être attribuées principalement au type de lait utilisé dans la formulation des laits chocolatés et à la concentration en épaississants (carraghénates). Au sein d’un même modèle, les différences quantitatives observées dans les paramètres rhéologiques entre le lait nature et les boissons lactées sont essentiellement dues à l’addition au lait, de saccharose et d’hydrocolloïdes en plus ou moins grande quantité.

La même étude réalisée à 5°C montre que la viscosité augmente clairement dans tous les échantillons.

En ce qui concerne la couleur, on observe de grandes variations entre les échantillons de laits chocolatés d’un même lot, et pour certains des différences entre les lots, montrant qu’il est difficile de contrôler ce paramètre d’un lot à un autre.

Rheological and optical properties of commercial chocolate milk beverages. Yanes Mario, Duran Luis, Costell Elvira Journal of food engineering, 2002, 51 /229-234

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Utilisation des oligosaccharides dans les aliments pour bébé : une revue. Le lait humain contient environ 0,7g/L de glucides et 90% de lactose, le reste étant constitué de 130 types d’oligosaccharides. Les oligosaccharides sont impliqués dans la protection contre l’infection dans les tractus urogénital, respiratoire et gastrointestinal car ils sont capables d’inhiber l’adhésion des bactéries aux surfaces épithéliales, en agissant comme analogues des récepteurs cellulaires.

Comme ce sont de bons substrats pour les bifidobactéries, ils permettent le développement de la flore intestinale des enfants nourris au sein. Leur fermentation provoque l’acidification du milieu intestinal, défavorable au développement des bactéries pathogènes.

Ils interviennent aussi dans l’adaptation de la flore du colon, la réduction des composés toxiques intestinaux, la prévention des diarrhées pathogènes et l’augmentation de l’assimilation des minéraux comme le fer et le calcium. De plus ils participent indirectement à la prévention de la constipation car les bifidobactéries produisent des acides gras à chaîne courte qui stimulent le péristaltisme intestinal. De plus, comme ils ne sont hydrolysés qu’au niveau du gros intestin, ils sont considérés comme de véritables fibres alimentaires.

Les oligosaccharides du lait humain possèdent donc un grand nombre de propriétés bénéfiques. Il n’est malheureusement pas possible de reproduire leur composition et leur structure en laboratoire. C’est pourquoi des recherches doivent être menées pour déterminer si des oligosaccharides d’origine animale ou végétale, utilisés dans la composition de produits pour bébés peuvent reproduire l’effet bénéfique des oligosaccharides du lait humain.

Oligosaccharides: application in infant food. Rivero-Urgell Montserrat , Santamaria-Orleans Alicia Early human development, 2001, 65 /625-637

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Une méthode fiable pour mesurer les invertis dans le sucre. La méthode de chromatographie haute performance par échange d’anion (HPAEC) est l’une des techniques de chromatographie liquide les plus sensibles. Cette méthode a été appliquée à la détection de faibles quantités de glucose et de fructose dans les sucres brut et raffiné. Une étude à grande échelle a ensuite été lancée sous les auspices de la Commission Internationale d’Uniformisation des Méthodes pour l’Analyse des Sucres (ICUMSA), après un travail préliminaire effectué pour s’assurer de la solidité de la procédure. En parallèle, la chromatographie en phase gazeuse (GC) a été utilisée comme méthode de référence pour valider les résultats donnés par l’HPAEC. Trois échantillons de sucre brut et trois de sucre raffiné ont été testés en double aveugle. Dix laboratoires sur quarante sélectionnés ont rempli les conditions du protocole. Les résultats obtenus sont pratiquement identiques à ceux obtenus par GC. La reproductibilité et la répétition moyennes de détection de traces de fructose et de glucose sont excellentes, avec des pourcentages d’erreur de 5 et 10 % respectivement dans le sucre brut, et de 10 et 22% dans le sucre raffiné.

Il est donc recommandé que l’AOAC (Association Of Analytical Communities) International adopte ce protocole d’ HPAEC pour la détermination des traces de sucres réducteurs dans le sucre de canne brut et les sucres raffinés de canne et de betterave.

Determination of low-level glucose and fructose in raw and refined crystalline sugar by high-performance anion-exchange chromatography: Collaborative study. Kevin Schäffler, Journal of AOAC International, 2002, 85 /95-106

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QUOI DE NEUF SUR LE WEB ?

http://www.sugaronline.com : un nouveau look pour ce portail international sur l'industrie sucrière. A noter le forum d'échange sur la technologie sucrière, accessible gratuitement sur simple abonnement.

Ce site Web propose un guide de tous les sites en ligne abordant les questions relatives au sucre.

http://www.sugar.ca : des informations en anglais et en français sur le sucre et l'industrie sucrière canadienne, sur ce site réalisé par l'Institut Sucrier Canadien).

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PROPRIETES PHYSICO CHIMIQUES Effet de la structure moléculaire des di- et oligo-saccharides sur la formation de la glace. Les glucides jouent un rôle protecteur dans les processus de congélation. Pour étudier leur capacité à modifier le comportement de l’eau à des températures en dessous de zéro, les propriétés thermodynamiques de 17 di- et 8 oligo-saccharides en solution aqueuse ont été étudiées, ainsi que l’effet de leur structure moléculaire sur la formation de la glace. La concentration en glucides dans la fraction non congelée et la température de transition vitreuse ont été évaluées par Calorimétrie Différentielle à Balayage. La fraction d’eau non gelée augmente linéairement avec les températures de transition vitreuse des glucides anhydres. De plus, la quantité d’eau non gelée est corrélée linéairement avec les propriétés physico-chimiques des glucides hydratés, telles que la compressibilité molaire partielle, qui détermine leur compatibilité avec le réseau tri-dimensionnel de liaisons hydrogène de l’eau.

Les différences de propriétés antigel entre les di- et oligosaccharides, apparaissent ainsi dues :

- à leur structure stéréochimique, notamment à la position et au type de liaison glycosydique entre les monosaccharides les constituant,

- à leur degré de compatibilité avec le réseau tridimensionnel des liaisons hydrogène de l’eau (leur faible compatibilité induisant une augmentation de la fraction aqueuse non gelée),

- et à la chaleur de dissolution.

Ces résultats démontrent l’importance de la structure des di- et oligosaccharides dans leur capacité à modifier le comportement de l’eau à des températures inférieures à zéro.

Effect of molecular structure on thermodynamic properties of carbohydrates. A calorimetric study of aqueous di- and oligosaccharides at subzero temperatures. Furuki Takao Carbohydrate research, 2002, 337 /441-450

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Des traceurs de haut poids moléculaire dans le sucre de canne brut. Les composants de haut poids moléculaire (HPM) (supérieur à 12 kDa) du sucre brut ont une double importance : ils contribuent à environ 40 % de la couleur et ils sont, en partie, constitués de polysaccharides, deux éléments qualitatifs complexes du sucre brut. Dix échantillons de sucre brut représentant les diverses régions de production dans le monde, ont été isolés par dialyse et leur poids moléculaire a été déterminé par chromatographie en gel filtration (CGF). Les polysaccharides sont mesurés par indice de réfraction, et les polymères colorant par spectrométrie UV. La fraction polysaccharidique a été hydrolysée par l’acide tétrafluorhydrique (TFA) et l’acide oxalique (OA) pour déterminer sa composition en monosaccharides. Un pic non glucidique, correspondant à de l’acide aconitique a été détecté par chromatographie en phase gazeuse et spectrométrie de masse. L’acide aconitique forme plus de 80% des acides organiques dans le jus de canne et provient de cannes immatures. Dans le sucre brut, il apparaît lié aux polysaccharides puisqu’il n’a pas été éliminé par dialyse. La composition des HPM du sucre brut peut être divisée en deux catégories basées sur la concentration en acide aconitique et sur le profil de poids moléculaire en CGF. Les deux catégories contiennent les deux même pics en CGF, la catégorie 1 présentant un troisième pic correspondant à l’acide aconitique.

L’acide aconitique est lié positivement à la maturité des cannes et il fournit donc un indicateur de son degré lors de la récolte, généralement faible par exemple en Louisiane. Mais cet indice de l’origine géographique n’est pas absolu, puisque le Nicaragua et l’Australie, qui récoltent généralement les cannes à maturité, produisent des sucres à teneur élevée en acide aconitique.

Composition of the soluble, nondialyzable components in raw cane sugar. Godshall Mary An, Roberts Earl J., Miranda Xavier M. Journal of food processing and preservation, 2001, 25 /323-335

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Propriétés du cristal

Un procédé rapide et simple pour raffiner le sucre cristallisé. Une méthode simple, basée sur la faible solubilité du saccharose dans les solvants organiques, a été développée pour produire du sucre raffiné "amorphe" (terme impropre d'un point de vue physique mais utilisé pour du sucre cristallisé de faible granulométrie, en particulier au Brésil).

Le sucre cristallisé est entièrement dissout dans l’eau distillée, puis ce sirop est mélangé à de l’éthanol à 93,8% (w/w) pour former une solution hydro-alcoolique à 80% d’éthanol qui permet d’atteindre de forts coefficients de sursaturation et un rendement maximum. La solution est ensuite filtrée sous vide puis soumise à une cristallisation secondaire par grainage, avec agitation à grande vitesse jusqu’à ce que le saccharose soit totalement cristallisé. Le saccharose est récupéré après filtration avec un rendement de 79,1%. La proportion de sucres réducteurs dans le sucre produit est de seulement 0,05%, sans doute grâce à la fabrication à froid du sirop et à la solubilisation des sucres réducteurs dans la solution hydro-alcoolique résiduelle après cristallisation. Le sucre ainsi produit présente des paramètres supérieurs, sur certains plans, à ceux obtenus par les procédés conventionnels. Compte tenu de la qualité du produit (pol élevé, absence de SO2, granulométrie faible, peu de sucres réducteurs et de cendres) et de la simplicité de la méthode, il serait intéressant d’utiliser cette technique pour des études à grande échelle.

Refining of crystal sugar with ethanol. Asquieri E. R., De Assis E. M., Serra G. E. Alimentaria, 2002 , 99-102

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OUVRAGES ET REVUES DE REFERENCE

Carbohydrate Chemistry : Monosaccharides, Disaccharides and Specific Oligosaccharides, Vol 33, Ferrier R.J., 2002, 452 pp.

Carbohydrate bioengineering : interdisciplinary approaches, Teeri T. T. , 2002, 194pp.

Timely research in carbohydrate chemistry (Chemical Monthy, Vol. 133), Schmid W., 2002, 250pp.

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Les Brèves du Sucre n°32

OBTENTION-PROCESS

Technologie sucrière

Suivre le contenu en sucre le long de la chaîne de production : un dosage rapide. Une méthode de détermination des sucres dans les pommes de terre a été adaptée à la betterave sucrière. Cette technique enzymatique de dosage des sucres par analyse colorimétrique est rapide, reproductible et sûre. Elle présente, par rapport aux méthodes utilisées actuellement (HPLC, spectrophotométrie) une économie de temps et de substrat, tout en permettant d’analyser un grand nombre d’échantillons. Cette technique a été utilisée pour suivre les pertes de saccharose pendant la manipulation des betteraves sucrières avant leur transformation. Les pertes de saccharose proviennent principalement des dommages causés aux betteraves sucrières par :

- Les chocs pendant la récolte ou lors du stockage en silos : des chocs de 2 à 8 Joules font chuter le taux de saccharose des betteraves de près de 20% alors que les taux de fructose et de glucose augmentent. Une longue période de stockage en silos de betteraves abîmées pendant la récolte, ne fait qu’accroître les effets des chocs sur les pertes de saccharose et augmente les taux de glucose et de fructose jusqu’à respectivement 2 et 3,3 µg/mg de poids frais.

- Le gel : en revanche, les betteraves soumises au gel voient leur concentration en saccharose diminuer sans augmentation des taux de glucose et de fructose, laissant penser que les produits de dégradation du saccharose sont utilisés dans d’autres processus tels que la cicatrisation qui empêche l’entrée d’eau ou de microorganismes dans la betterave.

L’utilisation d’une telle technique au cours de la chaîne de manutention des betteraves sucrières permettra d’identifier les étapes où les pertes de saccharose importantes et de les optimiser.

An enzyme-based method for the rapid determination of sucrose, glucose and fructose in sugar beet roots and the effects of impact damage and postharvest storage in clamps Spackman Victoria M. T., Cobb Andrew H. Journal of the science of food and agriculture, 2002, 82 /80-86

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Le biofiltre à éthanol, une valorisation technologique de la bagasse de canne à sucre. La sélection du support dans un biofiltre est essentielle à l’efficacité de la biofiltration des composés organiques volatiles. Il doit fournir un environnement microbien optimal et une large surface spécifique, retenir l’humidité, posséder une grande porosité et une structure régulière, tout en étant dégradable après utilisation, propriétés que présentent certains produits dérivés de l’agro-industrie. C’est pourquoi la bagasse de canne à sucre a été utilisée comme support de croissance de la levure Candida utilis dans un biofiltre, pour étudier l’élimination de l’éthanol gazeux. Différentes vitesses de charge d’éthanol ont été étudiées. Pour une vitesse de charge de 93,7 g/h m3, 100% de l’éthanol est éliminé par le filtre. Lorsque le taux d’aération et la charge en éthanol sont plus élevés (153,8 g/h m3), seulement 70% de l’éthanol est éliminé. En revanche pour une vitesse de charge de 511,9 g/h m3, le système est incapable de trouver un équilibre, montrant que le biofiltre ne peut supporter une telle charge. Par ailleurs, dans les trois cas, la biomasse finale est faible.

La bagasse ensemencée avec une culture pure de Candida Utilis est donc un bon support de biofiltre pour éliminer totalement l’éthanol gazeux, pour des charges moyennes de 93,7 g/h m3 uniquement. Pour améliorer la durée d’activité et la capacité d’élimination du système, il conviendra d’augmenter la biomasse en ajoutant des sels minéraux et de l’azote ainsi que la capacité tampon de la bagasse en ajoutant du Ca CO3.

Biofiltration of volatile ethanol using sugar cane bagasse inoculated with Candida utilis. Christen P., Domenech F., Michelena G., Auria R., Revah S. Journal of hazardous materials, 2002, 89 /253-265

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Les Brèves du Sucre n°32

Filtration membranaire dans l’industrie sucrière : une synthèse des difficultés.

L’application de la filtration membranaire dans l’industrie du sucre rencontre plusieurs problèmes liés à différents facteurs tels que :

- la température élevée (plus de 80°C) utilisée pour réduire la viscosité des sirops et prévenir l’infection bactérienne, difficilement supportable pour les membranes,

- la présence de fibres et la distribution très vaste de la taille des solides en suspension,

- la présence de particules abrasives telles que le sable ou les silices transportés avec le matériau brut,

- les facteurs de concentration utilisés pour minimiser les pertes de sucre,

- les flux élevés,

- la composition variable de la solution de base et du contenu en solides suspendus pendant la saison opérationnelle,

- l’instabilité des solutions de sucre.

La compréhension de ces problèmes et des tendances des paramètres tels que pression trans-membranaire, flux de filtration, flux d’eau et de solution, lors du fonctionnement des systèmes membranaires pilotes, fournissent des indices de dépannage essentiels à l’utilisation des installations industrielles. La mise en place réussie de programmes test à grande échelle est très coûteuse et demande du personnel très spécialisé et un équipement fiable et hautement automatisé que peu d’entreprises peuvent se permettre de financer.

Practical applications of membrane filtration in the sugar industry. Kochergin Vadim International sugar journal, 2001, 103 /529-532

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Plastique biodégradable, co-produit de l’industrie sucrière ? (une revue) L’acide poly-3-hydroxybutyrique (PHB) et ses copolymères dérivés sont des polyesters naturels synthétisés par diverses souches bactériennes. Ils ont l’intérêt de produire des plastiques « écologiques » puisqu’ils sont totalement biodégradables par de nombreux microorganismes. En revanche, la production de PHB demande plus d’énergie que les plastiques issus de la pétrochimie. Pour contourner ce problème, un modèle intégré a été proposé, qui utilise les installations, les matières premières et le surplus d’énergie de l’industrie sucrière. Le sucre est disponible en grande quantité et à faible coût comme source de carbone pour la synthèse du PHB, les solvants nécessaires à sa purification sont des sous-produits de la fermentation alcoolique du jus de canne et l’énergie utilisée provient de la combustion de la bagasse. De plus, les effluents restant après fabrication du PHB tels que les milieux de culture après élimination de la biomasse et les eaux de fabrication et de distillation, peuvent être épandus sur les champs de canne et la biomasse, riche en phosphate, calcium, nitrate et micro-nutriments, peut servir de compost pour les fertiliser.

L’intégration d’une unité de production de PHB dans une raffinerie de sucre permettrait donc, selon les auteurs, de produire à bas prix et en respectant l’environnement un plastique biodégradable.

Integrated production of biodegradable plastic, sugar and ethanol. Nonato R. V., Mantelatto P. E., Rossell C. E. V. Applied microbiology and biotechnology, 2001, 57 / 1-5

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Les Brèves du Sucre n°32

GENERALITES

Le PIR et le meilleur du melon. La distribution du sucre dans les fruits étant hétérogène, des méthodes de visualisation des sucres par spectroscopie proche infrarouge (PIR) ont été développées. Cependant, pour certains fruits à chair rouge, les résultats obtenus par ces méthodes peuvent être biaisés par la couleur. C’est pourquoi, une méthode de spectroscopie, basée sur la bande d’absorption du sucre dans le PIR, a été développée, et permet de donner une image de la répartition du sucre dans le melon à chair rouge.

Cent cinquante sept spectres ont été obtenus par spectroscopie PIR de 5 échantillons de melons (trois rouges et deux verts) et les contenus en sucre correspondants ont été mesurés avec un réfractomètre digital. L’analyse des spectres montre que les deux dérivées secondes d’absorbances (d2A) à 874 et 902 nm sont parfaitement corrélées au contenu en sucre des melons. Pour réaliser l’image d’absorption spectrale d’un demi-melon, on a utilisé une caméra haute résolution munie de filtres de bande passante correspondant aux bandes d’absorption du sucre. L’intensité de chaque pixel de l’image obtenue a été convertie en d2A à 902 et 874 nm, pour calculer le contenu en sucre correspondant. Une carte de répartition du sucre a été ensuite effectuée en attribuant à chaque valeur obtenue, une couleur correspondante sur une échelle linéaire. Très précis mais un peu compliqué pour choisir son melon.

Near-infrared imaging spectroscopy based on sugar absorption band for melons. Tsuta Mizuki, Sugiyama Junichi, Sagara Yasuyuki Journal of agricultural and food chemistry, 2002, 50 /48-52

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Distribution du Sucre dans un Melon

Brix 18 10 2

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Les Brèves du Sucre n°32

Du sirop de glucose pour les petits cochons. L’élevage des porcs nouveau-nés avec des aliments liquides dérivés de l’industrie laitière permet d’augmenter le poids au sevrage et réduit la durée d’élevage pour atteindre le poids de commercialisation. Le remplacement complet du lactose dans ces régimes par une autre source de glucides telle que les sirops de glucose déshydratés (SGD), a été étudié. 48 porcs nouveau-nés ont été soumis à l’un des trois régimes suivants : lactose (contrôles) ou SGD - 20 dextrose équivalent (DE) ou SGD-42DE. Après 10 jours de traitement, 8 porcs sont prélevés dans chaque groupe et les autres après 20 jours. A la fin de l’étude, le poids des animaux, les ingesta, les digesta et l’efficacité d’alimentation, sont similaires dans les trois groupes. De même, le régime avec SGD n’affecte pas la composition corporelle (protéines, lipides, eau, cendres), ni la croissance des tissus et des villosités intestinales. L’utilisation des SGD est donc une bonne alternative au lactose dans les régimes liquides des porcs nouveau-nés ; à quand l’utilisation du saccharose ?

Efficacy of partially hydrolyzed corn syrup solids as a replacement for lactose in manufactured liquid diets for neonatal pigs. Oliver W. T., Mathews S. A., Phillips O., Jones E. E., Odle J., Harrell R. J. Journal of animal science, 2002, 80 /143-153

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Sucres et Edulcorants

Consommation de boissons édulcorées artificiellement, problèmes de poids et habitudes alimentaires perturbées. La consommation élevée de boissons aux édulcorants intenses (plus de 825 ml/jour en moyenne dans cette étude) serait souvent associée avec des problèmes de poids et des habitudes alimentaires perturbées. C’est pourquoi on a comparé ici la corpulence, les soucis liés au poids et les habitudes alimentaires de deux types de consommateurs : les forts consommateurs de boissons édulcorées (Forts CBE) (N = 51) et les non-consommateurs (Non CBE) (N= 69). La corpulence est évaluée par l’indice de masse corporelle (kg/m2), tandis que les soucis de poids et les habitudes alimentaires sont déterminés par des questionnaires portant sur les comportements et profils alimentaires et sur l’inventaire des troubles alimentaires.

Les résultats montrent que, par rapport aux Non CBE, les Forts CBE sont plus corpulents (IMC plus élevé), se sentent plus concernés par leur poids et ont des habitudes alimentaires perturbées. Les Forts CBE ont tendance à gérer leur alimentation par la culpabilité et à attribuer leurs problèmes de poids à des causes autres que le comportement alimentaire (facteurs héréditaires par exemple).

En utilisant les techniques d’analyse de régression, on peut conclure qu'une consommation excessive de boissons édulcorées est associée de manière indépendante avec une corpulence élevée et avec une culpabilité liée au poids. L'association est moins évidente avec les habitudes alimentaires perturbées, les forts consommateurs ayant parfois d'autres justifications que le poids (carie dentaire, contrôle du diabète,…).

Body weight, body-weight concerns and eating styles in habitual heavy users and non-users of artificially sweetened beverages. Appleton K. M., Conner M. T. Appetite, 37 (3) 225-30, 2001

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Pour toute information complémentaire, contactez Philippe REISER – Département Technologie du CEDUS

Tel : 01 44 05 39 99 – Fax : 01 44 05 13 37

Ce bulletin a été réalisé en partenariat avec la société I.T.I., spécialisée en gestion de l'information Santé

Contact : Christian Schoen - Tél : 01 41 42 20 30

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