les crèmes végétales : une alternative aux crèmes

BASE Biotechnol. Agron. Soc. Environ.201216(3),344-359 Le Point sur :

Lescrèmesvégétales:unealternativeauxcrèmeslaitières(synthèsebibliographique)PrudentPlacideAnihouvi,SabineDanthine,GaoussouKaramoko,ChristopheBleckerUniv.Liège-GemblouxAgro-BioTech.UnitédeSciencedesAlimentsetFormulation.PassagedesDéportés,2.B-5030Gembloux(Belgique).E-mail:[email protected]

Reçule3octobre2011,acceptéle3juillet2012.

Les crèmes végétales apparaissent de plus en plus aujourd’hui comme une alternative aux crèmes laitières et ce, pourrépondre auxbesoinsdesmarchésdeplus enplusdynamiques et spécifiques, en termesde fonctionnalités attenduesdescrèmes.L’objectifdecettesynthèsebibliographiqueestdefairelepointsurl’étatdesconnaissancesactuellessurlescrèmes,ensefocalisantparticulièrementsurlescrèmesvégétales.Lesparamètresdeformulationetdeprocédéquiinfluencentlesprincipalespropriétésphysico-chimiquesdescrèmessontdiscutés.Mots-clés. Crème, crème d’imitation, propriétés physico-chimiques, formulation, procédé, corps gras, protéine, colloïde,rhéologie.

Vegetal creams: an alternative to dairy creams. A review.Propertiesexpectedfromcreamsarechangingduetoamarketbecomingincreasinglydynamicandspecific.Takingthisintoaccount,nowadaysvegetalcreamsareincreasinglyappearingasaninterestingalternativetotraditionaldairycreamstosatisfytheseneeds.Theaimofthispaperistogiveanoverviewofthecurrentknowledgeaboutcreamsand,inparticular,vegetalcreams.Parameterssuchasformulationandprocessing,whichhaveahugeimpactonthephysicochemicalpropertiesofcreams,arealsodiscussed.Keywords.Cream,imitationcream,physicochemicalproperties,formulations,process,fats,proteins,colloids,rheology.

1. INTRODUCTION

Lescrèmeslaitièressontdesproduitsàplusde30%dematièregrasse(MG)obtenusparconcentrationdulait, se présentant sous la forme d’une émulsion degouttelettesd’huiledanslelaitécrémé(Jeantetetal.,2008). Elles peuvent être utilisées pour différentesapplications, soit directement comme produit deconsommation ou comme matière première enindustrie pour la fabrication d’autres produits telsque le beurre, le fromage, les crèmes Chantilly, lessauces,lescrèmesglacées,ouencorelesnappagesetladécorationdegâteaux.Historiquement, la fabricationdelacrèmelaitièreremonteàdescentainesd’années;elle s’obtenait dans les crémeries par un processusd’écrémage spontané du lait au repos, du fait de ladifférence de densité entre les globules gras du lait(ρ=0,92g.ml-1) et sa phase aqueuse (ρ~1g.ml-1).L’invention en 1878 de l’écrémeuse-centrifugeusepar le Suédois Laval et l’Allemand Lefeld a permisd’accélérerleprocessusdefabricationdelacrèmeetdesaproductionindustrielle.Àcôtédecestechnologiestraditionnelles(millénairesoucentenaires)d’obtentiondelacrèmeàpartirdulait,sesontdéveloppéesdepuiscettedernièredécennie,destechnologiesd’assemblage

oudereconstitutiondelacrèmeàpartird’ingrédientslaitiers.Cestechnologiesnouvellesdereconstitutiondescrèmeslaitièresprésententdesavantagesévidentsdanslesprocédésindustriels,parrapportàlacrèmefraiche:faible cout de stockage desmatières premières, plusgrande flexibilité dans la formulation, indépendancevis-à-vis de la saisonnalité de la composition du lait(Vanderghemetal.,2007;VanLentetal.,2008).Aussi,les crèmes laitières reconstituées peuvent bénéficierde l’image de naturalité généralement attribuée auxproduits laitiers (Krause et al., 2007), puisque laréglementationexigepourleurfabricationl’utilisationexclusived’ingrédientslaitiersavecounonadjonctiond’eaupotableetlesmêmescaractéristiquesdeproduitfiniquelacrèmedelait(CodexAlimentarius,2007).

Ledéveloppementdudomainedescrèmeslaitièresreconstituées a ouvert de nouvelles possibilités dansla formulation des crèmes, et plus particulièrementcelledelanaissanceduconceptdescrèmesvégétales.Les crèmes végétales sont des produits similairesaux crèmes laitières dont la matière grasse laitière(MGL) est remplacée par lamatière grasse végétale(MGV)(CodexAlimentarius,codexStan192,1995;Carr et al., 2005). L’utilisation d’ingrédients nonlaitiers dans leur fabrication interdit la dénomination

Formulationdescrèmesvégétales 345

«crèmes laitières» qui est alors remplacée par ladénomination «crèmes végétales». Elles sont enréalité formuléesaudépartdequantitésbiendéfiniesd’eau, de MGV, de protéines laitières ou végétales,de stabilisants, d’épaississants et d’émulsifiants defaible poids moléculaire. Une formulation type descrèmesvégétalesestprésentéedansletableau 1(Carretal.,2005).Àladifférencedescrèmes laitières, lescrèmesvégétalesoffrentplusdepossibilitésdepriseencomptedescontraintestechnologiques,économiquesetnutritionnellesexpriméessurlemarché(Berger,1998;Shamsi etal., 2002), ce qui justifie le gain d’intérêtnoté autour de ces crèmes, ces dernières années. Eneffet, la possibilité pour le formulateur de choisir laMGdèsledépartdansunelargegammedeMGVleurconfèreunavantagetechnologiquecertain:lesMGVutilisées seules ou en mélange sont susceptibles deprésenter des comportements en cristallisation et enfusion très diversifiés et peuvent de ce fait apporterde nouvelles propriétés dans les fonctionnalités descrèmes (stabilité aux chocs thermiques, aptitude aufoisonnement, etc.). Sur le plan financier, la MGbutyrique étant plus couteuse que lesMGV (facteur4,5parexempleen2006)(Ennifar,2006;OilWorld,2011), son remplacement dans la formulation descrèmesparlaMGVpermetsansdoutederéduirelecoutd’undesprincipauxpostesdedépensequeconstituelaMGLdans lescoutsdesmatièrespremières.Enplusdes avantages technofonctionnels et économiques,les crèmesvégétalespeuvent égalementprésenterunintérêtnutritionnel etde santépublique.Eneffet, unchoix adéquat desMGVpeut, d’une part, contribuerà un meilleur apport en acides gras (AG) essentiels(améliorationduprofilenAGdescrèmes)(Limetal.,2010)etd’autrepart,réduirelaquantitédecholestérol(Shimetal.,2004).Aussi,lesstérolsvégétauxprésentsdans les crèmes végétales, connus pour leur effethypocholestérolémiant, contribuent à la diminutiondutauxsanguindecholestérol.Ainsi, touscesatoutsconduisent aujourd’hui aussibien les chercheursquelesindustrielsàconsidérerdeplusenpluslescrèmes

végétalescommeunealternativeauxcrèmeslaitièrestraditionnelles. D’où la réelle nécessité d’une plusgrandecompréhensionoud’unemeilleuremaitrisedespropriétésphysico-chimiques(granulométrie,stabilité,rhéologie, etc.) et technofonctionnelles des crèmesvégétales.Cecipassenotammentparunecaractérisationfinedecespropriétésduniveaumoléculaireauniveaumacroscopique.

Contrairement aux crèmes laitières, très peu deconnaissances ont été établies jusqu’à présent surles crèmes végétales. Cependant, bien qu’elle soitrelativement peu abondante, la littérature existantesur les crèmes végétales reste suffisante pour fairel’objetd’uneanalysebibliographique.Laplupartdestravaux recensés à ce sujet portent principalementsur les formulations simplifiées de crèmes végétalesproduites à partir deMGVde grande consommation(huiledepalme,huiledepalmiste,huiledecolza,huilede tournesol, etc.). Les données recueillies portentégalement sur les formulations de mix de crèmesglacées qui utilisent laMGVen remplacement de laMGL. Les mix ou encore crèmes primaires servantà la fabricationde crèmesglacéespeuvent donc êtreconsidérés comme des crèmes végétales au sens oùnous l’entendons.Lesparamètresphysico-chimiques,tels que la granulométrie, la rhéologie, la stabilité etl’aptitude au foisonnement sont les caractéristiquesqui intéressent au premier chef les industriels et leschercheurs de ce secteur. C’est pourquoi cette revueseproposedefairelepointdesconnaissancessurlesfacteurs, tanten relationavec la formulationqu’avecle procédé, qui influencent les propriétés des crèmesvégétales, tout en les comparant, quand nécessaire,aveclescrèmeslaitières.

2. CARACTÉRISATION DES CRÈMES VÉGÉTALES

2.1. Granulométrie

Commedanstouteémulsion,latailledesgouttelettesdispersées (granulométrie)estunparamètrecléde lacaractérisation des crèmes car il présente un impactnon négligeable, d’une part, sur d’autres propriétésphysico-chimiquestellesquelarhéologieetlastabilité,etd’autrepart,surlespropriétéssensoriellestelleslatextureetlacouleurdescrèmes,commelesuggèrentlestravauxdeMcClements(1999).Lamesuredelatailledes gouttelettes lipidiques présentes dans les crèmespeuts’effectueràl’aidededifférentestechniquestellesque la microscopie, la diffraction laser, l’extinctionultrasonique, la rétrodiffusion, etc. La granulométrielaser est la technique la plus répandue car simple,rapide et demandant un volume d’échantillon réduitpour la mesure, mais son inconvénient principal est

Tableau 1. Ingrédients typiquement utilisés dans laformulation des crèmes végétales (selon Carr et al.,2005)—Ingredients typically used in the formulation of vegetal creams (according to Carr et al., 2005).Ingrédient % massiqueMatièregrassevégétale 20-35%Sucre(saccharoseleplussouvent) 0-25%Protéinesdulait 0,5-2,5%Émulsifiantsdefaiblepoidsmoléculaire 0,2-1%Épaississants 0,1-0,4%Eau Jusqu’à100%

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qu’elle exige une dilution suffisante de l’échantillonpour éviter la diffusion multiple (Canselier et al.,2004).Lesfacteurspouvantinfluencerlagranulométriedescrèmesincluentaussibienlesparamètresliésàlaformulationqueceuxliésauprocédéd’émulsification.

Paramètres liés à la formulation. LestypesdeMG(triacylglycérols),d’émulsifiantetdestabilisantutilisésdanslaformulationdescrèmespeuventprésenterdeseffetssurladistributionet/oulatailledesgouttelettesquilesconstituent.

Effet du type et de la quantité de matière grasse.Des études portant sur des modèles simplifiés decrèmes végétales ont montré que le type de MG etplus particulièrement la composition en AG totauxdes triacylglycérols qui la constituent affectent lagranulométrie des gouttelettes des crèmes végétales.CesétudesimpliquentdesMGVquidiffèrenttantparleurdegréd’insaturationque la longueurdeschainesdes AG: MGV riche en acide oléique (C18:1c9)tellesquel’huiledecolzaoutournesololéique,MGVriche en acide laurique (C12:0) telles que l’huilede palmiste ou de coco, ou encore riche en acidepalmitique(C16:0) tellequel’huiledepalme.Ainsi,Sugimoto et al. (2001) ont rapporté, sur base d’unmodèle simplifié (40%MG, 2% βcaséine)1 que lataillemoyennedesgouttelettesd’unecrème richeenacideoléiqueestplusgrande(1,9±0,1µm)quecelled’une crème similaire, mais riche en acide laurique(1,6±0,1µm).Anihouvi (2007) a égalementmontrésurunautremodèlesimplifiédecrèmevégétale(30%deMG, 6,7% de poudre de babeurre) que la crèmeàbased’huilelauriqueprésentelataillemoyennedesgoutteletteslaplusfaible(4,7±0,1µm),alorsquecelleàbased’huiledepalmeprésenteunetailleintermédiaire(5,4±0,2µm) et celle contenant l’huile de colza,la taille la plus élevée (5,6±0,1µm). Ces donnéesmontrentquela tailledesgouttelettesaugmenteavecle degré d’insaturation et/ou la longueur des chainesdesAGconstitutifsdesMGV.CesrésultatsobtenussurbasedemodèlessimplifiésconfirmentceuxdeMutohet al. (2001) réalisés sur unmodèle industriel (40%deMG,4%depoudredelaitécrémé[PLE],0,5%delécithineet0,2%d’esterdesucrose)formuléàpartirdetroisMGVdifférentes:lapremièrericheenacideoléique, les deux autres étant des graisses lauriques(hydrogénéesounon).Ces résultatsont,par la suite,étéconfirméssurdesformulationsindustriellesdemixutilisées dans la fabricationdes crèmesglacées (8%MG,10%PLE,12%sucrose,6%siropdeglucose,0,3% mono-diglycérides [MDG]) préparées à partir

dedifférentesMGV:huiledepalmeraffinée,huiledecocoraffinéeouhydrogénée(Grangeretal.,2005a).

Dans les mêmes conditions d’émulsification(quantité d’émulsifiant constante et paramètresopératoires identiques, etc.), la fraction volumiquede laMG dans la formulation affecte également lespropriétés granulométriques des crèmes végétalescommelesuggèrent les travauxdeReiffers-Magnanietal.(1999)etceuxdeFlouryetal.(2000).Eneffet,Reiffers-Magnani et al. (1999) ont montré qu’uneformulationdecrèmevégétaleàbased’huiledesoja(40%)etdepoudredelactosérum(9,8%)engendrelaformationdegouttelettesdetailleplusélevée(196nm)qu’uneautresimilaire,maisà20%deMG(300nm).Vanderghemetal.(2007)ontfaitlemêmeconstatsurunecrèmelaitièreà30ou20%deMG.

Effet du type d’émulsifiant. L’influence du typed’émulsifiant inclut tant les émulsifiants de faiblepoids moléculaire tels les mono, di-glycérides etphospholipides, que ceux de haut poids moléculairecomme les protéines, ainsi que des interactionsprotéines/émulsifiantsdefaiblepoidsmoléculaire.

La littérature rapporte que l’utilisation d’unémulsifiant lipidique sous forme saturée oupartiellementinsaturéeaffectelatailledesgouttelettesdes crèmes. En effet, Holstborg et al. (1999) ontmontré, sur base d’un modèle simplifié de crèmesvégétales (30% d’huile de soja, 1% de PLE, 0,5%de diglycéride [DG]) que la taille moyenne desgouttelettes est plus grande pour la crème à base deDGmono-oléate,encomparaisondelacrèmeàbasedeDGmono-stéarate.Ces résultats sont similaires àceuxrapportésparGrangeretal. (2005a,2005b)quiontétudiél’effetdelanature(saturéeoupartiellementinsaturée) d’un mélange de MDG sur la taille desgouttelettes,enutilisantd’unepartunmodèleindustrielde formulation de crèmes glacées (Granger etal.,2005a)etd’autrepart,unmodèlesimplifiédecrèmesvégétales(8%deMG,10%dePLEet0,3%MDG)(Granger et al., 2005b). Ces auteurs ontmontré quelescrèmesproduitesàpartird’unMDGpartiellementinsaturédonnentdestaillesdegouttelettesplusélevées,quelquesoitletypedeMGutilisédanslaformulationdescrèmes(Tableau 2).Eneffet,lapartiehydrophobedes émulsifiants lipidiques adsorbés à l’interface desgouttelettespeutservirdepointdenucléationpourlacristallisation des triacylglycérols: les émulsifiantslipidiques contenant des chaines hydrocarbonéessaturéessontconnuspourêtredemeilleursinitiateursdecristallisation,enaccélérantpluslanucléationqueles insaturés. Des taux de solide de MG supérieurssont alors généralement observés dans les crèmescontenant des émulsifiants lipidiques saturés (Barfodet al., 1991; Euston, 2008), ce qui pourrait limiter,par exemple, une agrégation des gouttelettes par

1 Pour toutes les formulations, le reste des ingrédients estuniquementouprincipalementdel’eau.


coalescencepartielle(Figure 1)etexpliquer,aumoinsen partie, le fait que les crèmes formulées avec cetype d’émulsifiant lipidique présentent des tailles degouttelettes plus faibles. Enfin, la concentration del’émulsifiantlipidiqueinfluenceégalementlatailledesgouttelettes des crèmes.Dans les systèmes stabiliséspar des protéines, une concentration très élevéede l’émulsifiant lipidique peut entrainer une forteaugmentationdelataillemoyennedesgouttelettes,dufait d’une forte agrégation des gouttelettes suite à ladésorptiondesprotéines(Holstborgetal.,1999).

Le typedeprotéinesutiliséesdans la formulationpeut également affecter lagranulométriedes crèmes.Eneffet,danslesmêmesconditionsd’émulsification,les crèmes à base de sources protéiques riches encaséines, telles la poudre de lait écrémé, présententengénéraldesdiamètresmoyensdegouttelettespluspetits que celles à base de sources protéiques richesen protéines de lactosérum, telles que la poudre delactosérum(Relkinetal.,2003;Grangeretal.,2005b;VanLentetal.,2008).Eneffet,lestravauxdeGrangeret al. (2005b) ont rapporté sur un modèle simplifiéde crèmes végétales (8% de MG, 10% de sourceprotéique et 0,3%MDG), que les crèmes formuléesàpartirdesprotéines fonctionnellesdu lait (60%deprotéinesdelactosérumet40%decaséines)présententdes diamètresmoyens de gouttelettes beaucoup plusgrands que celles formulées à partir de la poudre delait écrémé (80% de caséines et 20% de protéinesde lactosérum) (Tableau 2). Cette même tendance aégalementétéobservéepourdescrèmesvégétales(9%d’huiledepalmistehydrogénée,1-3,5%deprotéinesdu lait) formuléesselonunmodèle industrielàpartird’isolatsdecaséines(caséinates)ouàbased’isolatsdeprotéinesdelactosérum(Relkinetal.,2003;Sourdetet al., 2003;Relkin et al., 2005).Lesdifférencesdegranulométrieentre lescrèmespréparéesàpartirdesdeux sources protéiques (caséines ou protéines delactosérum) sont liées aux différences de propriétés

Tableau 2. Effetsdutypedeprotéine,d’émulsifiantetdematièregrassesurlescaractéristiquesgranulométriquesdescrèmesvégétalesavantetaprèsmaturation(24hà4°C)(selonGrangeretal.,2005b)—Effects of milk protein, emulsifier and fat types on particle size characteristics of vegetal creams, before and after ageing (24 h storage at 4 °C) (according to Granger et al., 2005b).Protéines MDG Matière grasse d4,3 (µm) d > 2 µm (%)

20°C 4°C 20°C 4°CPLE Saturé HCH 0,5±0,0 0,5±0,0 1±0 1±0

HCR 0,5±0,0 0,5±0,0 1±0 1±0HPR 0,5±0,0 0,5±0,0 1±0 2±0

Partiellementsaturé HCH 1,0±0,1 0,9±0,0 15±1 9±1HCR 0,5±0,0 0,6±0,0 1±0 2±0HPR 0,5±0,0 0,5±0,1 2±0 1±0

PFL Saturé HCH 12,6±3,1 6,2±1,7 100±0 77±5HCR 25,8±1,0 13,6±3,5 94±2 91±0HPR 12,3±3,4 10,0±3,5 93±2 85±1

Partiellementsaturé HCH 19,4±1,6 14,4±1,1 98±2 85±6HCR 23,1±9,2 17,5±5,0 97±3 93±1HPR 15,8±3,9 11,2±4,2 96±4 86±5

MDG:mono-di-glycérides—mono-di-glycéride;d4,3:diamètremoyenenvolume—volume weighted average diameter;PLE:poudredelaitécrémé—skim milk powder;PFL:protéinesfonctionnellesdulait—functional dairy proteins;HCH:huiledenoixdecocohydrogéné—hydrogenated coconut oil;HCR:huiledenoixdecocoraffiné—refined coconut oil ;HPR:huiledepalmeraffinée—refined palm oil.

Figure 1. Représentation schématique des goutteletteslipidiques partiellement coalescées (selon Goff,1997)—Schematic representation of the partially coalesced fat globules (according to Goff, 1997).


interfacialesàl’interfacehuile/eau,lescaséinesayantuneplusgrandecapacitéd’abaissementde la tensioninterfaciale que les protéines de lactosérum (Relkinet al., 2003; Croguennec et al., 2008). Par ailleurs,la concentration en protéines dans la formulationinfluencelagranulométriedescrèmes.Eneffet,ilaétédémontréqu’àfractionmassiqued’huileconstante,latailledesgouttelettesdiminueaveclaconcentrationenprotéinesjusqu’àunecertaineconcentrationau-delàdelaquellelataillevarietrèspeu(Sánchezetal.,2005).

Laprésencesimultanéedesmoléculesamphiphilesde poids moléculaire faible (surfactif) et élevé(protéines)dansuneformulationdecrèmessetraduitgénéralement par une diminution de la taille desgouttelettes au cours de l’émulsification (Holstborget al., 1999). Par ailleurs, l’adsorption compétitive àl’interface huile/eau entre tensioactifs et protéinesconduitgénéralementaucoursdelamaturationàunedésorptiondesprotéinesdelasurfacedesgouttelettes(Davies et al., 2000;Granger et al., 2003;Grangeretal.,2005b),cequipeutentrainerdesmodificationsgranulométriques.

Effet du type de stabilisant.Lesagentsstabilisantssonthabituellementutilisésdanslaformulationdescrèmespour augmenter la viscosité des crèmes et donc leurstabilité,cecià travers l’augmentationdelaviscositéde leur phase aqueuse (Anton et al., 2005). Diversstabilisants (agar, xanthane, carboxyméthylcellulose[CMC], guar, alginate, etc.) sont employés dans laformulation des émulsions H/E (Koupantsis et al.,2009),maiscesontlescarraghénanesquisontlesplusutilisésdans les crèmes, soit seuls (Spagnuolo et al.,2005), soit enmélange avec d’autres hydrocolloïdes(guar,caroube,xanthane,CMC),commelesuggèrentde nombreux travaux de recherche (Shamsi et al.,2002;Antonet al., 2005;Vegaet al., 2005;Bazmietal.,2008).

Le type d’agent stabilisant utilisé dans laformulationdescrèmesvégétalespeutégalementavoirun effet sur la granulométrie des crèmes. Surh et al.(2006)ontmontréqueletypedepectineutilisédansune crème végétale (10% d’huile de maïs, 1% decaséinatedesodium,0,5%depectine)peutmodifierlagranulométrieen fonctiondupHdumilieu.Ainsi,àpH7,lescrèmescontenantlapectinefaiblementoufortementméthoxyléeontprésentéunetaillemoyenneetunpourcentagedegouttelettesdetaillesupérieureà1µm,plusélevésquelacrèmequinecontientpasdepectine,dufaitd’uneforteagrégationdesgouttelettes.Parcontre,àpH5,laprésencedelapectinediminuefortement l’agrégation des gouttelettes, ce qui setraduit par une taille moyenne et un pourcentagede gouttelettes ayant une taille supérieure à 1µmplus faibles.ÀcepH, lapectineacquiertunechargenégative et s’adsorbe à la surface des gouttelettes

grâce aux interactions électrostatiques qu’elle noueavec les protéines chargées positivement (pH endessous du point isoélectrique). Cette interaction dela pectine avec les protéines adsorbées à l’interfacehuile/eaurenforcel’épaisseurdelacoucheprotectriceautour des gouttelettes, ce qui accroît les répulsionsélectrostatiques et stériques et par conséquent, limiteleuragrégation(Surhetal.,2006).

Paramètres liés au procédé d’émulsification et à la maturationEffet du procédé d’émulsification.L’émulsificationestleprocédéquipermetdedisperserunfluidesousformedegouttelettesdansunautrefluidenonmiscible,vialacréationd’interfaces.Ceciimpliqueladéformationpuis la fragmentation d’une goutte en plusieursautres gouttes (aumoins deux) plus petites. Il existede nombreuses techniques d’émulsification que l’onregroupeenfonctiondurégimed’écoulementimposélorsdelafragmentation.

Letypedeprocédéd’émulsification,ainsiquelesconditions opératoires de l’émulsification, affectentfortementladistributiondetailledesgouttelettesdesémulsions en général et des crèmes en particulier.Quel que soit le procédé d’émulsification utilisé, ladistributionde taille,demêmeque la taillemoyennedes gouttelettes des crèmes, dépendent fortementde la durée de résidence de la crème dans la zoned’émulsification,de l’énergiemiseenœuvrependantl’émulsificationainsiquedelagéométrie(design)dusystèmed’émulsification(Leal-Calderonetal.,2007;Jafarietal.,2008).

Les systèmes d’émulsification de type rotor/stator (UltraTurrax,Silverson,etc.),dans lesquels lemécanismederupturedesgouttesestprincipalementliéauxforcesdecisaillement(enécoulementlaminaireetturbulent),sontcaractériséspardestempsderésidencedanslazoned’émulsificationcomprisentre0,1et1s,desdensitésd’énergiefaiblesàélevées,conduisantàlaformationdegouttelettesdetailleminimumautourde 1µm. Et comme on pouvait s’y attendre, cessystèmespermettent,laplupartdutemps,laformationdesmacro-émulsions(Canselieretal.,2004;Tadros,2004; Jafari et al.,2008).Aucontraire, lesprocédésdits à hautepression (homogénéiseurhautepression,microfluidiseur, etc.) dans lesquels le mécanisme defragmentation des gouttes est beaucoup plus lié à lacavitation (en écoulement laminaire extensionnel)ont, comme caractéristiques principales, des tempsde résidence plus courts (entre 0,1 et 3ms) et desdensités d’énergie moyennes à élevées, conduisantà la formation de gouttelettes de taille minimum del’ordre de 0,1µm.À la différence du procédé rotor/stator, ce type de procédé permet la fabrication demicro-émulsions(Canselieretal.,2004;Jafarietal.,2008).Àl’instarduprocédéhautepression,leprocédé


àultrasonspermetégalementlaproductiondemicro-émulsions.Danscecas,lemécanismederupturedesgouttesestassuréparlesforcesdecavitation,maisenrégimedemicroturbulence(Jafarietal.,2008).

Effet des conditions « post-émulsification » (tem-pérature, maturation).Latempératureetlamaturationpeuvent affecter les propriétés de répartition dela taille des gouttelettes des crèmes au cours dustockage. Granger et al. (2005b) ont montré sur unmodèlesimplifiédecrèmesvégétalesqueleurseffetsdépendentdelaformulation(typesdeprotéine,deMGet émulsifiant). Ainsi, tandis que pour les crèmes àbasedepoudrede lait écrémé, lamaturationn’apasmodifié les caractéristiques de taille des gouttelettes,les diamètres moyens des gouttelettes ont diminué,dansdesproportionsrelativesde19à51%,selonlacompositionenMGetenémulsifiant,pourlessystèmesà base de protéines fonctionnelles du lait après 24hde stockage à4°C (Tableau 2).Cettediminutiondetaillepourraitêtredueàunedésagrégationpartielledesgouttelettesquisetrouvaientpréalablementreliéesparpontage.

Par ailleurs, à l’instar des crèmes laitières,l’application aux crèmes végétales d’un cyclethermique de cristallisation/fusion/recristallisationpeut entrainer une augmentation de la taille de leursgouttelettes, probablement du fait d’une coalescencepartielle(Mutohetal.,2001;Sugimotoetal.,2001).Eneffet,aucoursdel’étapedelafusion,lamigrationvers l’interface des cristaux lipidiques résiduelsfavorise, lors de la recristallisation, une coalescencepartielle des gouttelettes induite par un mécanismedecristallisationhétérogène(Figure 1)(Boodeetal.,1991;Mutohetal.,2001).

2.2. Rhéologie

La détermination des propriétés rhéologiques desproduitsalimentairesestd’unegrandeimportancecarellepermetdeprévoir leurcomportementmécaniquenon seulement au cours des différentes étapes del’élaboration de l’aliment, mais également au coursdesonstockage(Scher,2006).Enoutre,lespropriétésrhéologiques sont à l’origine des comportementsperçus lors de l’évaluation sensorielle de la texture.La rhéologie des crèmes est mesurée au moyen deviscosimètres dont les plus couramment utilisés sontlesviscosimètrescapillairesetlesviscosimètresrotatifs(rhéomètres).Àladifférencedesviscosimètressimples(capillaire, par exemple) qui effectuent une mesureponctuelle de la viscosité apparente, les rhéomètrespermettentuneétudepluscomplèteducomportementrhéologiquedescrèmesvial’établissementdescourbesd’écoulementsenfaisantvarierletauxdecisaillement(Scher, 2006). Les facteurs pouvant influencer le

comportement rhéologique des crèmes incluentaussi bien ceux liés à la formulation (types deMG,d’émulsifiant, stabilisant) que ceux liés au procédéd’émulsification.

Paramètres liés à la formulationEffet du type et de la quantité de matière grasse. Commedans toute émulsionH/E, le typedeMG,etplusprécisémentsacompositionenAG,demêmequelaconcentrationdelaMGutiliséedanslaformulationdescrèmesvégétales,peuventaffecterfortementleurspropriétésrhéologiques(Grangeretal.,2003;Grangeret al., 2005b; Anihouvi, 2007). Des différences decomportementrhéologiqueont,eneffet,éténotéesauniveaudescrèmesvégétalesdeformulationsimplifiéeen fonction de la nature de laMGV (Granger et al.,2003; Granger et al., 2005b). Ces auteurs indiquentquelacrèmeàbasedelafractionoléiquedel’huiledetournesol (plus richeenAG insaturés:AGI)montre,augradientdevitessede1s-1,laplusfaibleviscositéapparente qui, par ailleurs, évolue très peu pendantlamaturation. Par contre, les crèmes à base d’autresMGV(huiledepalmeraffinée,huiledecocoraffinéeouhydrogénée),plusrichesenAGsaturés(AGS),ontmontré,aumêmegradientdevitesse,uneplusgrandeviscosité apparente qui, de plus, s’accroît au coursde lamaturation.Cette tendanceaétéconfirmée,parla suite, parAnihouvi (2007) qui a rapporté qu’unecrème végétale formulée avec l’huile de colza, plusriche en AGI, présente un comportement moinsrhéofluidifiantetmoinsvisqueuxquecellespréparéesavec de l’huile de palme ou uneMG laurique, plusriches enAGS. Par ailleurs, des résultats similairesontétéobservéspouruneformulation industrielledemixde crèmesglacées laitièrespréparées à partir delaMGlaitièreoudesesfractions(AbdEl-Rahmanetal.,1997).Cerésultatestparcontredifférentdeceuxobservéspouruneautreformulationdemixdecrèmesglacées laitières préparées à partir de laMGL seuleouenmélange(2/1poidspourpoids)aveclafractionoléique ou la fraction stérique (Bazmi et al., 2008).Ilsont,eneffet, rapportéqu’aprèsunematurationde24hà5°C,lacrèmeenrichieaveclafractionoléiqueprésente, à 5s-1, une viscosité comparable à celle àbasede la fractionentière seuleet supérieureàcelleenrichieaveclafractionstéarique.L’ensembledecesrésultatsmontrequelecomportementrhéologiquedescrèmesnepeutêtreliéauseulfacteurqu’estletypedeMG,maisdépenddesautresingrédients(stabilisants,émulsifiants, etc.) utilisés dans la formulation ainsique de leurs interactions.Granger et al. (2005b) ontd’ailleurs rapporté que les valeurs de viscosité descrèmes ne résultent pas seulement d’un seul facteur(tailledesgouttelettesouquantitédeprotéinesdanslaphaseaqueuseoucristallisationdelaMG),maissontplutôtlaconséquencedesinteractionscomplexesentre


laMG,lesprotéinesetlesémulsifiantsdefaiblespoidsmoléculaires.

D’autrepart,lesrésultatsdeDesrumauxetal.(1998)ont montré que le comportement rhéologique et laviscositédescrèmesvarientfortementenfonctiondelaconcentrationdelaMGdanslaformulationetce,quelquesoitleprocédéd’émulsificationutilisé(UltraTurraxouhomogénéiseurhautepression).Ainsi, cescrèmesprésentent un comportement newtonien jusqu’à unefractionmassiqued’huilede50%etuncomportementrhéofluidifiant pour des concentrations supérieures.Ces différents comportements rhéologiques observésselon la fractionmassique de l’huile utilisée dans laformulationontétéconfirmésparFlouryetal.(2000)sur une crème végétale à base d’huile de soja (10 à50%) et de concentrés de protéines de lactosérum(1,5%).Adapa et al. (2000) ont également montré,suiteàl’utilisationdutestdecisaillementdynamique,que le module élastique (G’) des crèmes augmenteavec la concentration enMG (6,8 et 12% deMG).Enfin, comme pour toute émulsionH/E, la viscositéapparente des crèmes augmente de façon importanteavecl’augmentationdupourcentagedeMG,commelesuggèrentdenombreuxtravaux(Boodeetal.,1993a;Adapaetal.,2000;Flouryetal.,2000).

Parailleurs,Marquezetal.(2010)ontmontrédesmodificationsrhéologiquesimportantes(augmentationdu module élastique G’ et du module visqueuxG’’) sur des crèmes végétales contenant des sels decalcium préparées sous forme d’émulsions doubles(eau/huile/eau) et formulées à partir de l’huile detournesol(32%),dulaitdesoja,del’eau,delagommexanthane et de l’émulsifiant lipidique polyricinoléatede polyglycérol. Ce comportement rhéologiqueobservé sur des émulsions doubles s’explique, d’unepart, par le gonflement des gouttelettes E/H du faitdu gradient osmotique généré par l’inclusion de selssolublesdanslaphaseaqueuseinterneetd’autrepart,par la floculation des gouttelettes E/H en raison desinteractions des sels présents dans la phase aqueuseexterneaveclesprotéinesdusojaàl’interface.

Effet du type d’émulsifiant. Une étude menée parGrangeretal.(2005b)suruneformulationdecrèmesvégétales préparées à partir de différentes MGV amontréquelaviscositédescrèmesvariefortementselonletypedeprotéines(poudredelaitécrémécontenant80%decaséineset20%deprotéinesdelactosérumouprotéinesfonctionnellesdulaitcontenant60%deprotéinesdelactosérumet40%decaséines)etletyped’émulsifiantlipidique(MDGsaturéoupartiellementinsaturé).Enappliquantungradientdevitessede1s-1pour des crèmes fabriquées avec la poudre de laitécrémé,aucunécartdeviscositésignificatif(entre0et0,2Pa.s)n’estobservéniavantniaprèsunematurationde 24h à 4°C, quel que soit le type deMDGou le

type de MG. Par contre, des écarts de viscositéimportants (entre 0,2 et 1,6Pa.s) sont observés aumêmegradientdevitessepourdescrèmesstabiliséesavecdesprotéines fonctionnellesdu lait, en fonctiondutyped’émulsifiantlipidiqueetdutypedeMG.CesrésultatsconfirmentceuxdeDavieset al. (2000)quiontobservéuneffetsignificatifdelaconcentrationdel’émulsifiant lipidique(glycérolmono-oléate:GMO)surlaviscositédecrèmesvégétalesformuléesàpartirdel’huiled’arachide(40%)etdecaséinatedesodium(1%).Ainsi,lescrèmescontenantmoinsde3,5%deGMOrestentliquidesaprèsunrefroidissementjusqu’à5°C,tandisquecellesquiencontiennentplusde3,5%ontépaissi,dufaitd’unefortecoalescencepartielledesgouttelettesàlasuitedeladésorptiondesprotéines.

Effet du type de stabilisant. Comme évoquéprécédemment, les carraghénanes sont les agentsstabilisants les plus utilisés dans la formulation descrèmes.Cesontdespolysaccharideslinéairesconstituésdemoléculesdegalactoseplusoumoinssubstituéspardes groupements sulfates. Il existe trois principauxtypesdecarraghénanesauxpropriétésdifférentes,quisedistinguentparlenombredegroupementssulfates.Le κ-carraghénane (faiblement sulfaté) possède despropriétésgélifiantesremarquablesetestleplusutilisédanslaformulationdescrèmescarilpermetdecontrôlerplus efficacement le phénomène d’incompatibiliténoté, en général, entre les protéines du lait et leshydrocolloïdes, incompatibilitéquise traduitparuneséparation de phase de ces deux ingrédients (Vegaetal.,2005).Eneffet,cepolysaccharideinteragitaveclaκ-caséineparlebiaisd’interactionsélectrostatiquespour former un gel induisant une augmentation dela viscosité de la phase aqueuse. La présence d’ionsCa2+favorisecettegélificationparformationdepontsCa2+ entre les molécules, permettant alors d’éviteroude freiner la séparationvisuelledesbiopolymèresincompatibles. Par ailleurs, le κ-carraghénane estfréquemment utilisé en association avec certainshydrocolloïdesincompatiblesaveclesprotéinesdulait(guar,caroube,xanthane,etc.)pourlastabilisationdescrèmesetdesmousses(Vegaetal.,2005;Zamorano,2006). Le λ-carraghénane (très sulfaté) présente uncaractère stabilisant et épaississant. Enfin, comme leκ-carraghénane,leι-carraghénaneprésenteégalementdes propriétés gélifiantes, mais a la particularitéde former un gel élastique, ce qui fait qu’il est trèssouventutilisépourlacréationdesproduitsflasquesetmalléables(Zamorano,2006).

Paramètres liés aux conditions d’émulsification et de maturationEffet des conditions d’émulsification. Selon Walstra(1983), les conditions d’homogénéisation peuventavoirun important effet sur la rhéologiedescrèmes.


Une augmentation de la pression d’homogénéisation(de0à300atm)setraduitparuneaugmentationdelaviscositédescrèmes(Figure 2a).Ceteffetestleplussouventdûàlaformationdeclustersdegouttelettesquipartagent lamêmemoléculed’émulsifiant (protéine),du fait que la quantité d’émulsifiant est insuffisantepourcouvrirlanouvelleinterfacecréée(Flouryet al.,2000). Cependant, certains auteurs ont révélé quel’influencecroissantedelapressiond’homogénéisationsurlaviscositédescrèmesestvalablepourunegammedepressions au-delàde laquelle laviscositédiminue(Floury et al., 2000 ; Desrumaux et al., 2002). Larecherched’unepressionoptimumd’homogénéisationpourchaqueproduitserévèledoncindispensable.Lapertedeviscositéd’unecrèmevégétaleformuléeavecdel’huiledetournesolet lesprotéinesdulactosérumaétéattribuéeàladénaturationdesprotéinesaucoursdel’homogénéisationultrahautepression(Desrumauxetal.,2002).Cettedénaturationdesprotéinesaffecteprobablement leurs propriétés émulsifiantes, cequi se traduit par une augmentation de la taille desgouttelettes formées. Long et al. (2012) a égalementmontré, enutilisantdespressionsd’homogénéisationconventionnellement pratiquées dans les industrieslaitières (entre 20 et 50Mpa), que le comportementrhéologiqued’unecrèmelaitièreserapprochedeplusenplusdeceluid’ungellorsquelapressionaugmente.

La viscosité apparente augmente avec la fractionde la MG utilisée dans la formulation des crèmes(Figure 2b) et diminue avec l’augmentation de latempératured’homogénéisation(Figure 2c).

Effet des conditions « post-émulsification » (tem-pérature, maturation). CommelemontrentlestravauxdeGrangeretal.(2003,2005b)etceuxdeMarquezetal.(2005),aprèsl’émulsification,laviscositéaugmentegénéralementavecl’abaissementdelatempératureetavec la maturation des émulsions (par exemple, unstockagependant24h à4°C).L’augmentationde laviscositéapparentepeutêtredueàdifférentsfacteurstelsqu’unevariationdelaviscositédelaphaseaqueuseelle-même,unchangementdelafractionvolumiqueducorpsdissout,uneaugmentationdelaconcentrationdegoutteletteset/ouunevariationdeleurtaille.

Enoutre,Boodeetal. (1991)ontmontré,surdescrèmeslaitières,quelatexturedescrèmespeutévoluerd’un état liquide à l’état de gel lorsqu’elles sontsoumisesàuncyclethermiquedecristallisation/fusion/recristallisation.Sugimotoetal.(2001)etMutohetal.(2001)ontmis enévidence lemêmephénomène surdescrèmesvégétalesetétabliunerelationentreletauxdesolide(SFC)delaMGdescrèmesaprèsl’étapedefusion et l’état solide ou liquide résultant.Ainsi, lestempératures induisant un SFC bas engendrent unesolidification de la crème. Par contre, la crème resteliquidelorsquelestempératuresd’expositionentrainentunpourcentagedeSFCnul.Cecisembleenconformitéavec les résultats d’Arboleya et al. (2005) qui ontmontréquelamicroviscosité(mesuréeparrésonanceparamagnétique électronique) à l’intérieur desgouttelettesd’uneémulsionhuiledepalme/eaudépenddelatempératureetqu’unetempératuredestockageendessousdupointdefusiondelaMGestcrucialepour

Figure 2. Relationsentrelaviscositéapparented’unecrèmeetlesconditionsdel’homogénéisation.Évolutiondelaviscositéenfonctionde:(a)lapression,(b)laconcentrationenMGet(c)latempérature(selonWalstra,1983)—Relations between the apparent viscosity of a cream and the homogenization conditions. Evolution of the viscosity as a function of : (a) pressure, (b) fat concentration and (c) temperature (according to Walstra, 1983).

15

10

5

15

10

5

15

10

5

1

a b c

0 100 200 300 0 10 20 30 0 40 60 80

60 °C

30 °C

70 °C

100 atm 200 atm

20%matièregrasse

20%matièregrasse

%Matièregrasse

10%

Pression Température (°C)

Viscositéη’

Viscositéη’

Viscositéη’


uneaugmentationdelamicroviscosité,enraisondelasolidificationdelagraisse.Parailleurs,lesrésultatsdeReiffers-Magnanietal.(1999)portantsurunmodèlesimplifiédecrèmesvégétales(20ou40%d’huiledesoja,9,8ou13%deprotéinesdelactosérum)ontmisen évidence au cours d’un traitement de chauffagede 25 à 80°C, que leur comportement rhéologiquedéterminé aumoyen de la technique de cisaillementoscillantestcomprisentreceluid’ungelpolymériqueetd’ungeldeparticules.

2.3. Stabilité

Plusieursétudesontmisenévidencelesmécanismestraditionnelsdedéstabilisationphysiquedesémulsionsdans les crèmes aussi bien végétales (Mutoh et al.,2001; Sugimoto et al., 2001;Granger et al., 2003;Granger et al., 2005b; Koupantsis et al., 2009) quelaitières (Boode et al., 1993a; Bazmi et al., 2007;Vanderghem et al., 2007; Bazmi et al., 2008). Lesprotéines laitières ainsi que les agents stabilisants(carraghénanes, agar, xanthane, alginate, etc.) sontlesingrédientsdelaformulationlesplusutiliséspouraméliorer la stabilité cinétique des crèmes. Ainsi,la stabilité au cours du temps est une caractéristiquefondamentale àvérifier car c’est l’undesparamètresqui garantit au consommateur un produit de qualitéconstanteetoptimale(Curt,1994;Tadros,2004).

Différentes méthodes peuvent être utilisées pourlacaractérisationdelastabilitécinétiquedescrèmes:actionde lagravité,mesuresdes teneursenmatièresgrasses et en eau, méthodes optiques, utilisation dela RMN, conductimétrie, etc. La méthode optiqueutilisantlalumièrerétrodiffuséeàbalayageverticalesttrèsutiliséeactuellementcarelleestrapideetefficace,et permet de comprendre les mécanismes physiquesimpliqués dans la déstabilisation des émulsions etd’aborder les aspects cinétiques de la déstabilisation(Curt,1994).

Paramètres liés à la formulationEffet du type et de la quantité de matière grasse.Towler(1982)arapportéquelacompositiondelaMGinfluence la stabilitédescrèmeset aobservéque lescrèmes végétales élaborées à partir d’huile de palme(richeenC16:0)oudepalmiste(richeenC12:0)sontgénéralement plus stables que les crèmes à base deMGL.Shamsi et al. (2002)ontpar la suite confirmécesrésultatsenrapportantquelescrèmesvégétalesonttendance à être plus stables que les crèmes laitières,notammentdanslesrégionschaudes.Lestempératuresélevéesinduisentprobablementauniveaudescrèmeslaitières(plusrichesenAGàcourteschaines)unSFCsusceptibledeprovoqueruneagrégationdesgouttelettesvia la coalescence partielle, comparativement auxcrèmes végétales élaborées avec des huiles saturées.

Parailleurs,Anihouvi(2007)amontrépourunmodèlesimplifiédecrèmesvégétales,quedescrèmesàbased’huiledepalmeoud’uneMGlauriquesontbeaucoupplus stables face au crémage qu’une crème élaboréedanslesmêmesconditions,maisàbased’unehuiledecolza(contenantplusde90%d’AGI).

En outre, une faible teneur enMG engendre unefaibleconcentrationengouttelettes,cequidéfavoriselacoalescencepartielleetdecefait,améliorelastabilitédelacrème(Thivilliers,2007).

Effet du type d’émulsifiant. Les protéines du lait(protéinessolubles,caséines)sont largementutiliséespour améliorer la stabilité cinétique des crèmes(Dalgleish,1997).Eneffet, laprésencedesprotéinesautourdesgoutteletteslipidiquesaméliorelastabilitéfaceàlacoalescence2etàlafloculation3etce,parlebiais des interactions répulsives électrostatiques etstériques,qui contribuentàmaintenir lesgouttelettesdansunétatdisperséenlimitant leurrapprochement.L’efficacitédelastabilitédépenddutypedeprotéineutilisédanslaformulationainsiquedescaractéristiquesbiochimiquesdelaphasedispersée(pH,forceionique,etc.)quiimpactentlastructuredesprotéines(Grangeret al., 2005b;Lepoudèreet al., 2010).Lesprotéinessériques, caractérisées par une plus faible activitéinterfaciale, à cause de leur structure globulaire,formentunfilminterfacialfin,etdecefaitstabilisentmoinsbienlescrèmes,quelescaséinesquiformentunfilmplusépaisautourdesgouttelettes(dufaitdeleurstructuremicellaire)(Lepoudèreetal.,2010).

Par ailleurs, la présence dans la formulationd’émulsifiantsdefaiblepoidsmoléculaire,enplusdesprotéines,entraineleplussouventunedéstabilisationdescrèmesquipeutsemanifesterparunefloculation,unecoalescenceouunecoalescencepartielleencasdeprésencedecristauxlipidiques.Leurprésencecréeenfaituneinstabilitédel’interfaceàtraversladésorptiondes protéines de la surface des gouttelettes (Davieset al., 2000). Ainsi, les tensioactifs non ioniques(tweens,estersdesucrose,etc.)sont,engénéral,plusefficacesquelestensioactifsioniques(MDG,estersdesorbitol,etc.)pourdéplacerlesprotéinesdessurfaceshydrophobes (Dalgleish, 1997): les tensioactifsioniques interagissent en général fortement avecles protéines pour former des complexes mixtes àl’interface huile/eau, ce qui limite une plus grandedésorptiondesprotéines(Chenetal.,1995).Deplus,la désorption des protéines est fortement liée à leur

2 La coalescence est la fusion irréversible de deux ou plusieursgouttelettesd’émulsionpourformerunegrossegoutteletteuniqueaprèsunerupturedesfilmsinterfaciaux.3Lafloculationestuneassociationdedeuxouplusieursgouttelettesd’émulsion pour former un agrégat au sein duquel chaquegouttelettegardesonindividualité.


stabilité conformationnelle; les protéines flexibleset désordonnées comme les caséines, ayant uneplusgrandecapacitéàadapterleurconformation,résistentmieuxàladésorptionquelesprotéinescompactesetglobulairestellesquelesprotéinessériques(Schorsch,2007; Croguennec et al., 2008). Le contrôle de ladéstabilisationdesfilms,initialementprotégéspardescouchesprotéiquesparajoutdetensioactifs,estmisàprofitdanslaformulationdecertainstypesdecrèmestellesquelacrèmeChantillyoulacrèmeàfouetter.Cetype de produits requiert en effet une déstabilisationcontrôlée du film pour favoriser la coalescencepartielle, ce qui est nécessaire pour la réussite del’opérationdufoisonnement(Schorsch,2007).

Effet du type de stabilisant. Les principaux agentsstabilisantsutilisésdanslaformulationdescrèmesontétédéjàdiscutés.Ilssontessentiellementconstituésdepolyosides.SelonlestravauxdeLeal-Calderonetal.(2007), lespolysaccharidescontribuentà l’inhibitionducrémage4descrèmesetdelaséparationdephasesau cours du stockage sans agitation, à travers larégulationdelarhéologiedufilmdelaphasecontinuelocaliséentre lesgouttelettes lipidiques.Parailleurs,selon le pH dumilieu et la nature du stabilisant, lastabilitédelacrèmepeutêtrerenforcéeoufragilisée.En effet, Surh et al. (2006) ontmis en évidence surune formulation simplifiée de crèmes végétales(10% huile demaïs, 1% caséinate de sodium) quela présence de la pectine faiblement ou fortementméthoxyléeaméliore significativement la stabilitéaucrémage aux pH4 et 5; par contre, elle déstabilisefortement la crème aux pH6 et 7 (floculation pardéplétion).LagrandestabilitéaucrémagenotéeauxpH4 et 5 serait probablement liée à l’adsorptionde la pectine sur la surface des gouttelettes, dont lecorollaireestl’accroissementdesforcesderépulsionsstérique et électrostatique entre les gouttelettes. Parcontre,enl’absencedepectine,lacrèmeprésenteunefortestabilitéaucrémageauxpH6et7etunemoindrestabilitéauxpH4et5.Parailleurs,Koupantsisetal.(2009) ont rapporté, toujours en utilisant unmodèlesimplifiédecrèmevégétale(10%huiledemaïs,1%protéinesdelactosérum),quelastabilitédescrèmesàlafloculation,aucrémage,etdansunemoindremesureàlacoalescence,dépendfortementdelaprésencedelaCMCetdesinteractionsprotéine-polysaccharideenfonctiondupHdumilieu.

Effet de la température. Comme il a été montréprécédemment, la température, tant au cours du

stockage que de la maturation, peut entrainer desmodifications granulométriques, dont l’intensitévarieaveclaformulation,etparconséquentaffectelastabilitéphysiquedescrèmes.Parailleurs,commedanstouteémulsion,uneélévationde la températurede lacrèmeintensifiel’agitationthermiquequimultiplielescollisions,rendantainsiplusprobableslesoccasionsdecoalescence(Canselieretal.,2004).Enoutre,lorsquelesémulsionsàbasedeprotéinessontsoumisesàuneélévationdetempérature(pasteurisation,stérilisation),les protéines tendent généralement à s’agréger et àengendrerlafloculationdesgouttelettes(Leal-Calderonetal.,2007).Ilestimportantdesignalerquelesprotéinessériques sont plus thermosensibles que les caséines(Lepoudère et al., 2010). La β-lactoglobuline, parexemple,sedénaturepourdestempératuressupérieuresà73°C(Blecker,1998).

D’unautrecôté,unediminutionde la températureengendrelaformationdecristauxlipidiquesquipeuventêtre à l’origine de l’avènement de la coalescencepartiellesuiteàlafragilisationdelamembraneautourdesgouttelettes lipidiques.L’hypothèsede l’influencede la cristallisation sur la résistance des gouttelettesauxchangementsphysiquesdans lesémulsionshuile/eau en général et dans les crèmes, en particulier, estfortementsoutenue(Boodeetal.,1993a;Boodeetal.,1993b).Plus spécifiquement,Daviesetal. (2000)ontrapporté que l’augmentation du taux de la matièregrassecristalliséefavoriselacoalescencepartielledesgouttelettes;ilsmettentaussienexerguel’importancedelatailleetdelaformedescristaux.

Par ailleurs, comme évoqué précédemment,l’application d’un cycle thermique de cristallisation/fusion/recristallisation peut induire une augmentationde la taille des gouttelettes des crèmes qui affectenégativement leur stabilité; une solidification parcoalescencepartielleestalorsinvoquée(Mutohetal.,2001;Sugimotoetal.,2001;Thivilliers,2007).

2.4. Aptitude au foisonnement et stabilité des crèmes foisonnées

Lespropriétésphysiques(tailledegouttelettes,viscosité,stabilité) des mix utilisés pour élaborer des crèmesfoisonnéesontun impact significatif sur leuraptitudeaufoisonnementainsiqueleurstabilitéetleurtexture(Stanleyetal.,1996).Commedémontréprécédemment,lespropriétésphysico-chimiquesdescrèmesdependent,quantàelles,fortementdelaformulationetduprocédé.Nous mettrons l’accent, dans ce qui suit, sur lesparamètresdeformulationetprincipalementsurlaMG,qui influencent le plus le foisonnement et la stabilitédesmousses.Pourcefaire,nousdévelopperonslecasparticulierdescrèmesfouettéesdetypeChantilly,oùlaMGjoueunrôleessentiel.Leseffetsdesconditionsdefoisonnementserontégalementabordés.

4Lecrémageestunemigrationascensionnelledesgouttelettesd’émulsionsousl’effetdelagravitéenraisondeladifférencededensitéentrelaphasedisperséeetlaphasecontinue.


Paramètres liés à la formulationEffet du type de MG. La présence de cristaux deMG est essentielle à la fabrication des émulsionsfoisonnées.Eneffet,Anihouvi(2007)amontrédanslecasd’uneformulationsimplifiéedecrèmesvégétalesqu’ilestimpossible,danslesconditionshabituelles,defoisonner une crème à base d’huile de colza commeseule MG, ne contenant de ce fait aucune fractionsolide.Au contraire, dans lesmêmes conditions, lescrèmesàbased’huiledepalmeoud’uneMGlauriquequi elles, contiennent une quantité significative deMG solide, incorporent correctement de l’air dansleur structure. La nécessité d’avoir des cristaux deMG pour réussir un foisonnement s’explique par lefait qu’ils constituent des sites d’interaction entreles gouttelettes (Figure 1): ces cristaux dirigent lacoalescence partielle aumoment du foisonnement etdoncfavorisentlaformationd’unréseaudegouttelettesinterconnectées (VanAken, 2001; Schorsch, 2007).Enoutre,selonRiaublancetal.(2005),danslecasdescrèmes laitières, le taux de foisonnement augmenteaveclateneurenMGsolidedelaphasedispersée,maisévolue trèspeuàpartird’unevaleurseuil (autourde20%desolide)pouratteindresonmaximumpouruntauxdesolideautourde60%.

Par ailleurs, dans les crèmes laitières foisonnéesoù la teneur enMG est forte (30-40%), comme lescrèmes Chantilly, la stabilité cinétique des bullesd’air est assurée simultanément par la présence degouttelettes aux interfaces de bulles d’air et par laformationd’agrégats deMG interconnectés entre lesbullesd’air(Schorsch,2007).Remarquonscependantque les conditions de formation de ces agrégats,attribuéesaubattageetaucisaillementqu’ilfaitsubiraux gouttelettes, ne sont pas encore bien élucidées.Néanmoins,ilestutiled’indiquerquel’étatduréseaucristallinetdesaconnectivité,quiassurentlastabilitédesmousses,dépendentengrandepartiedelanaturede la MG, de la vitesse de refroidissement de lacrèmeaprès l’étapedepasteurisation,mais aussidesconditionsdematuration(Riaublancetal.,2005).

Enoutre, les formespolymorphiquesdescristauxde MG peuvent également avoir une influence surl’aptitudeaufoisonnementetlastabilitédesmousses.CheMan et al. (2003) ont rapporté que les cristauxde type β’ sont plus appropriés pour l’élaboration etla stabilisation des mousses. Selon ces auteurs, cescristaux,souventdepetitetailleetenformed’aiguille,croissentsimultanémentetformentunréseaucristallinavec une large surface, capable de retenir une plusgrande quantité de MG liquide dans leur structure,favorisantégalementuneplusgrandeincorporationdegaz.

Comparées aux crèmes laitières, certainesformulations de crèmes végétales, plus particuliè-rement celles utilisant des MG lauriques ou de

l’huile de palme, présentent demeilleures propriétésde foisonnement et une plus grande stabilité aprèsfoisonnementlorsquelestempératuresdestockagesontélevées(20à40°C)(Nesaretnametal.,1993;Berger,1998;Shamsietal.,2002).Shamsietal.(2002)ontparailleursindiquéquelateneurenAGI,particulièrementcelui de l’acide oléique, influence positivement lastabilité des mousses en travaillant sur des crèmesvégétales formulées àpartir demélangesd’huilesdepalme(richeenC16:0etC18:1)etdepalmiste(richeenC12:0).CetteinfluencepositivedelateneurenAGIdesMGsembleêtreégalementconfirméeparBazmietal.(2007)surdesmousseslaitièresdeformulationindustriellepréparéesàpartirdelaMGLseuleouenmélange(2/1poidspourpoids)aveclafractionoléiqueoulafractionstérique.Enoutre,lescrèmesvégétalespeuvent présenter une stabilité à des cycles chaud etfroidetoffrent,danscertainscas,lapossibilitéd’êtretravaillées à l’avance. Elles peuvent présenter lapropriétéderésistanceàlacongélation,caractéristiquetrèsrecherchéedanslafabricationdescrèmesglacées(Richard,2005).

Effet du type d’émulsifiant. Dans la formulation descrèmesfouettées,outredesprotéines,lesémulsifiantsdefaiblepoidsmoléculairesontutiliséspourassurerunedésorptiondecelles-ciaucoursdelamaturation.Cettedésorptiondesprotéinesparlesémulsifiantsdefaiblepoidsmoléculaireestnécessairepourinduireundébutdedéstabilisationdesgouttelettes,envuedecontrôlerle niveau de coalescence partielle nécessaire pour laréussitedu foisonnement et la stabilisationultérieuredes bulles de gaz (Stanley etal., 1996; VanAken,2001). Les protéines désorbées des interfaces huile/eaudiffusent rapidementaux interfacesgaz/eaupourassurerlastabilitéàcourtterme,enparticulierlorsdufoisonnement. Les micelles de caséine sont les plusimpliquéesdanscettestabilitéàcourtterme,dufaitdeleurplusgrandecapacitéàadapterleurconformation(Schorsch,2007).Lesprotéinessériquesinterviennent,quant à elles, dans la stabilisation à long terme (aucoursdustockage)descrèmesfouettéesallégées,maiscettestabilisationcinétiqueestmoinsefficacequecelleassurée par le réseau de gouttelettes interconnectées(Dalgleish,1997;Schorsch,2007).

Effet du type de stabilisant.L’additiondestabilisants,tels que les polysaccharides, dans la formulationaugmentelaviscositédelaphaseaqueusedesmixetpermet de limiter après foisonnement, le phénomènede drainage des mousses (Vega et al., 2005). Lanaturedesstabilisantsutiliséspeutégalementaffecterles performances au foisonnement des crèmes.Anton etal. (2005) ont, par exemple, montré desdifférences dans les capacités de foisonnement ainsique la répartitionde tailledesbullesd’air auniveau


deformulationindustrielledemousseslaitièresdetypeChantilly, préparées à partir de différents mélangesd’hydrocolloïdes.

Paramètres liés au procédéEffet de la pression d’homogénéisation. La pressiond’homogénéisation affecte aussi bien la stabilitéque la texture finale des crèmes. Selon Schorsch(2007), une pression d’homogénéisation trop hauteentraineunedéstabilisationdel’émulsion,àmoinsdereformulerlesystèmedefaçonadéquate,parexemple,en diminuant le taux protéique. Elle entraine aussid’autresrépercussionsnégativescomme,parexemple,unemoindreaptitudeaufoisonnementetunestabilitéréduite des mousses (Schorsch, 2007). La figure 3 donneuneparfaiteillustrationdel’effetd’unepressiontrop élevée sur la texture d’une crème foisonnée detypeChantilly.Lamousseobtenueàpartirdelacrèmehomogénéiséeavecunepressionde150barsprésenteune structuremoins bien aérée et une texturemoinsfermequitientdifficilementdansunecuillère,alorsquelamousseélaboréeaudépartdelacrèmeémulsionnéeà 100bars présente les caractéristiques recherchéespour une mousse classique (bonne stabilité, texturebienferme,etc.).

Effet des conditions de foisonnement.Lesconditionsdefoisonnement,àsavoirletypedefoisonneur(Labbafi

et al., 2005), la durée du foisonnement (VanAken,2001),maisaussilatempérature(Stanleyetal.,1996;Shamsietal.,2002;Schorsch,2007)sontconnuspourleurseffetssurletauxdefoisonnementetlastabilitédesmousses.Une température inférieure à 10°C estgénéralement recommandée pour réaliser l’opérationdefoisonnement,alorsqu’unetempératureplusélevéeentraineuneteneurenMGliquidesupérieure,cequiest défavorable au foisonnement (Riaublanc etal.,2005).

Parailleurs,l’applicationd’uncyclethermiquedefusion partielle/cristallisation aux crèmes foisonnéespermetd’augmenterconsidérablementleurfermetéetd’améliorerleurstabilitéphysiquedansletemps.Cetteconsolidationdesmoussesestgénéralementattribuée,comme dans le cas des crèmes non foisonnées,à l’augmentation de la connectivité du réseau degouttelettes,dufaitdel’accentuationduphénomènedecoalescencepartielleàlasuitedutraitementthermique(Riaublancetal.,2005).

3. CONCLUSION

Cetteétudebibliographiqueapermisdefairelepointsurl’influencedesdifférentsparamètresdeformulationetdeprocédésurlespropriétésphysico-chimiquesdescrèmes,ensefocalisantparticulièrementsurlescrèmes

Figure 3.Impactdelapressiond’homogénéisation(P)surlatextureetlastabilitéd’unemousselaitière;photosdemousse(selonSchorsch,2007)—Impact of homogenization pressure (P) on the texture and stability of dairy whipped cream; pictures of dairy whipped creams (according to Schorsch, 2007).

Impact de la pression d’homogénéisation

Texture et stabilité satisfaisantes Texture et stabilité non satisfaisantes

P1 = 100 bar P1 = 150 barParamètres de formulation constants

Lait Crème Surcre Xanthane, gomme de guar E472b


végétales.Ilapparaitquelesconditionsd’émulsification,lechoixdesingrédients(tantprotéiquesquelipidiques)utilisésdanslaformulation,ainsiquela température,influencent les propriétés finales des crèmes.Cependant,peudedonnéesexistentdanslalittératuresur les crèmes végétales contrairement aux crèmeslaitières,dufaitquecedomaineestassezrécentetquecesconnaissancesconstituentsouventun«savoir-fairetechniquesecret»industrielpeudiffuséauniveaudespublicationsscientifiques.Néanmoins,ilapparaitquelescrèmesvégétalespeuventconduireàdenouvellespropriétés technofonctionnelles.Ainsi, la résistanceàla congélation pouvant conférer une grande stabilitéauxcrèmesglacéesenestunexemple.Ellespeuventégalementprésenterunestabilitéenliaisonchaudeoufroide,cequiestunavantageconsidérable,puisquecescrèmes peuvent être utilisées indifféremment dans lapréparationdeplatschaudsoufroids.

Si les crèmes végétales peuvent apporter denouvelles fonctionnalités et montrer des propriétéstexturales comparables voire plus intéressantes quecelles des crèmes laitières (Nesaretnamet al., 1993;Berger, 1998; Carr et al., 2005), il n’en demeurepas moins qu’elles peuvent présenter des défautssensoriels,notammentpar rapport à leurgoutet leurodeur, même parfois après l’ajout d’arômes (Shimet al., 2004 ;WanRosnani et al., 2008). Par contre,lescrèmes laitièrescontinuentd’êtreappréciéespourleur sensation en bouche agréable, leur gout et leurodeur en raison de leurs fortes proportions enAG àcourtechaine(Croguennecetal.,2008).Bienquelescrèmes végétales élaborées avec des huiles saturéesse positionnent comme des alternatives sérieuseset intéressantes aux crèmes laitières foisonnées (dufait du rôle essentiel des cristaux lipidiques dansle développement de leurs propriétés), les crèmesvégétales à base d’huiles liquides contenant dessels solubles dans la formulation, préparées selonla technologie d’émulsions doubles E/H/E, peuventégalement constituer une alternative potentielle desubstitutiondescrèmes laitières foisonnées.Eneffet,Marquezetal.(2010)ontmontréqu’ilestpossibledemodulerlaconsistancedecescrèmes(dépourvuesdecristauxdeMG),enagissantsurlaconcentrationetletypedesel,laconcentrationdel’émulsifiantlipidique,lateneurenhuileetlepourcentagedephaseaqueusedispersée.

Enfin,lemarchédescrèmesévoluantdefaçonfortdynamiqueetdevenantdeplusenplusspécifiqueparrapport aux propriétés attendues des crèmes, il y anécessitéaujourd’huidedétermineretdecomprendrelesvoiestechnologiquesquipermettentd’obtenirdespropriétésmaitriséesetadaptéesauxapplications,afinde pouvoir être en mesure de répondre aux besoinsactuelsetfutursdesconsommateursoudesindustriels.Dans ce contexte bien particulier, des recherches

doivent être menées sur les crèmes végétales afind’approfondir les connaissances sur l’influence de laMG et d’autres ingrédients (protéines, émulsifiantsde faible poids moléculaire, stabilisants) et de leursinteractions (protéines-protéines, protéines-MG,protéines-eau, etc.) sur les propriétés finales descrèmes; en effet, les interactions entre les différentscomposants impliqués dans l’organisation structuraledes crèmes provoqueraient des modifications deleurs propriétés texturales et organoleptiques. Lesaméliorations actuelles et futures des propriétés descrèmes passeront alors par une meilleure maitrisede ces systèmes tant au niveau microscopique(morphologiedescristauxdeMG)quemoléculairevialacompréhensiondes interactionsentre lesdifférentsingrédients (MG, protéines, émulsifiants de faiblepoids moléculaire, etc.) aux interfaces et au sein dechaque phase. Les spectroscopies infrarouge et defluorescence,parmid’autres,pourraientalorsapporterdes informations pertinentes permettant d’expliquerin fine les interactions qui peuvent avoir lieu entrelesdifférentscomposantsetdeleursinfluencessurlastabilité, le comportement rhéologique ainsi que lespropriétéstexturalesetorganoleptiquesdescrèmes.

Liste des abréviations

AG:acidesgrasAGI:acidesgrasinsaturéAGS:acidesgrassaturéCMC:carboxyméthylcelluloseDG:diglycérideÉmulsionH/E:émulsionhuile/eauÉmulsiondoubleE/H/E:émulsioneau/huile/eauG’:moduleélastiqueG’’:modulevisqueuxGMO:glycérolmono-oléateGoutteletteE/H:goutteletteeau/huileHCH:huiledecocohydrogénéeHCR:huiledecocoraffinéeHPR:huiledepalmeraffinéeMG:matièregrasseMGL:matièregrasselaitièreMGV:matièregrassevégétaleMDG:mono-diglycéridePFL:protéinesfonctionnellesdulaitPLE:poudredelaitécréméSFC:solid fat content(tauxdesolide)RMN:résonancemagnétiquenucléaire

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