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Royaume du Maroc
Université Hassan II
Faculté des sciences
Aïn Chock, Casablanca.
Élaboré par : Professeur Abdelaziz EL AMRANI
I- Introduction à la chimie Alimentaire.II- Composition chimique des aliments.1 ) L’eau des aliments.
a- Teneur en eaub- Humidité relativec- Activité de l’eaud- Effets de l’activité de l’eau sur la stabilité des aliments
2) Les composés organiques :a- Les lipidesb- Les protidesc- Les glucides
3) Les composés minéraux4) Les antinutriments5) Les facteurs de variationIII Propriétés physico-chimiques des aliments.
1- L’acidité et le pH.2- Les indices :
Indice d’acidité.Indice de formol.Indice de saponification.Indice d’iode.
IV- Les additifs alimentaires et auxiliaires technologiques.
1-Les colorants2-Les conservateurs3-Les arômes4-Les antioxydants5-Les émulsifiants 6-Les édulcorants7-Les épaississants & Les gélifiants8-Les séquestrants9-Les stabilisants
Introduction générale.La science des aliments est une branche interdisciplinaire impliquant en premier
lieu, la chimie, la microbiologie, lřingénierie et la biologie.La chimie des aliments, discipline importante de la science des aliments, traite
la composition et les propriétés physico-chimiques des aliments et les changements physico-chimiques quřelles subissent durant leur traitement ou après leur entreposage.
La science des aliments est intimement liée à la chimie, à la biochimie, à la botanique, et à la biologie moléculaire.Chimie des alimentsLa chimie des aliments a pour objectifs principaux :1/ dřétudier la composition des ingrédients et des matières premières brutes ou transformées par les industries alimentaires et biologiques2/ de connaître les caractéristiques physiques et physico-chimiques des constituants des matériaux alimentaires.3/ de comprendre les modifications subies par ces constituants pendant la fabrication ou la conservation, afin notamment de mieux les maîtriser4/ dřanalyser les mécanismes physico-chimiques essentiels à lřœuvre dans toute la transformation industrielle, avec pour objectif de prévoir des conditions opératoires optimales qui pourront être prises en compte par le génie des procédés et les diverses technologies5/ dřévaluer la qualité des aliments sous tous ses aspects : innocuité, valeur nutritionnelle, propriétés sensorielles, valeur dřusage6/ dřétudier les comportements alimentaires des consommateurs et la relation homme/ aliment7/ de fournir les informations nécessaires à la gestion de la qualité.
Ch.1 : Composition chimique des aliments.
Objectif :La connaissance des aliments, leur composition et les fonctions qui les caractérisent.
Généralités :Définition :
* Lřaliment est une denrée comportant des nutriments donc nourrissante susceptible de satisfaire lřappétit et être acceptée comme aliment dans la société
* Sur le plan chimique, les aliments sont des molécules complexes qui participent à de nombreuses réactions. cette participation entraîne des variations sur le plan chimique et physique.
Qualité d’un aliment :Pour apprécier les qualités dřun aliment, une denrée alimentaire doit remplir les fonctions
suivantes : Fonction physiologique : la denrée doit nourrir, ce qui sřexprime par la valeur nutritionnelle
dont son apport en : eau, protides, lipides, glucides, vitamines, minéraux… Fonction psychosensorielle organoleptique : la denrée doit exciter la sensation gustative,
odeur, elle doit se faire désirer par lře consomateur.Fonction ethnico-culturelle : elle doit être dřune valeur symbolique dřordre social et dřune
valeur économique raisonnable et ne contient pas de substance indésirable.
La denrée ne doit pas être accompagnée dřadditifs dangereux ( pesticides, …).
Nature des aliments :
Nature physique : elle se rapporte à des caractéristiques de couleur, goût,
texture, odeur, saveur et flaveur.Nature chimique : elle se rapporte à la possibilité de se transformer par
des réactions chimiques : au moment de la préparation des aliments (cuisson, grillade,…).
Composition des aliments :Tous les aliments sont composés de six principales catégories de
nutriments : eau, protides, lipides, glucides, vitamines, sels minéraux (appelés minéronutriments).
Les groupes alimentaires :Tous les aliments sont regroupés selon leur teneur en nutriments : Lait et produits laitiers : riches en lipides et protides dřorigine animale,
Ca, P, Vitamine A et en faible teneur le Vitamine D.Viandes, poissons et œufs : protides dřorigine animale, Fe (sauf en
poisson), P, I, Vitamines A et D.Légumineuse : riche en protides dřorigine végétale ( quantité inférieure à
celle des protides animales), Vitamine B, P, Fe, Amidon et fibres alimentaires (cellulose).
II- L’eau des aliments :Introduction :
-L'eau est le composé le plus important de la plupart des aliments,-l'eau est essentielle à la vie; elle est régulateur de la température du corps
humains, et transporteur des nutriments et des déchets et elle est un agent facilitant le comportement dynamique des enzymes .
Dans les produits alimentaires, l'eau se présente sur différentes états :l'eau libre .L'eau adsorbée en surfaceL'eau fortement adsorbée : intimement liée au composants biochimiques dont
elle ne peut être séparé que par des techniques très sévères (étuvage, ampoule U.V ou IR : en four micro-onde, qui ne détruit par les vitamines et nřaltère pas les composants par son énergie faible).
Les aliments frais contiennent de grandes quantités d'eau, il est donc nécessaire (pour une longue durée) d'utiliser un moyen de conservation efficace pour pouvoir les stocker pour une longue durée.
- Dans le cas des aliments transformés, il est souvent necessaire de réduire leur teneur en eau au maximum.
La teneur en eau dans les aliments est variable, et le tableau suivant montre son importance dans certains aliments.
Tableau 1: La teneur en eau dans les aliments.
Aliments Teneur % en
eau
Aliments Teneur en eau %
Lait (solution)
Lait poudre
Viande rouge (bœuf)
Viande blanche (poulet)
Poissons
Œufs
Farine, riz
Pâtes alimentaires
Légumineuses
87
4
50 à 70
74
65-81
73
10 à 13
12
10 à 12
Pomme de terre
Carotte
Orange, pomme
Banane
Miel
Confiture
Amandes
Mais
75 à 80
12
90 à 95
74 à 80
20%
28
4 à 7
10
Remarque :
Les aliments à haute teneur en eau ne se conservent pas pour une longue durée. Certains fruits frais contiennent de 86 à 90 % d'eau (citron, orange, pomme, pêche . . .) ou > 90 % (pour le melon ou pastèque . . .).
La teneur en eau dans les viandes dépend de la teneur en protides, si la teneur en eau augmente alors la quantité de protides diminue.
•Signification de l'eau dans les aliments :
Les propriétés physico-chimiques de l'eau sont exceptionnelles comparés à celles des autres solvants : hexane, CH4, NH3, HF, HCl, . ., et sont importantes dans l'IAA (les Industrie Agricoles et Alimentaires).
Ces propriétés sont liées à des opérations de technologie des aliments, et sont liées également à des changements d'états (Fusion, ébullition), des chaleurs latentes de changements d'états très élevés.
Ces propriétés sont importantes pour la congélation, le séchage,… L'eau est un milieu dispersant (solubilité des constituants hydrophiles), et possède une mobilité plus accrue dans les produits alimentaires comparée à d'autres liquides (huiles par exemple ).
Lors du chauffage des aliments pour la cuisson, ou tout autre opération de concentration, des réactions de dégradation des nutriments sont accélérées à haute température et ralenties au fur et à mesure que l'humidité est réduite.
Les propriétés qui relèvent de la stabilité chimique des aliments sont liées à l'aptitude de l'eau à réagir comme solvant et interagir avec les autres composants de l'aliment.
Humidité :
La détermination de l'humidité est importante, c'est l'une des techniques les plus pratiquées, car la teneur en eau influe sur la qualité des aliments.
par exemple, des grains de blé contenant assez d'eau sont susceptibles de se détériorer, et des variations même minimales, de la teneur en eau dans les céréales sont responsables de la pourriture de l'aliment.
Donc, plus l'humidité est élevée plus le produit est apte à se détériorer (mycotoxines, aflatoxines).
•Rôle chimique de l'eau dans les aliments :
-Solvant à tous les niveaux d'humidité (sauf lorsqu'elle est très faible)
-Milieu de réactions chimiques.
-Réactif à tous les niveaux d'humidité : hydrolyse des lipides, des protides, des sucres . . .
-Antioxydants à humidité faible : l'eau agit par hydratation des éléments minéraux (catalyseurs) en formant des liaisons avec des hydroperoxydes ou en fournissant des ions OH.
-Elle existe dans la structure intra ou intermoléculaire, ceci influence l'intégrité du produit alimentaire.-Ces différentes propriétés fonctionnelles de l'eau sont attribuées à des liaisons H
2) Teneur en eau :
La teneur en eau d'un produit alimentaire, s'exprime en masse d'eau (en %), rapportée :
- Soit à la masse totale de matière humide de l'échantillon :la teneur en eau = (mo-m1 / mo) x 100
avec :m0: masse en (g) de l'échantillon (prise d'essai) humide c-à-d masse
totale.m1 : masse en (g) de l'échantillon après séchage (matière sèche)
Teneur en eau = (mo-m1/m0) x 100.
Remarque :Lorsqu'un résultat de teneur en eau est donné, il est obligatoire de
préciser, si celui-ci est exprimé en matière humide ou en matière sèche .
3) Humidité relative : H.R (%)L'humidité relative de l'eau est définie comme étant le rapport :
avec :
P : pression de vapeur d'eau dans l'air à T°, l'air entourant l'aliment à la T°.
Po : pression de vapeur saturante d'eau, dans l'air saturé d'eau à même température T°.
4) Activité de l'eau :l'activité (ou son degré) de l'eau est une notion très importante puisqu'elle permet d'indiquer le domaine de développement de certains réactions
10010000
TTx
x
P
PHR
10,00
WW aX
X
P
Pa
* Règle générale :- les réactions chimiques se développent avec des activités d'eau assez faibles : aw : entre 0,1 et 0,4, ce qui correspond à une teneur en eau qui confère une stabilité maximale à l'aliment.- les réactions enzymatiques commencent à des niveaux de l'ordre de 0,5 à 0,7 pour aw.- La prolifération des levures et des moisissures vers 0,8 et celles des bactéries vers 0,9.
III- Méthodes de mesure de la teneur en eau des produits alimentaires :
La teneur en eau est mesurée lorsque l'équilibre (eau dans l’aliment eau vapeur) est atteint ( la masse de l'échantillon est constante).
a)Méthodes de mesure de la teneur en eau :La détermination de la teneur en eau est un paramètre essentiel pour l'évaluation et la maîtrise des risques d'altération lors du stockage d'une denrée alimentaire (nécessité commerciale et réglementaire).
Il existe diverses méthodes pour la détermination de la teneur en eau :
1 / Méthode par étuvage à température modérée (50 < T < 100°C) :
Elle est utilisée pour les denrées alimentaires solides (les autres substances volatiles autre que l'eau, sont négligeables).
2/ Méthode à effet thermique (méthode rapide : 2 à 15 mn) :Cette méthode est utilisée pour les températures T ≥200°C
Appareillage : * Four* Four micro-onde : la plus préconisée.* lampe IR
Le dispositif de pesée est une partie intégrante de l'appareil et permet une lecture discrète de la teneur en eau.
3/ Méthode d'étuvage à température relativement élevée (70 à 130°C) :
La précision des résultats dépend du mode opératoire :- prise d'essai - Température.- préparation de l'échantillon - durée.
a -4/ Méthode rapide pour le contrôle de fabrication :Elle est utilisée directement dans l'unité de production (exemple : minoteries
sur la chaîne de fabrication (réception de matières premières, contrôle des produits finis, . . .).
L'appareil de mesure donne une réponse presque instantanée (avec un minimum de manipulation).
Il existe également des capteurs permettant de déterminer l'humidité relative à l'équilibre ainsi que la teneur en eau.
a -5/ Méthode pour distillation :Cette méthode est utilisée pour la beurre, les huiles à grande teneur en lipides (
huiles essentielles et huiles alimentaires).Il s'agit de disperser la denrée alimentaire dans un solvant non miscible avec
l'eau (Toluène, Benzène, xylène, . . .) puis à porter le mélange à ébullition. La vapeur d'eau extraite, et celle du solvant sont condensés à l'aide d'un montage à reflux, puis recueillis dans un tube gradué (éprouvette par exemple), où l'eau et le solvant se séparent. La quantité d'eau extraite est mesurée directement sur l'éprouvette.
par simple lecture. VOHn OH 22
Conclusion :
La mesure de la teneur en eau est une opération difficile :Le choix de la méthode dépend de plusieurs critères :
Lřétat physique du produit alimentaire (liquide, solide, granulé ou non granulé).
La solubilité des produits dans certains solvants organiques (matière ou corps gras : huiles alimentaires, graisses animales et végétales, huiles essentielles).
Stabilité thermique du produit.
La facilité de la mise en œuvre et le coût de la méthode utilisée.
IV - COMPOSES ORGANIQUES :Introduction :
Avec lřeau, les composés organiques représentent la majeure partie des constituants chimiques des aliments : il sřagit de tous les composés renfermant lřélément chimique « C » tels que :LipidesGlucidesProtidesVitaminesComposés de couleur (colorants).Composés de flaveur (arômes…).
LIPIDES
1°) Classification des lipides alimentaires :
Les lipides simples : ce sont des esters d'acides gras avec des alcools, les plus importants sont les triglycérides, les monoglycérides, les esters de la vita A et de la vita D et les esters de cholestérol.
Les lipides composés : ce sont des produits complexes, qui contiennent d'autres groupements en plus d'un acide gras ou un alcool par exemple : les phospholipides utilisés comme émulsifiants. Ils contiennent en plus dans leur molécule de l'azote, du soufre . . .
Les dérivés de lipides : ce sont des substituants qui dérivent des lipides par hydrolyse tels que les acides gras et les vitamines liposolubles
2°) Les lipides alimentaires : (ils ont 3 fonctions principales dans les
aliments)Fonction culinaire par leur habilité de transporter des odeurs, de la saveur, et par leur contribution à la tendreté des aliments cuits.Fonction physiologique : leur contribution est importante à la structure des cellules.Fonction nutritionnelle :- Ils fournissent de l'énergie : 1g de lipide fournit 9 Kcal ou 38 Kj.- Ils fournissent de l'acide gras (acide linoléique) C18 : 2
Le terme lipide est utilisé pour désigner les graisses, les huiles et les composés d'acide gras. Les graisses sont des produits complexes dont les différents constituants jouent, de façon directe ou indirecte, un rôle énergétique, structural et fonctionnel.
Les graisses alimentaires sont dřorigine végétale ( huiles,…) et animale (beurre, fromage,…). Parmi les graisses dřorigine végétale, On distingue les huiles fluides qui sont liquides à 15°C (olive, tournesol, soja,
maïs, colza, arachide, les pépins de raisins, pépins de figues de barbarie,…) et les huiles concrètes sont des huiles solides à 15°C (lřhuile de palme, huile
de coprah =fabriquée à partir de lřalbumen séché de noisx de coco)Les graisses animales sont soit dřorigine laitière telle que le beurre,
le lait, fromage et la crème, soit apportées par les viandes et les poissons ou extraites des animaux terrestres( suif de mouton, suif de bœuf, saindoux de porc, la graisse dřoies et de canard), soit extraites des animaux marins (huile de sardine ou de saumon,…).
Les acides gras sont des acides le plus souvent monocarboxyliques :à nombre d'atome de carbone > 4- saturés ou non, généralement non ramifiés, parfois cycliques.- sont porteurs de fonctions, autres que la fonction carboxylique (-COOH) les
aminoacides par exemple : la longueur de chaîne des acides gras est définie par le nombre dřatomes de carbone et qui varie entre 4 et 32, dans la nature il est quasi généralement pair :
- les A.G. sont à chaîne courte lorsque le nombre de carbone C < 6.- Les A.G. sont à chaîne moyenne lorsque le nombre de carbone 6< C<14.- Les A.G. sont à chaîne longue lorsque le nombre de carbone C > 14
La numérotation des atomes de carbone se fait à partir de la fonction acide carboxylique (…- COOH).
3°) Types d'acides gras :Acides gras saturés : les acides gras naturels possèdent un nombre pair de carbone, ce qui résulte du mécanisme de leur biosynthèse à partir d'un composé à 2 atomes de carbone : "acétyl-coenzyme A", leur nombre d'atome de carbone varie de 4 (pour l'acide butyrique) à 32 (les cires) :
Les cires : ce sont des esters d'acides gras et d'alcool à chaîne longue : pour les mettre en évidence, il faut froidir lřhuile alimentaire.
Acides gras à chaîne droite :Formule brute : CnH2nO2 (n = nombre pair d'atome de carbone compris entre 4 à 32).Formule développée :
La chaîne carbonée de l'acide gras est "lipophile" alors que le groupement carboxylique COOH (polaire) est hydrophile.
Acides gras à chaîne ramifiée : la plupart de ces acides gras ne possèdent qu'une seule ramification.
COOHCHCHCHCHCH 22223 .....
Classification de quelque A.G :
C16H32O2 : acide palmitique.Si 4 < n < 10 : l'acide gras est dit butyreux Si 12 < n < 24 : L'AG fait partie des huiles animales ou végétales.Si 26 < n < 32 : L'AG est un constituant de cires (céride).
A température ambiante :Si n < 10 : L'AG se trouve à l'état liquideSi 10 < n < 12 : L'AG est à l'état solideSi n > 12 : l'A.G. est insoluble dans l'eau
● Acides gras insaturés : leur chaîne carbonée est droite et peut être
parfois ramifiée possédant une ou plusieurs doubles liaisons, d'où possibilité d'isoméries cis-trans.
* A.G monoéthylénique : Acide oléique (abondant dans l'huile d'olive 55% à 82%). La seule double liaison est entre C9 = C10 (C18H34O2) : C18 :1.
* A.G. diéthylénique : Acide linoléique : C18H32O2 : C18 :2.Il présent 2 doubles liaisons au niveau de C9 = C10 et C12 = C13, on la
dénomme C18 : 2 ; 2 à cause de nombre de double liaison (2).
• A.G polyéthylénique : (polyinsaturé) : acide arachidonique C26H40O3 il possède 4 double liaisons : C5 = C6 ; C8 = C9 ; C11 = C12 et C14 = C15.
- La teneur en lipides dans les denrées alimentaires est variable
C16
4°) Principaux constituants chimiques des corps gras :Acides gras saturés :* Acides courts caractéristiques des matières grasses laitières :Acide butyrique (acide butanoïque) C4H8O2 : 0 C4 : OAcide caproïque (hexanoïque) : C6H12O2 : 0 C6 : 0Acide caprylique (octanoïque) : C8H16O2 : 0 ou C8 : 0* Acides moyen : constituants principaux des huiles dites laurique :Acide caprique (décanoïque) : C10H20O2 : O ou C10 : OA. Laurique (dodécanoïque) : C12H24O2 : O ou C12 : OMyristique (Tétradécanoïque) : C14H28O2 : O ou C14 : O * Acides lourds (longs)A palmitique (hexadécanoïque) : C16H32O2 : O ou C16 : OA. Stearique (octadécanoïque) : C18H36O2 : O ou C18 : O
Le premier est abondant des huiles végétales, le 2nd est présent à côté du palmitique dans les H.G d'origine animale en quantités équivalentes.
L'Acide stéarique est présent dans les huiles hydrogénées.* Acides très longs :
- Acide aractique : C20H40O2 : O (C20 : O)- Acide béhénique : C22H44O2 : O (C22 : O)- Acide lignocérique : C24 HO2 : O (C24 : O)- Acide cérotique : C26H52O2 : O (C26 : O)
présents en faibles proportions dans quelque corps gras végétaux.
Acides monoénique : (C=C)- Acide oléïque : C18 : 1 ou CH3-(CH2)4-CH=CH-(CH2)17-COOH
* Acides polyéniques : ces acides sont représentés dans les corps gras par 2 acides majoritaires : acide linoléique C18 : 2 et acide linolénique - C18:3.
* Acides polyinsaturés
b) Les Stérols :La teneur en stérol représente un intérêt particulier au niveau
du contrôle des huiles alimentaires. Dans lřhuile dřolive par exemple il doit y avoir de 80 à 260mg de cholestérol par 100g de matière grasse. Lřhuile dřolive vierge contient environ 0.5% à 1.5% de matière insaponifiable (stérol).Extra vierge : très bonne qualité et contient moins de 1% dřacidité du point de vue acide gras libre.Vierge : moins bonne que lřextra vierge, contient de 1 à 2% dřacidité.Huile de combustion : 5% dřacidité , nřest pas destinée à la consommation.
cholestérol : C27H46O Sistostérol : C29H50Ocampestérol : C22H42O Brassicastérol : C22H44OStigmastérol : C29H48O isofucostérol, spinustérol,
ergostérol C22H48O.Ce sont des composés tetracétiques comportant le plus souvent 27, 28 ou 29 atomes de carbone.Les stérols constituent une fraction importante de l'insaponifiable (30 à 60%). Les graines animales contiennent un stérol unique ou largement prépondérant > 98 % : cholestérol.c) Les Cérides :* Cires naturelles : esters d'acides gras et de monoalcools aliphatiques. Les cires sont présents aussi bien dans les lipides animaux & végétaux, chez les animaux marins; les cires sont abondants chez les végétaux, les cires naturelles contribuent à la formation de pélicules protectrices des graines et des fruits contre les ravageurs externes.
A/. LES LIPIDES :
aliment lipide A.G saturés
C8 C18
A.G
insaturés :C18 :1
A.G
essentiels :
C18 :2
Huile de mais 100 13 26 55
Huile de
tournesol
100 11 14 à 24 65 à 70
Huile de soja 100 14 25 50
Huile de colza 100 8 18
Huile
d’arachide
100 21 17
Huile d’olive 140 15 16
Huile de noix 1000 10 15
Huile beurre 23 67 30
Huile de
margarine
23 12 32
* Composition en A.G de la matière grasse lactique (lait)
Nature % AG totaux Nature % AG totaux
C4
C5
C6
C7
C8
C10 : 0
C10 : 1
C12: 0
3 - 4
< 0,5
2-3
< 0,5
1 - 6
2 à 4
<0.4%
3 à 4
C12 : 1
C14 : 0
C12 : 0
C16 : 0
C17 : 0
C18 : 0
C18 : 2
< 0,3
9 à 12
3 à 4
23 à 32
1 - 2
13
29
2
La composition en A.G, du lait, est variable selon, la race, la saison et les alimentationsLes A.G palmitique (P) et oléique (O) représentent la A.G majeurs du lait.
Composition en A.G des graines végétales :
A.G Palme Coprah Palmiste Beurre du
Cacao
C6
C8
C10
C12
C14
C16 : 0
C16 : 1
C18 : 0
C18 : 1
C18 : 2
C20 : 0
-
-
-
1,2
0,8 - 46
41,1 - 59,3
0,5
3,7-
26 - 53
1,7 - 10
1
0,2 - 1,2
6,1 - 9,2
5,1 - 6?2
44 - 54
14,8 - 21,3
8 - 11,9
-
2 - 5,1
11 - 17
2 - 5
-
0,2
2,5-4,0
2,5 - 3,8
42 - 51
14,3 - 17
7,9 - 11
-
32 - 35
33 - 34
2,5 - 3
-
-
-
-
-
-
25 - 29
0,8
30 - 41
45 - 50
4 - 5
1
Composition en A.G dans des huiles de poissons :
A G Huile de sardine Huile de foie de morue
C14 : 0
C16 : 0
C18 : 0
C20 : 0
C22 : 0
4 - 7
25 - 31
22 - 28
14 - 18,5
15 - 20
2,9 - 14,8
18,6 - 24,7
22,5 - 32,6
18 - 21,8
22,5 - 26,5
5°) Solubilité des lipides :- Les mono, et les diglycérides, sont plus soluble que les triglycérides.- La présence des liaisons doubles dans les A.G favorise la solubilisation et dans ce cas, le lipide est plutôt sous forme liquide (il est plus soluble)- La solubilité peut-être influencée par la conformation géométrique du lipide (cis ou trans).
Exemple :- A.G. : 18 : 1 acide oléique : forme cis a un point de fusion de 18°C et la forme trans a un point de fusion de 48°C.
Donc il est plus soluble lorsqu'il est sous la forme cis.
6°) Modification des huiles et des graisses :-Les lipides peuvent subir des modifications indirectes pour répondre à certains besoins de consommation.
-A lřétat naturel, les huiles et les graisses sont surtout sous forme de triglycérides et dřesters dřacides gras et de glycérol. Ils peuvent avoir de zéro à six doubles liaisons.
-Toutes les huiles naturelles contiennent des proportions variables dont moins quatre acides gras dřacide linoléique.
a-Hydrogénation catalytique :
- Elle consiste en lřaddition dřhydrogène gazeux à la ou aux doubles liaisons des acides gras mono ou polyinsaturés.
- Cette opération industrielle permet la conversion des huiles alimentaires liquides en matière grasse plastique pour la production de la margarine et des substances émulsifiables. Ce processus dřhydrogénation réduit la susceptibilité de certaines huiles à lřoxydation.
Acide gras insaturé facilité dřoxydation.
Acide gras saturé moins facilement oxydé.
- La vitesse dřoxydation diminue avec la diminution des insaturations.
- La réaction dřhydrogénation catalytique se déroule en présence de trois phases :* Le catalyseur à lřétat solide : le Ni est le catalyseur approprié (moins cher).* Lřhuile alimentaire liquide.* Lřhydrogène gazeux
b-La saponification :
- Cette réaction ne dure que 15mn pour se limiter à des réactions de saponification parasitaire.
- Cřest une réaction, au cour de laquelle la soude NaOH neutralise les acides gras libres et des esters, a des applications industrielles dans la fabrication des savons et aussi sur le plan analytique pour mesurer la longueur des chaînes.
- Lřindice de saponification IS qui peut nous renseigner sur la longueur moyenne des chaînes carbonées des acides gras dans une matière grasse .
IS = quantité dřester + quantité des acides gras libres.
Triglycéride + 3 KOH ou 3NaOH Glycérol + Savon.
7°) Réactions dřoxydation des lipides :
- les substrats des réactions dřoxydation des lipides sont les acides gras libres mono et polyinsaturés.
- Ces acides gras libres sřoxydent en général plus vite que lorsquřils font partie des molécules de glycérides ou de phospholipides (phosphatidines).
- Cřest surtout le degré dřinsaturation qui influence la vitesse dřoxydation : à 100°C les vitesses relatives dřoxydation des acides stéarique (C18 :0),
oléique (C18 :1), linoléique (C18 :2), linolénique (C18 :3) sont respectivement : 1, 100, 1000-1500, 2000-3500.
- Les acides gras saturés ne sřoxydent quřà des températures supérieures à 60°C.
- Le principal problème posé par les réactions dřoxydation des lipides réside dans la formation de composés volatils dřodeurs désagréables ce qui peut limiter la durée de conservation dřaliments divers même renfermant moins de 1% de lipides.
Schéma général des réaction dřoxydation des lipides :
Les réactions chimiques dřoxydations des lipides peuvent être classées en 2 types :
- Auto-oxydation- Photo-oxydation
Auto-oxydation :On peut distinguer dans lřoxydation des lipides trois groupes de réactions :Réaction d'initiation : ces réactions donnent lieu à la formation de radicaux libres
dřacides gras mono ou poly insaturés ou de peroxydes lipidiques.
Cette réaction a une énergie d'activation élevée : de 39 à 65 kcal/mol dans cette étape, l'H est arraché à partir d'un A.G non saturé : R Ŕ H R° + H°
On peut avoir également, une réaction par oxydation :
R - H + O2 R-O-O° + H+ (formation de peroxyde)
Elle est favorisée par des températures, par la lumière, par les traces de certains métaux (ligands) :
R - H + M n+ R° + H+ + M (n-1)+
Ces traces des métaux jouent le rôle de catalyseur.
Réaction de propagation : ces réactions se caractérisent par une accumulation de peroxydes lipidiques.Ces réactions constituent lřétape dřoxydation par lřoxygène gazeux des acides gras insaturés. Ces réactions nécessitent lřintervention des radicaux libres mais en créant autant quřelles consomment.
R-H + O2 ROO° + H+ (initiation)
R° + O2 ROO° radical peroxydique.
ROO° + RH ROOH + R° (Ex : 3 à 5 kcal/mol)
Réaction de terminaison (ou d'arrêt) : ce sont des réactions par lesquelles des radicaux libres peuvent sřassocier pour donner des composés non radicalaires( stables). Ces radicaux libres proviennent en grande partie de la décomposition des peroxydes lipidiques, substances très instables et très réactives.
R° + R° R2
ROO° + R° ROOR
n(ROO°) (RO2)n (polymère)
L'oxydation des lipides peut entraîner donc :
-développement d'une odeur ronce
-on favoriser le brunissement de Maillard non enzymatique
-une perte d'activité vitaminique et de la couleur
-la diminution de la valeur nutritive des lipides : oxydation des A.G essentiel pour la nourriture (Acide linoléique par exemple).
Photo-oxydation :
-Cette réaction est catalysée par la lumière
-La réaction de Photo-oxydation aboutit également à la formation d'hydropéroxyde, elle est plus rapide que Auto-oxydation.
Le brunissement des aliments implique 2 réactions oxydatives enzymatique, et non enzymatique :
le brunissement enzymatique, produit entre l'O2 et les polyphénols catalysés par l'enzyme "polyphénol oxydase " : l étape de cette réaction est la transformation phénolique en polymères colorés le plus souvent brunes ou noirs (charbonnage)
-la brunissement non enzymatique : désigne un ensemble de réactions chimiques Complexes et beaucoup dřétapes.
-Ce type comprend 3 réactions :
*- réaction de Maillard, entre les sucres réducteurs et les protéines (et acides aminés).
*- caramélisation : résultat de la dégradation du sucres à haute température.
*- la dégradation de la vitamine C (Acide Ascorbique) dont les dernières étapes est due à la réaction de Maillard.
NB: La condensation des groupement aminés, entraîne, une baisse de la qualité nutritionnelle, de l'aliment (cas de la lysine) ainsi une baisse de solubilité et de digestibilité
La vitesse de brunissent non enzymatique est influencée par :
-la nature du sucre (les sucres réducteurs sont plus réactifs)
-la nature de l'acide aminé (ou protéine) : la lysine est la plus réactive des a.a car il a un groupe amine libre,
-- La température, le pH (pH acide augmente la vitesse de la réaction de Maillard), concentration de l'O2, activité d'eau.
-Les métaux : sulfates de Cu, sulfates de Fe favorise la réactions des catalyseurs. -Le CaCl2 : est un inhibiteur de la réaction
* la caramélisation : la formation des pigments de caramel, est considéré comme une réaction non enzymatique de brunissement, elle se produit à haut température 200°C, quand ces réactions se produisent pendant le
chauffage, il se forme des acides : (a.aminés) hétérogènes (comportant des atomes de N), qui confèrent aux produits alimentaires, la couleur, l'arôme et le goût.
Lysine C6 H14N2O2
B/ LES PROTIDES : (Protéines)
Une protéine est une macromolécule biologique composée dřune ou plusieurs chaînes d'acides aminés
En plus de leur importance nutritionnelle, les protéines, jouent un rôle prépondérant en ce qui concerne les propriétés organoleptique des aliments.
Les protéines sont souvent conjuguées avec les glucides ou avec les lipides dans les aliments. On parle de "Lipoprotéines" et "glycoprotéines".
L'importance nutritionnelle primordiale des protéines c'est de fournir l'A.A essentiels à l'organisme, ce qui constitue une source d'azote importante
fortification des muscles.
Le dosage des protéines des produits alimentaires peut se faire selon :
• dosage indirect : dosage de lřazote après destruction de la matière organique (minéralisation)
méthode de KJELDAHL
La méthode de Kjeldahl est applicable pour le dosage de lřazote de différents composés azotés tels les amines et les sels dřammoniumquaternaires..Quand lřazote est sous forme organique, il faut dřabord procéder à la minéralisation. On détruit la molécule organique en lřoxydant à ébullition par H2SO4 concentré, en présence de catalyseur, le carbone s'élimine sous forme de CO2, lřhydrogène sous forme de H2O et lřazote reste en solution.La 1er étape est la minéralisation son but étant de dégrader la matière organique Azotée en Ammonium .La deuxième étape est la Distilaltion de l'ammonium par l'ajout de soude. Equation de distillation
NH3 est entraîné à la vapeur dřeau. Les vapeurs dřammoniac sont condensées au contact dřun réfrigérant et recueillies dans une solutions d'acide fort et d'un n'indicateur de pH (il peut ètre receuillies par un solution d'acide fort Connu). L'acide va retenir l'ammoniaque et lřexcès sera dosé.On titre lřexcès dřacide par une solution titrée de soude :
Aliments riches en protéines
Légumes secs (soja, lentilles, haricots secs).Produits laitiers concentrés ou secsPoisson ;Œuf ;
Pain, pâtes alimentaires, riz, autres céréales.Fruits secs et oléagineux (amandes, cacahuètes (arachides), noisettes, noix, noix de cajou, pignons, pistaches : entre 15 et 30 % de protéine).
GLUCIDES
Les glucides sont des substances organiques carbonylés formés d'une ou plusieurs unités de polyhydroxyaldehyde ou cétones, largement répondus chez tous les être vivants. Ils possèdent :
* une fonction réductrice : cétonique ( C=O ) ou aldéhydique ( - CHO) * plusieurs fonctions alcool II aire ( - CH - OH)•un groupement alcool I aire ( -CH2-OH)
-Le terme glucide dérivé du grec « glukus » qui signifie doux.Il convient de distinguer :
Les Aldoses : dont la formule générale est : R ŕCHOHŕ C O HOu : CHO ŕ (CHOH)n ŕ CH2OH
Les cétoses :Leur formule générale est : R ŕCHOH ŕCO ŕ(CHOH)n ŕCH2OH
Classification :On distingue les oses et les osidesLes oses : un ose est un composé de formule brute (-CH2-OH)n qui possède
(n-1) fonctions alcooliques et une fonction aldéhydique ou cétonique.Exemple : Trioses : sucre à 3 carbones
Tetroses: sucre à 4 carbonesPentoses: sucre à 5 carbonesHexoses : sucre à 6 carbones
Les Aldoses : des glucides qui possèdent une fonction aldéhyde au niveau du carbone n°1 . aldotrioses (érythrose), aldopentoses (riboses) aldohexose (glucose):Les cétoses : Ils possèdent une fonction cétone (C=O) au niveau du carbone n°2.
-Les osides : un oside est l'association de plusieurs molécules d'oses, avec éventuellement les substances mono glucidique, on distingue :
-Les holosides : - oligoside : nombre d'oses compris entre 2 et 10- polyoside : nombre d'oses supérieur à 10.
Les Diholosides :
-C'est la combinaison d'un ou plusieurs molécules d'oses avec une fonction non glycédique appelé : (glycolipides et glycoprotéines) avec des atomes de N, O, S (thiol-SH).On cite, parmi eux :- Maltose (dans l'avoine)- Lactose (dans le lait)-Saccharose (entrait du Betterave et canne à sucre)
On peut donc classer les sucres en :-monosaccharides : (sucre simple)-disaccharides.- oligosaccharides : plusieurs monomères liées dans une chaîne - polysaccharides : macromolécules
Pourcentage de sucre, amidon et cellulose dans quelque aliment pour 100 g
Fruit Fructose Glucose Saccharose
Abricot sec
Ananas
Avocat
Banane
Dattes séchés
Grenade
Orange
Pastèque
8,6
2,6
0,13
3,9
30,7
6,3
2,5
2,4
16
0,25
4,6
27,9
-
7
2,3
1,5
15,4
7
0,1
8,2
10,3
0,4
4
2,6
Aliment Sucre Amidon Cellulose
Céréales, pattes
Farine de blé complet
Flocon d'avoine
Pattes alimentaires
Riz blanc : étuvé, crue
Semoule crue
Lait entier pasteurisé
Jus d'orange
2,2
2,1
traces
0,6
-
-
4,6
8,6
59,2
60,5
57,7
22,3
-
70,4
0
-
9,6
9
10
1,2
-
4
-
-
Les glucides contribue à 90% de besoin énergétique de lřêtre humain.
Les Polyholosides :
AMIDON : est une poudre blanche extraite des plantes seulement, n'a pas de goût sucrée.
*Il constitue le principal composé dans les céréales, et dans les produits à base de céréales (50 à 70% du poids sec des grains de blé).
*- se présente sous forme de granules de tailles variables, lorsque ces granules d'amidon sont placés dans un milieu humide, ils se gonflent et leur taille augmente d'environ 10%, et leur volume augmente de 33 %.
*- L'amidon peut se localiser dans les grains des céréales, des légumineuses, et des tubercules (pommes de terre) et même dans les bananes.
*- Dans les légumineuses, l'amidon se présente sous forme d'amylose (linéaire), l'amylose réagit avec l'iode en donnant une coloration blanche.
AMIDON
Solubilité dans l'eau :
* Lřamidon donne avec l'eau froide, un émulsion blanc dit : "lait d'amidon« mélange hétérogène, au repos donne un précipité ou mélange en suspension.
* Emplois d'amidon (chauffé).
Si on fait chauffer (bouillir) l'émulsifiant (lait d'amidon) à 60° - 80°C on
obtient un "empois d'amidon" homogène.
Application en IAA :
*Des granules d'amidon sont insolubles dans l'eau froide, cependant, s'ils sont placés dans l'eau tiède (ou chaude) exposés à des températures assez élevées ces granules se gonflent, on se gélifient en formant une dispersion aqueuse ou pâte avec formation de liaison H, entre l'eau et groupement hydroxydes "Gélatinisation ou Gélification".*Exemple : Amidon de maïs : T°gélif. = 62 à 72°C
Amidon du riz : T° gélif. = 68 à 78°C.
Facteurs affectant la gélification :- Concentration de l'amidon.- Sucre : il retarde la gélification de l'amidon.
Il empêche que les grains se gonflent par compétition avec l'eau.- le refroidissement : les molécules d'amidon après refroidissement ne se
gélatinisent pas mais se cristallisent.
Fonction de l'amidon dans les aliments :
*- Agent épaississent : augmente la viscosité du produit alimentaire (crèmes, potage de soupe)
*- Stabilisateur des solutions colloïdes : assaisonnement de salades vinaigrettes
*- Rétention de l'eau (hygroscopique) du produit alimentaire;
*- influence la consistance, et la tendreté de produit, par exemple dans les crèmes chantillées dans les glaces ou sur les gâteaux.
*- Agent de rétention : cas de bonbons dans l'industrie de confiserie.
Conclusion :L'amidon est utilisé dans les aliments pour améliorer le goût, la
couler, la texture dans l'alimentation en plus de l'apport d'énergie
CELLULOSES :
*** polysaccharide, constitue la partie majeur des parois cellulaire des produits végétaux (fruits, légume, céréales . . .), les celluloses ou carboyxméthyl celluloses sont utilisés dans la fabrication des aliments
*La cellulose est le principale polysaccharide de structure des végétaux présents à l'état de fibre, dans les tiges et les feuilles et dans les parois de toutes les cellules où l'association avec d'autres polysaccharides telles que les pectines, et les hémicelluloses
1°) Glucose & Fructose : (sucres invertis à partir du saccharose)
*Obtenus par hydrolyse du saccharose en milieu acide; le saccharose (glucose + fructose) hydrolysé par l'acide citrique
*Le sucre inverti est obtenu industriellement par hydrolyse acide ou enzymatique du saccharose. Il est constitué à parts égales de fructose et de glucose (50% à 50%), son pouvoir sucrant =15. Lřorigine du terme inverti vient du fait que toute solution de sucre est optiquement active.
2°) Lactose :
*Dans les IAA, les principales propriétés de lactose :- éviter un goût trop sucré- augmenter la rétention de l'eau- fixer les parfums (glaces et flancs)- facilite le pétrissage-facilite le contrôle de caramélisation
3°) Autres sucres à usage industriel (dans le pain & produits à base de
céréales).
*Il s'agit des oligosaccharides, maltose, dextrine, édulcorants du Maïs (agents à pouvoir sucrant élevé).
LES GOMMES :
** Les gommes sont des hétéropolysaccharides complexes obtenues à partir des plantes qui poussent généralement en Afrique et en Asie (obtenus par blessure du tissu (lřécorce de la plante).La gomme arabique est la plus utilisée industriellement, pour améliorer la saveur dans les boissons (jus, limonades). Elle est également utilisée en confiserie.
LES COMPOSES MINERAUX & VITAMINES
les composés minéraux :
- Les éléments métalliques (sous forme des cations) : Fe, Zn, Cu, Mg, K, Ca, Mo, . . .
les éléments non métalliques (métalloïdes) : Cl, S, N, P.(quantité en mg / 100 g de denrée alimentaire)- les métaux lourds (toxiques) : Hg, Cd, Pb, Sn, Al, Mo, Si, Cr . . .
dosés par absorption atomique.
les vitamines :
sont des substances organiques indispensables, que l'homme ne peut pas les synthétiser, et donc doivent être appartient à l'alimentation.
On distingue 2 types de groupes de vitamines
- vitamines liposolubles et vitamines hydrosolublesLes vitamines Liposolubles.
Ce sont des vitamines solubles dans les graisses. Il s'agit des vitamines : A, D, E, K. Ces vitamines ont la particularité de s'accumler dans les divers organes du corps, en particulier le foie constituant des réserves qui peuvent être de plusieurs mois. Il est donc prudent de ne pas les consommer en excès
1°) Vitamine Liposolubles :Les 4 vita liposolubles : A, D, E et K, sont formées à partir d'unités
constitués d'isoprène (2-méthyl butadiène) leur avantage sur le plan nutritionnel est que leur absence dans l'alimentation ne puisse se manifester physiologiquement qu'après plusieurs mois, car celles sont stockés en grande quantité dans l'organisme.* Vitamine A :
Cette vitamine est le précurseur du rétinal qui absorbe la lumière dans les pigments rétiniens (sa carence provoque la mal vision).Sources : fruits, légumes, beurre, fromage.* Vitamine D :
Cette vitamine est indispensable chez les êtres non exposés au soleil Sources : Poissons et viande.* Vitamine E : (Tocophénol et tocotriénols)
La vitamine E possède de nombreuses fonction biochimique et physique liées à son caractères anti-oxydant.Son besoin est proportionnel à la richesse de l'alimentation en acide gras essentiels, o,6 mg de vita E par g d'acide linoléique C18 : 2. Source : huile végétales et certains produits d'origine animales(graisses).* Vitamine K :
Elle est indispensable à la synthèse par le foie : des facteurs de coagulation sanguine, le poisson est l'aliment le plus riche en vitamine K : 15 mg par 100 g de poisson.
2°) Vitamines hydrosolubles :Elle sont toutes synthétisées par les végétaux sauf, la vita B12, et donc
fournies par les légumes, les graines, les viandes & le lait.Dans l'organisme, elle se trouvent à l'état de traces, car elles sont solubles dans l'eau. voici quelque vitamines de ce groupe.* Vita B1 : besoin quotidien : 0,5 à 1,5 µg/jour
présent dans les céréales, lait* Vita B2 : (riboflavine) 1,5 µg/jour
présent dans : céréales, légumes verts, lait, le foie, les œufs et les graines de blé.* Vita B3 (Niacine) : acide nicotinique 15 à 20 µg/jour
présent dans : viandes, levure, le foie, le thon.* Vita B6 : (pyridoxine) 2µg/jour : céréales, légumes* Vita B5 : (acide panthoténique) : 10 µg/jour
végétaux verts.* Vita B8 : (Biothine) 150 à 300 µg/jour : foie, jaune d'oeuf* Vita B12 : (cyanocobaloamine) : 2µg/jour : assuré par 200 g de viande.* Vita C (Acide ascorbique) : 10 µg/jour
Source : orange
Vitamine ANOMS SCIENTIFIQUES Rétinol. Axérophtol> SOLUBILITÉLiposolubleHISTOIRESi la vitamine B1 fut la première à être connue par ses effets, c'est en fait la Vitamine A qui fut la première à être découverte et c'est la raison pour laquelle elle porte pour nom la première lettre de l'alphabet.Sa découverte remonte à 1913, lorsque deux chercheurs Hoptkins et Steep, découvrirent dans le lait un facteur de croissance qu'ils appelèrent Vitamine A.C'est en 1931 qu'un autre chercheur Karrer réussit à l'isoler et à définir la formule chimique.Sa synthèse fut réalisée en 1947 par Ister
Vitamine DCalciférol ou AntirachitiqueHISTOIRELa vitamine D est intimement liée au rachitisme, maladie connue depuis l'antiquité, souvent présente chez les enfants dans les régions pauvres et peu ensoleillées, caractérisée par des os mous et cireux.C'est un médecin anglais, Dale-Percival, qui vers la fin du 18e siècle, constata qu'il pouvait sensiblement améliorer l'état de santé d'enfants atteints de cette maladie dite ŖMaladie anglaiseŗ, en leur administrant de l'huile de foie de morue.C'est vers le milieu du 19e siècle qu'un médecin français, Armand Trousseau démontra les effets bénéfiques du soleil sur la santé des malades atteints de rachitisme. Et c'est beaucoup plus tard, en 1922 qu'un chercheur, Mac Collum découvrit que l'huile de foie de morue contenait de la vitamine D.
Vitamine ETocophérolHISTOIRELa découverte de la Vitamine E remonte à 1921 lorsque deux chercheurs, H. Evans et K. Bishop découvrirent l'existence d'un facteur liposoluble favorisant la fertilité chez l'animal.C'est en 1936 que H. Evans et P. Emerson réussirent à l'isoler et à définir la formule chimique.Sa synthèse fut réalisée en 1938 par P. Karrer.> PARTICULARITÉLes propriétés fertilisantes de la vitamine E sont à l'origine de son nom scientifique de Tocophénol : du grec Tocos signifiant descendance et Pherein signifiant porter.Il existe plusieurs composés de Tocophérol que l'on distingue par un préfixe formé d'une lettre de l'alphabet grec. L'élément le plus connu et le plus actif de la Vitamine E étant l'alpha-tocophérol.
Vitamine CNOM SCIENTIFIQUEAcide Ascorbique> SOLUBILITÉHydrosolubleHISTOIREL'histoire de la vitamine C est inséparable d'une très grave maladie, le scorbut, dont les effets sont connus depuis l'antiquité. Cette maladie touchait en particulier les marins qui ne disposaient pas d'aliments frais pour se nourrir.C'est un physicien anglais, James Lind, qui démontra en 1753 que l'on pouvait efficacement lutter contre le scorbut en absorbant quotidiennement un jus d'orange ou de citron.C'est un biochimiste hongrois Albert Szent-Györgyi qui réussit en 1932 à isoler à partir de jus de citron une substance cristalline proche du glucose, qu'il appela acide ascorbique en référence à son effet contre le scorbut, c'était la Vitamine C.
Vitamine B1NOM SCIENTIFIQUEThiamine, Aneurine> SOLUBILITÉHydrosoluble> HISTOIREComme nous l'avons dit dans la présentation, l'existence de la Vitamine B1 fût à l'origine révélée à la fin du XIXe siècle par un médecin hollandais Christiaan Eijkman qui découvrit qu'il était possible de soigner une maladie très grave et très répandue en Extrême-Orient : le béribéri, par absorption du son du riz décortiqué qui constituait la base de l'alimentation dans cette région du monde. Il venait de mettre ainsi en évidence, sans la nommer, le rôle déterminent de la vitamine B1.C'est finalement Casimir Funk qui en 1912, reprenant les travaux d'Eijkman sur le béribéri, mit en évidence dans l'écorce du riz, une substance qu'il appela Vitamine (amine nécessaire à la vie) c'était la vitamine B1.
Vitamine B2PARTICULARITÉLa Vitamine B2 doit son nom scientifique de Riboflavine à la racine latine Flavus qui signifie Jaune. Ce nom fait référence à la couleur fluorescente jaune vert très marquée de cette vitamine, qui la fait utiliser dans l'alimentation industrielle comme colorant, sous le nom de code E 101.
E) ANTINUTRIMUNTS & SUBSTANCES TOXIQUES
Les denrées alimentaires contiennent des substances toxiques d'origine naturelle ou par contamination étrangère.Voici quelques uns :
- résidus de pesticides, d'insecticides, métaux lourds (Hg, Sn Cd) . . .- additifs alimentaires dépassant les taux autorisés-mycotoxines, aflatoxines, ochratoxine A (bactéries), fragment d'insectes, débris de verre, sable, terre, cheveux, débris de bois, poils . . .
- Certains produits toxiques peuvent se fournir dans les aliments durant les opérations de production ou transformation des denrées aliment tel que : -produits de réaction de brunissement non enzymatique (Maillard) et enzymatique
- produits hydrocarburés aromatiques (HAP) , polycycliques (produits cancérogène), qui se forme durant le fumage de poissons de viandes par pyrolyse, et les traitements thermiques (à très haute température.) et qui résultent de la pyrolyse des constituants alimentaires.
Chapitre II/ les propriétés physico-chimiques des aliments
I/ Acidité - Indice d'acidité - Indice de formol - Indice d'iode -Indice de peroxyde - Indice de saponification
1°) Acidité – pH
*Les acides carboxyliques sont présents dans les aliments sous forme d'acide, de sels de bases conjuguées ou de mélange tampon
*La présence des acides dans les alimentation est soit :- naturelle : les plus importants acides sont citrique, malique dans les fruits, l'acide oxalique dans les légumes à feuillages, d'acide lactique dans les produits fermentés (produits laitiers) et l'acide carbonique dans les boissons non alcoolisées.- Artificielle (additifs). Les aliments sont complexes, ils contiennent plusieurs types d'acides organiques et gras. L'acide phosphorique, benzoïque, sorbique, acétique, citrique.
Ac. Carboxylique Pka1 Pka2 Pka3
A.acétique
A. carbonique
A.ascorbique
A. Lactique
A. Citrique
A.oxalique
A. phosphorique
tartrique
4,7
6,1
4,1
3,9
3,2
1,2
2,1
3
-
10,2
11,8
-
4,6
4,2
7,2
4,8
-
-
-
-
6,4
-
12,3
4,8
Les acides carboxyliques les plus abondants dans les denrées alimentaires
Notion d'acidité titrable :
*Il s'agit de l'acidité globale de tous les acides : carboxylique acides minéraux, aminoacides et acides gras.
*Le but de la connaissance de cette acidité est contrôler la maturité des fruits ou la fermentation des jus de fruits ou de légumes
Composition en A.C de quelques fruits :
Fruit Acide
majoritaire
% Ac.
Majoritaire
Pomme
Banane
Raisin
Citron
Orange
Pêche
Fraise
Tomate
Cerise
poire
Abricot
L'huile d'olive
A.malique
A. malique
A. tartrique
A. citrique
A. citrique
A. citrique
A. citrique
A.citrique
A malique
A. malique
A. citrique
A. oléique
0,27 - 1,02
0,25
0,84 Ŕ 1,16
4,2 - 8,33
0,68 - 1,20
1 - 2
0,95 - 1,18
0,2 - 0,6
0,47 - 1,88
0,34 - 0,45
Importance du pH.
-Il conditionne le type et la vitesse de réaction Chimique.
-La croissance des organismes . Ceci est important sur le plan technologique car il détermine les conditions du traitement thermique pour divers conserves et aliments.
-Le pH a un effet sur la résistance et la multiplication des organismes.
-Effet du pH sur la résistances
*En générale, au 5.5 < pH < 7,5 que les organismes résistent le mieux aux traitements thermiques.
-Effet du pH sur la croissances
*Les micro- organismes bactériennes ne peuvent pas proliférer dans les milieux de pH < 4,5 excepté les organismes thermosensibles qui peut se développer dans le jus de tomate si 4 < pH < 4,5.
2) L'indice de formol IF (norme française 85/2)
**L'indice de formol :
est exprimé comme le volume en millilitres de Na OH(0,1N) nécessaire pour
neutraliser les acides contenus dans 100 ml de jus de fruits ou de jus de
légumes après addition de formaldéhyde à pH 8,5,.
**Cet indice de formol permet par conséquence d'apprécier
conventionnellement la quantité d'aminoacides libres présents dans le jus de
fruits ou de légumes.
**L'indice de formol est exprimé également en milli-équivalent par titre
de boisson ou de jus.Ex :
Nature du jus L’indice de formol
Jus de pomme 4,5
jus de pamplemousse 17,4
Jus de raisin 15
jus de citron 22
Jus d’orange 20
Indice d'acide IA - acidité :
L'indice d'acide IA est le nombre de mg de KOH nécessaire pour neutraliser les AG libres présents dans 1 g de matière grasse
IA = 56.1*NV /M
Lřacidité est une expression conventionnelle de la teneur en pourcentage d'acides gras libres. Selon la teneur en M.G, elle peut être exprimée en :
acide oléique , toutes les MG sauf l'huile de coprah, de palme,
acide laurique pour lřhuile de coprah, palmiste
Indice de saponification IS
Is est la quantité de M.G en mg de l'hydroxyde de potassium alcoolique nécessaire pour saponifier 1gr de M.G.
IS = 56.1 * N V / m
La valeur de l'Is est d'autant plus élevé que les A.G sont de faible masse moléculaire
Indice d'iode I :
L'indice d'iode est exprimée en nombre de gr d'iode fixé sur les = de 100 g de MG.
II = 127 * N V / m
II mesure globalement le degré d'insaturation de la M.G. en déterminant le nombre de gr d'iode se fixant sur les = présentes dans 100 g de lipides.
Les M.G d'origine animale très saturées ont des indices d'iode de l'ordre de 45; dans le cas de M.G végétale, cette valeur atteint 150.
4) Indice de peroxyde Ip
Ip mesure la quantité de peroxyde, d'hydroperoxyde, aldéhydes, cétones présents dans une M.G
lŘIp est la quantité de produits dřoxydation présents dans l'échantillon exprimée en mg en méq d'oxygène actif par Kg de matière grasse, oxydant l'iodure de potassium KI
Ip = V . N / m
Ip limite la durée de vie d'une huile alimentaire ou d'une M.G.Ip > 10 : huile périmée (huile de table)Ip > 20 : huile d'olive périmée
ADDITIFS ALIMENTAIRES
Les additifs alimentaires sont des produits ajoutés aux denrées alimentaires commerciales (notamment aliments industriels) destinés à l'alimentation humaine et/ou à l'alimentation animale. Il peut s'agir de produits naturels, ou de produits synthétisés (« identique nature » et artificielle
Les additifs autorisés se décomposent en plusieurs groupes : -les agents colorants codés E1xx, -les conservateurs alimentaires codés E2xx, -les antioxydants codés E3xx, l-les agents de texture codés E4xx (dont les émulsifiants par exemple)
-et E14xx (amidons modifiés)
-et les édulcorants, exhausteur de goût, acidifiants etc. de code 5xx et supérieur.
- enzymes : série 11xx
Auxiliaire technologique
Le terme 'auxiliaire technologique' a été adopté pour la première fois par le Codex Alimentarius en 1979.
Un auxiliaire technologique (ou auxiliaire de fabrication) est une substance qui n'est pas consommée comme ingrédient alimentaire ,qui est intentionnellement utilisée en quantité nécessaire et suffisante pour permettre, faciliter ou optimiser une étape de la fabrication d'un aliment et qui ne doit pas avoir une finalité dans le produit fini contrairement aux additifs alimentaires. Il peut techniquement rester sous formes des résidus inévitables.
Colorants E1xx
-Les colorants alimentaires : ils ajoutent artificiellement de la couleur aux aliments, pour les rendre théoriquement plus appétissants.
-On désigne par le terme de colorant toute substance colorée utilisée pour changer la couleur d'un support (textile, papier, aliment...).
-Un colorant est appelé « teinture » s'il est soluble dans le milieu qu'il colore -ou « pigment » s'il est insoluble.
- Son origine peut être naturelle (organique ou minérale) ou de synthèse
Conservateurs E2xxLes agents conservateurs sont des substances dont l'effet direct retarde ou empêche d'indésirables modifications microbiologiques dans les denrées alimentaires, en particulier leur altération
Antioxydants E3xxLes antioxydants sont des molécules qui aident à protéger les aliments contre les réactions d'oxydation qui accélèrent le vieillissement. Il peut s'agir d'altérations dues à l'oxygène de l'air, à la lumière ou des enzymes
Alginates E4xx (gélifiants et épaississants)Ces produits sont utilisés comme gélifiants et épaississants. Les alginates sont des polysaccharidesobtenus à partir d'une famille d'algues brunes. Les alginates donnent une texture onctueuse à nombre d'aliments tels que les crèmes glacées. Une substance épaississante, est capable d'augmenter la viscosité d'une autre substance
Les émulsifiants dans l'industrie agro-alimentaire Dans l'industrie agro-alimentaire, les émulsifiants sont des produits chimiques utilisés pour augmenter l'onctuosité de certains produits, permettant ainsi d'obtenir une texture particulière.
Carbonates, Chlorures, Sulfates, Hydroxydes, Ferrocyanures, Thiosulfate, Phosphates E5xx
Exhausteurs de goût E6xxLes exhausteurs de goût sont des substances organiques qui, sans avoir une saveur propre prononcée, ont néanmoins la propriété de renforcer le goût et/ou l'odeur d'une denrée alimentaire.
Antibiotiques E7xx
Edulcorants E9xx
Les additifs « édulcorants » correspondent aux substances utilisées pour donner une saveur sucrée aux denrées alimentaires.-ils sont utilisés comme denrées alimentaires à faible valeur énergétique, et rentre dans la production de produits diététiques
E 9xx
Autres additifs E 10xx; E11xx; E12xx
4 groupes d’additifs alimentaires dangereux pour la santé
1- Les anti-oxydation et conservationLes benzoates (de sodium, de potassium, de calcium, acide benzoïque et autres) : Ils se retrouvent dans certains aliments transformés et certaines boissons. On les utilise pour augmenter le temps de préservation.
Risques : des réactions allergiques; ils nuiraient à la croissance des très jeunes enfants
Les BHT et BHA (butylydroxytoluène et butylhydroxyanisol) Utilisés pour empêcher l'oxydation des huiles et matières grasses. Ils se retrouvent dans des produits tels que les huiles graisses, croustilles, céréales, pâtisseries, certaines poudres à boissons, base de bouillons, fruits séchés, etc.
Risques : allergies, hyperactivité chez l'enfant, perturbation endocrinienne, cancer
2- Les nitrites et nitrate de sodium : Ils sont utilisés principalement dans la conservation des viandes transformées (toutes les charcuteries) et dans certains fromages.
Risques : Cancers, anémies (Sous lřeffet de la cuisson ou de certaines transformations dans l'organisme, ils forment des nitrosamines, composés cancérigènes).
Sulfites (dioxyde de soufre, disulfite de sodium, disulfite de potassium, anhydre sulfureux). Ils se retrouvent dans certains médicaments, le vin, bières, mélasse, jus de fruits surgelés, etc.)
Risques : Réactions allergiques, maux de tête, nausées, problèmes gastro-intestinaux
3- Les édulcorants artificiels :Acésulfame K (ou de potassium) : Un édulcorant artificiel. On le retrouve dans les desserts, les boissons gazeuses diététiques, certains cafés et thés instantanés, la gomme à mâcher et autres produits présentés comme faibles en calories
L'aspartame : Autre édulcorant artificiel très populaire. On le retrouve également dans toute une gamme de produits basses calories.
Risques : Cancer (Il se décompose en substances cancérigènes, le formaldéhyde et l'acide formique).
Modificateur de goût
Glutamate monosodique : Il rehausse le goût et est un des favoris des plats chinois. On le retrouve dans une grande variété d'aliments : potages, viandes, fruits de mer, volailles, vinaigrettes, légumes préparés, etc.
Risques : asthme et allergies, migraines, nausées
4- Colorants
La liste est très longue. Les plus dangereux sont:
-de couleur rouge : l'amarante, érythrosine, cochenille A;
- de couleur jaune : la tartrazine, chrysoïne S (sont interdit aux Etats-Unis et en France, mais pas au Canada).
Risques : principalement des réactions allergiques, cancers, urticaire, migraines, très dangereux pour les enfants
2.1.3. Règles dřétiquetage des arômes2.1.3.1. Mentions obligatoiresLes mentions obligatoires sont les suivantes :
* Nom / Adresse du responsable de la mise sur le marché ; *Dénomination : terme générique « arôme » ou tout autre terme plus
spécifique (dans le respect des usages : p.ex. Huile essentielle dřorange, extrait de citron,… ) ou une description du produit (arôme fraise) ; *Destination : « pour denrées alimentaires » ou mention plus
spécifique, en fonction de lřapplication, éventuellement assortie dřun dosage conseillé ; *Quantité nette: celle-ci peut être exprimée en poids ou volume selon
la nature solide ou liquide de lřarôme (en pratique le plus souvent en poids); *Liste des ingrédients: celle-ci est exprimée en deux parties, par ordre
décroissant dřimportance pondérale, avec dřune part les agents aromatisants et, dřautre part, les autres ingrédients comprenant pour les additifs *Composés limités dans les denrées alimentaires (principes actifs et additifs) : indication de la quantité présente dans lřarôme ou dřun dosage maximum ; * Numéro de lot ; * DLUO : facultative (exceptionnellement DLC, certains arômes microbiologiquement fragiles sont assimilés à des denrées périssables).
EXEMPLE
Extraction des arômes4.1. Introduction
Lřaction de séparer une substance dřun composé dont elle fait partie, met en œuvres diverses opératoires fondamentales basées sur des phénomènes physiques. Elle cherche à isoler dřun mélange végétal complexe, des composants ou des groupes de composants possédant des propriétés organoleptiques.
Les principales propriétés physiques mises en œuvre dans les opérations fondamentales dřextraction de matières premières naturelles sont :-la volatilité (évaporation, distillation,…..),-la solubilité (extraction),-les dimensions et les formes des particules,-lřadsorption.
La figure suivante donne les principales opérations industrielles dřextraction.
4.2. Entraînement à la vapeur : distillation4.2.1. Extraction des huiles essentielles : mecanismes physico-chimiques mis en jeu
Les HE sont des produits aromatiques dřorigine végétale. On les retrouve dans les glandes à huiles, dans les veines, dans les sacs dřhuile ou dans les cellules glandulaires des plantes aromatiques.
Quand la plante est laissée intacte, les huiles ne peuvent être entraînées par la vapeur qui après passage de lřintérieur des tissus à la surface du matériel végétal, cřest la diffusion. La diffusion est un processus relativement long. Les composés volatils constitutifs de lřHE sont retenus par la fraction lipidique, ce qui ralentit leur entraînement par la vapeur dřeau. Cřest cette étape qui détermine la durée de la distillation.
Il est par ailleurs connu qui au cours de lřhydrodistillation, la vitesse de vaporisation des huiles volatils est également influencée par le degré de solubilité de ces constituants volatils dans lřeau.
Durant la distillation à la vapeur dřeau, lřeau chaude pénètre dans les tissus végétaux et dissout les parties dřHE présentes dans les cellules. Cette solution aqueuse diffuse à travers les parois cellulaires. Quand ces composés dissous dans lřeau chaude se trouvent à la surface, ils sřévaporent. Le mélange vapeur dřeau Ŕ HE passe ensuite à travers un condenseur où il se refroidit pour donner deux couches séparées dřhuile et dřeau au niveau du récupérateur appelé « essencier ».
4.2.2. Les techniques d’extractionLa distillation : principe de base
Le principe de base se résumé comme suit :-une source de production de vapeur dřeau,
-alambic pour le traitement du matériel végétal,-un serpentin refroidissement plongé dans lřeau froide.-un essencier ou est récupérée lřessence (HE) produite.
Le système fonctionne de la manière suivante : la vapeur produite par le générateur de vapeur traverse la charge du matériel végétal, se charge des HE contenues dans la plante, avant de quitter lřalambic par la conduite menant vers le système de refroidissement où la vapeur dřeau chargée dřHE est condensée.
La phase liquide arrive dans lřessencier où lřhuile essentielle se sépare de lřeau et décante à la surface de lřeau.
On distingue généralement trois techniques de base pour lřextraction des HE. Elles diffèrent essentiellement par le degré de contact entre le matériel végétal et lřeau : ces techniques :
-lřhydrodistillation-la vapo-hydrodistillation -la distillation à la vapeur directe produite séparément.
HydrodistillationDans cette méthode, le matériel végétal à distiller est immergé dans lřeau bouillante. On réalise le chauffage de lřalambic soit directement (alambic à feu nu), soit indirectement par lřenvoi dans cette dernière dřune vapeur surchauffée produite séparément (Figure….).Vapo-hydrodistillationDans cette technique, le matériel végétal est supporté par un grillage situé à une distance adéquate au dessus du fond de lřalambic. La partie inférieure de lřalambic est remplie dřeau chauffée jusquřà ébullition afin de produire une vapeur saturée (Figure….).Distillation à la vapeur directe produite séparémentLa vapeur dřeau saturée ou surchauffée introduite dans lřalambic, généralement par le fond et traverse directement le végétal (Figure ….).
Extracteur soxhlet
4.3. Extraction par solvant Les matières végétales les plus utilisées renferment souvent à côté dřune très faible quantité de composants aromatiques, des substances solides ou liquides quřil faut séparer. Ces substances ne peuvent être récupérées par EV à cause du rendement nul ou très faible.Pour séparer ces aromatiques, deux types dřextraction sont utilisées :Lřextraction solide/liquide : opération de transfert ou dřéchange de matière entre une phase solide (la matière à extraire) et une phase liquide (le solvant dřextraction).Lřextraction liquide/liquide : opération de transfert ou dřéchange de matière entre deux phases liquides, la solution et le solvant.
4.3.1. Extraction solide/liquideElle est réalisable de plusieurs manières :
par simple contact,par contacts multiples, à co-courants parallèlespar contacts multiples à contre-courants.
Lřextraction moyennant des solvants liquides volatils a été développée à la fin du 19 siècle à Grasse en particulier. Selon que le solvant présent dans le miscella dřextraction est conservé ou éliminé, on prépare :
Les teintures, infusions (ex.vanille) obtenues par macération, percolation au moyen dřéthanol.
des concrètes, résinoïdes, oléorésines,…… en chassant le solvant.Les solvants les plus utilisés sont lřhexane, lřéthanol, lřacétone, les polychrométhanes et
éthanes.4.3.2. Extraction liquide/liquideLřopération fondamentale consiste à extraire un ou plusieurs constituants dřune solution par
dissolution au contact dřun solvant liquide dans lequel les corps sont plus solubles que dans le milieu liquide initial, puis à séparer par décantation. Lřopération est terminée par élimination du solvant dřextraction en vue dřisoler le ou les constituants recherchés.
4.3.3. Extraction par le CO2PrincipeLřétat supercritique correspond à un domaine de pression et de température bien défini à lřintérieur duquel le fluide considéré ne peut être liquéfié. La pression et la température minimale au delà desquelles nous entrons dans ce domaine définissent le produit critique.Pour le CO2 : PC = 73,8 bars et TC = 31,0°CLa solubilité des matières premières naturelles dans le CO2 est liée à son état.Par exemple, la solubilité dřun composé est pratiquement nulle à lřétat gazeux, seulement de quelques g/l à lřétat liquide et devient importante à lřétat supercritique. Cette propriété est utilisée pour réaliser lřextraction dans le domaine supercritique. Ainsi le CO2 est refroidi et comprimé à une P < à PC il passe à lřétat liquide. Il est ensuite comprimé puis chauffé à une pression et température données.Le fluide à lřétat supercritique traverse alors la cuve dřextraction où se trouve le matériel végétal. Le CO2 supercritique chargé en soluté est ensuite détendu au dessous de la pression critique avant dřautres dans le séparateur et passer à lřétat gazeux. Il perd ainsi ses propriétés de solvant et permet aux solutés de précipiter et dřêtre récupérées.Le CO2 est ensuite recyclé pour une nouvelle extraction (Figure ).
Extraction par enfleurage
Ce procédé utilisé à Grasse, en particulier pour le jasmin, la tubéreuse, avant le développement de l'extraction par solvants.
Il sřagit de placer les fleurs sur un corps gras purifié et de laisser les arômes pénétrer le corps gras.
Une fois lřarôme des fleurs pompé, on les retire et on remet des fleurs fraîches, jusquřà saturation du corps gras.
La pommade ainsi obtenue, la suffit de la nettoyer, puis dřy ajouter de lřalcool. Au bout de 24 heures, le corps gras et les huiles essentielles sont séparés.Il ne reste plus quřà recueillir la précieuse huile essentielle ! Pour la rose, la fleur d'oranger, l'acacia, le mimosa, l'enfleurage à froid étant insuffisant, on procédait à une immersion dans de la graisse chauffée à 80°.
Analyse des extraits aromatiques5.1. Indices physico-chimiquesAu début, pour caractériser les HE, on détermine les indices suivants :la densitéindice de réfractiondéviation polarimétriquesolubilité dans lřéthanol (pour voir si le produit peut être ajouté dans les
parfums)indice dřacideindice de peroxydeindice dřesters indice de phénols. 5.2 Chromatographie préparatoireAprès ces indices, on a inventé la chromatographie micropréparative qui
permet de séparer certains composés qui existent en quantité appréciable dans le mélange à analyser . On essaie alors de piéger le composé à la sortie du détecteur (qui est non destructeur). Le composé ainsi piégé est identifié par SM, IR ou RMN. Cette chromatographie ne permet pas dřobtenir une bonne séparation du mélange dřoù la nécessité dřutiliser la chromatographie analytique.
Chromatographie analytique CPGPrincipe
La CPG est devenue la méthode de choix pour la séparation dřun mélange complexe de produits volatils.
Le chromatographe est constitué de :un injecteur pour lřinjection de lřéchantillon.une colonne contenant la phase stationnaire.Un détecteur qui permet de détecter les composés séparés.Le principe de cette méthode est la partition ou distribution des solutions
entre une phase stationnaire (liquide ou solide) et une phase mobile gazeuse. Durant leur passage à travers la colonne, les molécules du mélange sont séparées.
La séparation dépend des interactions sélectives entre les solutés et la phase liquide stationnaire. Cřest la polarité de chaque partenaire qui en décide.
A la sortie du détecteur, les pics sont enregistrés à lřaide dřun intégrateur qui donne un chromatogramme.
Exemple: analyse par CPG chromatogramme
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