BIOCHIMIE ALIMENTAIRE
S’intéresse à l’étude:
- des composantes biochimiques des aliments, - des relations structure-fonction de ces molécules, et
- des interactions entre ces différentes composantes
Importante de point de vu nutritionnel et fonctionnel des constituants d’un aliment
1
BIOCHIMIE ALIMENTAIRE CHAPITRES TRAITÉS:
Eau dans les aliments Glucides dans les aliments Protéines dans les aliments Matière grasse ou Lipides Réactions de détériorations des aliments
2
Eau dans les aliments
L'eau est une denrée alimentaire ainsi que l'élément le plus commun des aliments. Même les aliments les plus sec contiennent de l’eau teneurs en eau de certains aliments
Aliments Viande Lait Fruit &legumes Pain Miel Beur &margarine
Tenneur en eau % poids 65 – 75 87 70 – 90 35 20 16 -18
Aliments Farine de cereales Graines de Café Lait en poudre Huile alimentaire
Tenneur en eau % poids 12 -14 5 4 0
3
Eau dans les aliments
Propriétés fonctionnelles de l'eau dans les aliments Fonction de solubilisation (ou dispersion): l’eau c’est le solvant de constituants hydrophiles des constituants des aliment Fonction de structuration : L'eau joue un rôle essentiel dans la configuration des macromolécules alimentaires, notamment les protéines et les glucides. L'eau détermine également la structuration de certains constituants en micelle. C'est le cas, par exemple, des caséines dans le lait. Fonction de mobilisation : L'eau, est le facteur de mobilité le plus répondu dans les produits alimentaires.
4
Eau dans les aliments Les états de l’eau dans les aliments
Dans un tissu vivant l’eau peut se présenter sous trois états différents Eau libre: représente 80% de l’eau totale des tissus végétaux. c’est une eau facilement évaporable et disponible pour jouer un rôle de vecteur ou d’agent chimique Eau liée: représente 20% de l’eau totale. c’est une eau liée par des liaison faible et demande un traitement thermique pour son evaporation
Eau de constitution: cette eau ne peut etre evaporer sans provoquer la denaturation ou des domages des molecule
5
Eau dans les aliments L’activité de l’eau dans les aliments La teneur en eau d’un aliment n’est pas suffisante, a elle seule, pour expliquer l’état de cette élément au sein d’un aliment car en réalité toute l’eau dans un aliment est sous forme liée. le plus important a savoir c’est a quel degré cette eau est elle liée D’ou la notion d’activité de l’eau: aw = P/Pº Activité de l'eau décrit l'état d'énergie ou la tendance à l’évaporation de l'eau dans un échantillon. Il indique le degré de liaison, structurel ou chimique, de l'eau dans les produits. Tant la teneur en eau que l'activité de l'eau d'un échantillon doit être indiquée pour décrire pleinement l’état de l’eau qu’il contient.
Toutefois, l'activité de l'eau est la propriété la plus pertinente pour la qualité et de sécurité alimentaire. 6
Eau dans les aliments L’activité de l’eau dans les aliments (suite) L'aw d'une solution peut être calculée par la formule de RAOULT : aw = n1/(n1 + n2) n1 = nombre de moles du solvant (eau). n2 = nombre de moles du soluté. Aw de solution de NaCl et de saccharose (Concentration en g/100 g d'eau, aw msurée à 25°C)
aw
NaCl
saccharose
0,99 0,96 0,94 0,92 0,90 0,85
1,75 7,01 10,34 13,5 16,5 23,6
11 25 93 120 144 208
7
Eau dans les aliments L’activité de l’eau dans les aliments (suite) Relation entre teneur en eau et activité de l’eau: Isotherme de sorption
aw = p / p0
absorption d’eau a des aw elevés isotherme de desorption isotherme d’absorption
aw 1.0 pour des solution fortement diluées, desorption d’eau a des aw faibles
Eau de constitution
A une température donnée, aw varie suivant une sigmoïde en fonction de la teneur en eau qu’on appelle l’isotherme de sorption. Plus la teneur en eau est grande plus aw est grande.
Eau liée
contenu en eau
aw 0.7 solution diluées et des aliments hydratés,
Eau libre
et aw 0.6 pour des aliments secs.
8
Eau dans les aliments L’activité de l’eau dans les aliments (suite) Relation entre teneur en eau et activité de l’eau: Isotherme de sorption
L'activité de l'eau d'un aliment dépend de la température. Un changement de 10°C peut causer un changement dans l'aw de 0,03 à 0,2 dépendant du type du produit. Ainsi, la modification de la température peut avoir un effet sur la stabilité d'un produit et joue un rôle important dans la conservation des produits dans un emballage hermétique.
teneur en eau %
les isothermes de sorptions des aliments sont produit et température dépendants
activité de l’eau
9
Eau dans les aliments L’activité de l’eau dans les aliments (suite)
Plusieurs techniques de conservations ont été alors développés moyennant la réduction de l’activité de l’eau notamment:
le séchage (kedid) la réfrigération et la congélation (les légumes et fruits) les saumures (l’olive)
les confitures les marmelades...
10
Eau dans les aliments L’activité de l’eau dans les aliments (suite)
• Stabilité microbiologique • Stabilité chimique • Contenu en protéine et en
vitamine • Couleur, le goût et la valeur nutritionnelle • Stabilité et durabilité des composés • Stockage et l’emballage • Solubilité et la texture
Taux relatif de reaction
Relation entre activité de l’eau et stabilité d’un aliment
Isotherme de sorption
activité de l’eau
11
Eau dans les aliments L’activité de l’eau dans les aliments (suite) Relation entre activité de l’eau et stabilité d’un aliment Exemple: Activité de l'eau et les réactions d'oxydation des lipides
Le rancissement est une des principales réactions de détérioration des aliments à faible ou moyenne teneur en eau ; il s’observe même pour des activités d’eau comprises entre 0 et 0,2 environ L’addition d’antioxydants ou une élévation de la teneur en eau peut modifier ces données et aboutir à faire dépendre la stabilité de l’aliment d’autres réactions d’altérations en particulier le brunissement non enzymatique. 12
Eau dans les aliments L’activité de l’eau dans les aliments (suite) Relation entre activité de l’eau et stabilité d’un aliment Exemple: le brunissement non enzymatique (Réaction de maillard)
La vitesse de brunissement non enzymatique augmente rapidement avec l’activité de l’eau et atteint un maximum à des activités comprises entre 0,5 et 0,7. Au delà de ces valeurs, la vitesse de cette réaction diminue. Tout comme l’oxydation des lipides, le BNE est souvent le facteur limitant de la conservation des aliments à teneur moyenne en eau. C’est aussi une réaction de détérioration gênante lors des opérations de déshydratation où il faut s’efforcer de traverser la zone critique le plus rapidement possible et à une température minimale
Reaction de Maillarad
13
Eau dans les aliments L’activité de l’eau dans les aliments (suite) Relation entre activité de l’eau et stabilité d’un aliment
Les reactions d’hydrolyses et de brunissement enzymatique d’elevent a des taux considerable quand l’activité de l’eau depasse 0,7.
Pour eviter ce probleme on procede a la congelation ou la refrigeration lors de l’entroposage, ou meme un blanchiment avant deshydratation ou congelation
Taux relatif de reaction
Exemple: le brunissement enzymatique et hydrolyse de constituant
Isotherme de sorption
activité de l’eau
14
LES GLUCIDES DANS LES ALIMENTS 1- Classification des glucides
15
LES GLUCIDES DANS LES ALIMENTS 1- Classification des glucides Les glucides sont des composés polyalcools organiques de formule générale : (CH2O)n, caractérisés par la présence d’une fonction carbonyle sur leur carbone 1 (aldéhyde) ou sur leur carbone 2 (cétone). Les glucides alimentaires sont composés des trois classes précitées: Monosaccharides: oses simples Disaccharides: association de deux oses Oligosaccharides: association de 3 – 10 oses Polysaccharides: association de milliers oses
Il existe des composés non glucidiques dérivant des oses répandus chez les végétaux et les fruits qu’on appelle les polyols. Ces composés possèdent, parfois, les mêmes propriétés que les oses.
16
LES GLUCIDES DANS LES ALIMENTS 2- Propriétés fonctionnelles des sucres dans les aliments 2-1. Goût (propriété édulcorante):
Le sucré est la propriété la plus évidente des sucres: Glucose, Fructose, saccharose,... Le lactose (sucre du lait) est moins sucré que les autres. Pour ce caractère, les sucres ont une large utilisation en industrie tel qu’en confiserie, boisson, crèmes glacées, industrie pharmaceutique, industrie laitière,... Pouvoir sucrant de certains glucides Saccharose
100
Saccharose
100
Glucose
74
Sucre inverti
126
Fructose
174
Maltose
32
Lactose
16
Galactose
32 17
LES GLUCIDES DANS LES ALIMENTS 2-1. Goût (propriété édulcorante): Edulcorantes substituant des sucres
Aspartame Acesulfame-K Saccharine
Neotame
Cyclamate Sucralose
18
LES GLUCIDES DANS LES ALIMENTS Propriétés édulcorantes des substituant des sucres
19
LES GLUCIDES DANS LES ALIMENTS 2- Propriétés fonctionnelles des sucres dans les aliments 2-2. formation de solution et des sirops:
Les sucres sont solubles dans l’eau grâce au groupement hydroxyles qu’ils contiennent et forment facilement des sirops. 2-3. corps et texture à la bouche: L’addition des sucres rend l’aliment plus visqueux. Si le sucre est remplacé par un ‘non nutritive’ ou un adoucisseur non glucidique, tel que l’Aspartame ou saccharine, l’aliment aura une consistance plus liquide et moins épaisse. NB: C’est pourquoi quand on utilise des matières sucrantes autres que les sucres on doit souvent ajouter un épaississent comme l’amidon ou les gommes
20
LES GLUCIDES DANS LES ALIMENTS 2- Propriétés fonctionnelles des sucres dans les aliments
2-4. Fermentescible: Les sucres sont facilement digérés et métabolisés par l’organisme et lui fournissent de l’énergie (4 kcal/g). Ils sont aussi fermentescible par les microorganismes. cette propriété est très importante en industrie: - les procédés de panification (fermentation par les levures et production de CO2) - Les produits laitiers, les boissons alcoolisées,…
2-5. Agents de conservation: A forte concentration, les sucres réduisent la croissance bactérienne en diminuant l’activité de l’eau et en augmentant la tension osmotique c’est le cas des confitures et des gelées. 21
LES GLUCIDES DANS LES ALIMENTS 2- Propriétés fonctionnelles des sucres dans les aliments 2-6. Couleur:
Les sucres réducteurs sont responsables de la couleur brunâtres de certains aliments quand ils réagissent avec les fonctions amines des protéines. Il s’agit d’une réaction de brunissement non enzymatique dite Réaction de Maillard (ex: fritures, grillades, panification...) 2-7 Caramélisation: Sous l’effet de haute température, les sucres peuvent caraméliser, donnant une coloration brunâtre. La caramélisation est due à la décomposition des sucres aboutissant à la formation d’une variété de produits tels que: acides organiques, aldéhydes, et cétones. NB: Cette réaction n’implique pas les protéines ou les acides aminés et ne doit pas être confondue avec la Réaction de Maillard. 22
LES GLUCIDES DANS LES ALIMENTS 2- Propriétés fonctionnelles des sucres dans les aliments 2-8. Cas des polyols: Ce sont des composés naturels formés par réduction de la fonction carbonyle en fonction hydroxyle. on en distingue:
Sorbitol
Mannitol
Xylitol
Erythritol
Maltitol
23
LES GLUCIDES DANS LES ALIMENTS Polyalcools substituant des sucres
24
LES GLUCIDES DANS LES ALIMENTS 2- Propriétés fonctionnelles des sucres dans les aliments 2-8. Cas des polyols: Ils sont en générale moins sucrés que le saccharose ou même autres monosaccharides. C’est pourquoi d’ailleurs qu’on les associent avec d’autres édulcorants.
Ajoutés dans les aliments à cause de: - Faible contenu calorique
Lutte contre l’obésité
- ne sont pas métabolisés par les bactéries dans la bouche (Chewing gum) réduction de la carie
NB: Les polyalols peuvent être synthétisés chimiquement par des réactions de réduction à partir de leur oses analogues. 25
Exemple de produits hypocalorique contenant des polyols et des édulcorants.
pour des dents saines et fortes
sans sucre bon pour vos dents les substituants des sucres ne favorisent pas la carie Attention pour les gens ayant la maladie dite phénylcétonurie
ne favorise pas la carie
Nombreux adoucisseurs non glucidiques sont utilisés
des composés faibles en énergie (doit fournir moins 25% d’énergie au moins par rapport au sucre commun)
Gum Base = lanoline, glycérine, polyéthylène, acétate du polyvinyl, cire du pétrole, acide 26 stearique, et latex
LES GLUCIDES DANS LES ALIMENTS 3- Les Oligosaccharide dans les aliments
Constitués en moyenne par 3 à 10 oses reliés par des liaisons osidiques Parmi les plus communs le Raffinose (Gal-Glu-Fru), et le Stacchyose (GalGal-Glu-Fru)
les deux existent naturellement chez les féculents (haricots, et pois). Ces composés ne sont pas digérés au niveau du tube digestif humain. Ils deviennent substrats de fermentation pour les bactéries du gros intestin en produisant des gaz causant des degrés variables d'incommodité. On trouve le raffinose dans la Mêlasse de sucre de betterave associé au Saccharose
27
LES GLUCIDES DANS LES ALIMENTS 4- Les polysaccharide dans les aliments Les polysaccharides les plus importants en technologie alimentaire sont les suivant : ► Amidons ► Pectines ► Gommes ► Polysaccharides des algues marines ► cellulose et fibres alimentaires insolubles
28
LES GLUCIDES DANS LES ALIMENTS 4- Les polysaccharide dans les aliments ► Les amidons C’est un polymère de glucose formé par deux molécule dites: Amylose et Amylopectine.
1 ramification tous les 25 résidus environ
NB: L’industrie utilise des amidons de diverses origines : blé, orge, maïs, pomme de terre, patate douce, riz, manioc. Le Maïs reste, pour des raisons techniques, la 29 source d’amidon la plus utilisée au monde
4- Les polysaccharide dans les aliments ► Les amidons Source d'hydrates de carbone capable de produire, par traitement thermique, chimique ou l'enzymatique, une large gamme de produits alimentaire intermédiaires à utiliser dans presque tous les secteurs de l'industrie agroalimentaire. Cette gamme de produits peut être classée dans trois grands Maïs groupes (voir figure): • Amidon naturel en poudre. • Amidons Modifiés. Extraction • Hydrolysats d'amidon. Sousproduits lait d’amidon
séchage
Amidons naturel
cuisson
torréfaction
Amidon prégélatinisé
Dextrines
Amidons modifiés
processus chimique Amidon substitué
hydrolyse
Malto- Sirop dextrine Glu
Glucose
30 Hydrolysats d’amidons
► Les amidons Les produits de l’amidon 1- Amidon pré-gélatinisé : C’est un amidon gélatinisé puis sécher à nouveau pour le rendre soluble dans l’eau froide ou dans le lait. Gélatinisation de Amidon: Le gélatinisation est un processus qui permet la rupture des liaisons intermoléculaires des molécules d’amidon en présence d'eau et de chaleur (60 à 85 ºC). Ceci permet aux fonctions hydroxyles d’engager plus de liaison hydrogène avec les molécules d’eau pour former une masse amorphe dite empois d’amidon La rétrogradation: C’est une réaction qui a lieu au cours de la gélatinisation de l'amidon quand les chaînes d’amylose et d'amylopectine se réalignent créant la séparation du liquide du gel (exsudation du liquide) réduisant ainsi sa viscosité. En général, c’est un effet indésirable. exemples: gâteau non levé, pain rassis sans séchage, … 31
► Les amidons Les produits de l’amidon 2- Les dextrines : C’est un groupe d'hydrates de carbone de faible poids moléculaire produit par l'hydrolyse acide d'amidon à haute température. Les dextrines sont des mélanges de polymères linéaires de D-Glucose (α-1,4) qui commencent avec une liaison (α-1,6). Leur production se fait par torréfaction de la poudre d’amidon en conditions plus ou moins acides.
Il peuvent être produits également par hydrolyse enzymatique (Les α-amylases et les β-amylases) Ce sont des composés partiellement ou totalement solubles dans l’eau mais les solutions ne sont pas aussi visqueuses que celles d’amidon. NB: L’amidon torréfié en conditions peu ou pas acides s’appelle: British gum “gomme anglaise” 32
► Les amidons Les produits de l’amidon 3- Sirop de glucose
C’est un mélange de glucose, maltose et dextrines produit par hydrolyse acide ou enzymatique (les amylases, Amyloglucosidase (EC 3.2.1.3) coupent les liaisons α (1 - 4) et (1 - 6) pour produire du D-glucose). Le degré d'hydrolyse est désigné par DE (Dextrose Equivalent) qui renseigne sur la concentration de sucres réducteurs libre dans le sirop. En industrie agroalimentaire, il joue le rôle d’épaississant, édulcorant, humectant..
33
► Les amidons Les produits de l’amidon
4- Autres amidons modifiés 4-1. Amidons réticulés: différentes molécules permettent la liaison des molécules d’amidon entre elles c’est la réticulation.
La réticulation réduit le gonflement et augmenter la résistance au cisaillement
34
Amidons réticulés:
Epichloridrine
Oxychloride de phosphore
ou Trimetaphosphate de sodium Na3P3O3
La réticulation de l'amidon est effectuée en faisant réagir une suspension alcaline (pH 7,5-12) de grains d'amidon à 30-45% de matière sèche avec un réactif autorisé par la législation. Ces réactifs sont l'oxychlorure de phosphore, le trimétaphosphate de sodium et des mélanges d'anhydride adipique et acétique. La réaction se déroule à 25-50°C pendant des temps variables pouvant atteindre 24h.
35
► Les amidons Les produits de l’amidon 4- autres amidons modifié 4-2 Amidons stabilisés: Amidon acétylé Amidon hydroxypropylé
Amidons stabilisés par acétylation ou hydroxypropylation: gonflement a basse température et moins de relargage d’eau lors des cycles de congélation décongélation (les produits surgelés).
36
► Les amidons Quelque utilisation de l’amidon et ces dérivés en Industrie En boulangerie, l’ajout de dextrose dans le pain et dans d’autres produits de boulangerie permet une fermentation plus rapide et plus complète. sans oublier la coloration due au brunissement non enzymatique. En confiserie, le dextrose et le sirop de glucose sont utilisés. L’amidon et l’amidon modifié sont employés dans la fabrication de dragées, de caramels, de gommes dures et tendres, de fondants Dans les conserverie de fruits le sirop de glucose remplace de plus en plus le saccharose, ce qui aide à maintenir le pourcentage désiré de produit solide sans donner un goût trop sucré (pouvoir édulcorant 0,4 à 0,7) L’amidon est utilisé en papeterie:collage des couche de papier et carton plier, et pour améliorer la qualité d’impression du papier... 37
► Les amidons Quelque utilisation de l’amidon et ces dérivés en Industrie
L’amidon joue un rôle important dans l’industrie textile: protection des fils, finition de vêtement (fermeté) et permet l’impression de certaine couleurs sur le tissu.
L’amidon peut servir d’excipient dans la composition d’un médicament de par son faible apport énergétique et de sa non toxicité. Il est également utilisé dans le capsulage des gélules.
Les cyclodextrines permettent d’augmenter la solubilité et l’absorption des médicaments. La quantité nécessaire de produit étant ainsi très réduite, elle entraîne une diminution des effets indésirables tels que les irritations d’estomac et des coûts financiers. 38
► Les amidons Code utilisé pour l’amidon et ces dérivés en Industrie
Amidon acétylé et oxydé (E1451). Amidon Acétylé (E1420), 39
4- Les polysaccharide dans les aliments ► Les Pectines (E440) Du Grec “Pectos” qui veut dire Solidifié, congelé ou coagulé Les pectines est une famille de polysaccharides variables et complexes extraites des parois primaire des plantes supérieures.
Chimiquement: polymères linéaires de l’acide galacturonique relié par des liaisons α(1-4).
Une partie des groupements carboxyles des acides galacturoniques est estérifiée par le méthanol. 40
4- Les polysaccharide dans les aliments ► Les Pectines (E440) Les Pectines sont utilisées comme un ingrédient fonctionnel dans différentes industries alimentaire grâce à ces propriétés gélifiantes. Exemple: confitures et gelées, préparations de fruits, concentré de boissons de fruits, jus du fruits, desserts et produits laitiers fermentés. Les pectines commerciales sont classées selon leur degré d'estérification (DE): HM (hautement estérifiées/méthylées); LM (Faiblement estérifiées) et LMA (Faiblement estérifiées amidées).
Extraction à partir: Marc de pomme, zeste de citrus, la pulpe de betterave sucrière, tournesol, pomme de terre... 41
4- Les polysaccharide dans les aliments ► Les Pectines (E440) Comment se forment les gels de pectines? Un gel c’est un réseau moléculaire qui piège l’eau à son intérieur Les Pectines LM: les fonctions Carboxylique et Alcools sont chargé négativement et empêcheraient le rapprochement entre les molécules de pectines. Celles-ci ne peuvent former de gel qu’en présence d’ion bivalent tel que le calcium. molécule de pectine
C
O
O-
O
O-
O
OC
O-
O C
O
O
OC
O-
O
O-
C
C
C
O
OC
O-
O
O-
O C
O
C
O-
O
Ca
O-
C Ca
C
Répulsion des deux chaînes
Ca O-
O C
Ca
liaison au calcium
O-
O C
Formation d’un réseau moléculaire
Dispersion dans l’eau
molécule de pectine
42
4- Les polysaccharide dans les aliments ► Les Gommes C’est un groupe de polysaccharides hydrophiles composé de quelques milliers d’oses unitaires. Le galactose est l’ose constitutif le plus commun chez les gommes (le glucose est généralement absent). Ces molécules sont, généralement, incapables de former des gels. Elles sont capable de piéger un grande quantité d’eau, pour former des solutions très visqueuses. on les classe généralement parmi les fibres alimentaires solubles.
43
4- Les polysaccharide dans les aliments ► Les Gommes Elles sont obtenues, en générale, à partir de plantes On en distingue 5 catégories: Les gommes de graines: Gomme de guar, Gomme de caroubier Les exsudats de plantes: Gomme arabique, Gomme adragante (ou du dragon) Les gommes semisynthétiques: Dérivés de cellulose comme la Méthyle cellulose et la Carboxyméthyle cellulose. Les polysaccharides d’Algues marines: Alginates, Carraghenanes, Agar Les exsudats microbiens: Xanthane, Dextrane
44
4- Les polysaccharide dans les aliments ► Les Gommes Les rôles fonctionnels des gommes: On les utilises dans les aliments pour jouer un ou plus des rôles suivants Épaississants: vinaigrettes, sauces, boissons Stabilisants: Glaces, émulsions Contrôle de la taille des cristaux: Sucreries Agents gélifiants: morceaux de fruits Agents d’enrobage: margarines pour friture
Substituants des graisses: Desserts, Glaces, aliment “light” Substituants de l’amidon: Viennoiseries, soupes, sauces Agents reliants: Aliments “light” (Taux faible en graisse)
Sources de fibres: Boissons, Soupes, produits de boulangerie 45
4- Les polysaccharide dans les aliments ► Les Gommes Gomme arabique (E 114):
Extraite des graines de plusieurs espèces d’Acacia
Chaîne β galactose fortement ramifiée. Les chaînes de ramification sont constituées par galactose, arabinose, rhamnose et l’acide glucuronique Poids moléculaire: 250000 – 750000 Caractéristiques principales: tres soluble dans l’eau (jusqu’a 50%) Faible viscosité
46
4- Les polysaccharide dans les aliments ► Les Gommes Gomme du caroubier (E410) C’est un Galactomannan faiblement ramifié constitué d’une chaîne de β (1-4) mannopyranose avec des ramification de Galactose α(1-6) Le ratio entre le mannose sur le galactose est de 4 pour 1 Poids Moléculaire 330000 ±30000 Relativement non affectée par les ions et le pH. Caractéristiques principales: Insoluble dans l’eau froide (formation de dispersion) solubilisée après chauffage 10 minutes à 80 °C. solution stable à pH compris entre 3 et 10. Peut former des gels non comestibles en présence de borate de sodium Produite dans les pays du bassin méditerranéen. 47
4- Les polysaccharide dans les aliments ► Les Gommes Gomme de guar (E412) La gomme de guar est extraite de l’endosperme de la graine d’une légumineuse dite cyamopsis tetragonoloba
C’est un galactomannane: Polymère linéaire de β(1,4) mannose auxquelles sont ramifiés par un pont 1-6 une unité de galactose. Le ratio entre le mannose et le galactose est de 2 pour 1,
Caracteriatiques principales: Stable au variation de pH (pH optimum de son hydratation 7,5 à 9) En présence de forte concentration de sels multivalents elle peut former des gels. Produite en Inde et au Pakistan 48
4- Les polysaccharide dans les aliments ► Les Gommes La gomme adragante (E413) encore appelée tragacanthe ou gomme de dragon la sève mucilagineuse séchée d'une vingtaine d'espèces de plantes du genre Astracantha (autrefois Astragalus). Polymère d’acide galacturonique + Galactose + Arabinose + xylose faite de deux composante 70% Bassorine – insoluble dans l’eau 30% Tragacanthite – soluble dans l’eau Caractéristique principales: Haute viscosité stable à très faible pH (2) (usage dans les vinegrettes) Très chère (remplacer souvent par les xantanes). Résiste à la chaleur Inodore. Pays producteurs: Iran, Turquie, Syrie.
49
4- Les polysaccharide dans les aliments ► Les fibres alimentaires Cellulose Hémicellulose
Constituants principales de la parois cellulaire végétale. Elles sont insoluble dans l’eau et non digérables par les humains.
Dérivés de cellulose:
a: Carboxyméthyle cellulose Gommes semisynthétiques
b: Méthyle cellulose 50
4- Les polysaccharide dans les aliments ► Polysaccharides des algues marines Agar (E406) Polymère non ramifié de galactose obtenue à partir d’algues rouges des genres Gelidium et Gracilaria (paroi cellulaire) Il est constitué de deux molécules: Agarose: (1-3)-β-D-galactopyranose (1-4)-3,6-anhydro-α-Lgalactopyranose (les carraghenanes contiennent du α D-3,6 anhydrogalactopyranose et des esters de sulfate). Un excellent gélifiant (formation de gel à partir de 0,1%) utilisé en confiserie et en pâtisserie. Agaropectine: molécules plus petites mais relativement plus ramifiées et peuvent contenir de esters de sulfate ou des substitutions d’acide pyruvique. Il gel moins bien que l’agarose. L’agar brute est utilisé également dans la composition des milieux de cultures microbiologiques. Caractéristiques principales: Insoluble dans l’eau froide Soluble dans l’eau à haute température (80 ºC)
Mizuyukan
51
4- Les polysaccharide dans les aliments ► Polysaccharides des algues marines Alginates (E 400 à E 405, E 411) Sont des molécules extraites d’algues brunes en particulier les Laminaria. Polymères d’acide β-D Mannuronique (M) et d’ acide α-D guluronique (G) relié par des liaison 1-4 (à peu près 200 unité par molécule)
Les alginates diffères par l’origine botanique, Age de l’algue et le ratio M/G. Utilisés comme: Agents gélifiants (en présence d’ion calcium) Agent d’encapsulation ( jus de fruits: caviar de pomme) Stabilisateur de mousse (en Oenologie) Suppresseur d’appétit.
dans les crèmes glacées, la biscuiterie, les confitures, les potages ou les desserts Caractéristiques principales: insoluble dans l’eau et les solvants organiques précipite en dessous du pH 3 se dégrade au dessus pH 6,5...
52
4- Les polysaccharide dans les aliments ► Polysaccharides des algues marines Carraghénane (E 407) Extraites de différentes algues rouges de la famille des Gigartinales Il s’agit d’un polymère de D Galactose sulfaté. Trois fraction majeurs sont identifiées:
Carraghénane Kappa 1 sulfate pour 2 galactoses
Forment des gels
Carraghénane Lota 2 sulfate pour 2 galactoses Carraghénane Lambda 3 sulfate pour 2 galactoses
κ Carraghennanes
ne Forme pas de gels
λ carraghennanes
Entre dans differentes compositions pâtissieres (puddings, milk shakes, desserts glacés, sorbets, ice cream), yahourt, fromages, flans, lait chocolaté, soupes, sauces, salades, de diverses pâtes dentifrices, 53
LES PROTEINES DANS LES ALIMENTS
54
LES PROTEINES DANS LES ALIMENTS
1- Généralités 2- Sources des protéines
3- Notion d’acides aminés essentiels et qualité nutritionnelle des protéines 4- Propriétés fonctionnelles des protéines alimentaires 5- Réactions et propriétés des protéines
55
LES PROTEINES DANS LES ALIMENTS 1- Généralités
”Du Grec proteios, veut dire “premier” ou ”primaire” Il s’agit d’une classe vitale de composés organiques qui sont présents dans toutes les cellules vivantes. Sous forme de peau, cheveux, cartilage, muscles, tendons et ligaments, les protéines s’assemblent pour le maintien, la protection et structuration des corps des organismes pluricellulaires. Toutes les fonctions des organismes vivants sont liées à des protéines.
Recommandation diététique besoin quotidien de protéines pour un adulte en bonne santé est de 0,8-1 g / kg de poids corporel. 56
LES PROTEINES DANS LES ALIMENTS 1- Généralités
Structure des protéines
57
LES PROTEINES DANS LES ALIMENTS 1- Généralités
Protéines dans les organismes vivants • Tissues –Muscle, peau, tissue conjonctifs (tendons, ligaments), organes, os, cheveux, ongles –Kératine –Collagène • Énergie • Enzymes (Lipase, lactase, etc)
• Équilibre acido basique du sang • Transports cellulaires (protéines de transport et les ports membranaires) • Anticorps • Mélanine • Hémoglobine • substance de réserves (graine, oeufs) • Hormones (Insuline, glucagon)
58
LES PROTEINES DANS LES ALIMENTS 2- Sources des protéines • Sources: – viande rouge – volaille – poissons – oeufs – lait et produits laitiers – soja – légumineuses – graines – végétaux – microorganismes
Aliments Fruits Pomme de terre Lait de vache Graine Oeuf de poule Viande et poisson Fromage Soja
Contenu en protéines <1% 2% 3,5 % 7 – 13 % 12 % 20 – 22 % 24 % 40 %
• Protéines animales: généralement, plus digestibles et biodisponibles • Protéines végétales: généralement moins digestibles et moins absorbées • Mais si l’apport protéique est varié et suffisant ces différences ne sont pas significative
59
LES PROTEINES DANS LES ALIMENTS 3- Notion d’acides aminés essentiels et qualité nutritionnelle des protéines
Ac. aminés essentiels: sont au nombre de 9 – Histidine – Thréonine – Valine – Tryptophane
– Leucine et Isoleucine – Lysine – Phénylalanine – Méthionine
60
LES PROTEINES DANS LES ALIMENTS 3- Notion d’acides aminés essentiels et qualité nutritionnelle des protéines
Produit Mais Avoine Riz Blé Lait de vache Pomme de terre Pois vert Graine de coton Viande rouge Poulet
Ac. aminé limitant Lysine Lysine Lysine Lysine Méthionine Méthionine Méthionine Isoleucine Valine Tryptophane
Notion de Protéines complètes et incomplètes
• Protéines complètes quand elles renferment tous les ac. aminés essentiels c’est le cas des protéines animales et du soja • protéines incomplètes quand elles ne renferment que peu d’un ou plusieurs ac aminés essentiels c’est les cas des protéines des plantes. 61
LES PROTEINES DANS LES ALIMENTS 4- Propriétés fonctionnels des protéines alimentaires
Table 1. Propriétés fonctionnelles des protéines alimentaires Propriété
Fonctionnalité Attribuée
Sensorielle
Flaveur, odeur, texture, couleur
Visuelle
Opacité, turbidité, couleur
Hydratation
solubilité, dispersibilité, gélification, viscosité
Surfactante
Émulsifiant, moussant, fouettage, cuisson
Texturielle
viscosité, adhésion, agrégation, gélification
Rhéologique
Agrégation, gélification, viscosité, extrudabilité
Autres
Compatibilité avec les autres ingrédients et les conditions de fabrication
62
LES PROTEINES DANS LES ALIMENTS 5- Réactions et propriétés des protéines Pouvoir tampon: Les protéines comme les acides aminés peuvent agir comme des bases et comme acides selon le pH du milieu: elles sont Amphotériques. Cette propriété leur permet de résister au faible variation de pH et donc de tamponner le milieu. Point isoélectrique (pI): Le pI d’une protéine c’est le pH auquel la charge globale de la protéine est nulle (charges – égales aux charges + ).
Le pI est important dans certaine industries agroalimentaire: Cas du Fromage blanc ou on ajoute de l’acide lactique au lait pour atteindre le pI des Caséines et permettre leur précipitation pour former le caillé. Solubilité: Selon la nature des AA constitutifs, les protéines peuvent être solubles ou insolubles dans l’eau. La solubilité influence sur leur mode d’extraction et de purification, de dispersion (homogène ou non) ainsi que sur leur facilité de diffusion. 63
LES PROTEINES DANS LES ALIMENTS 5- Réactions et propriétés des protéines Capacité de Rétention d’eau: Grâce aux squelettes des molécules protéiques et des chaînes latérales chargés quelle contiennent, les protéines peuvent adsorber variable quantité d’eau. Cette propriété dépend de plusieurs facteurs tel que le pH, sels, température et autre molécules. Ex: Au pI (charge globale nulle) et aux fortes concentrations de sels les protéines tendent à fixé moins de molécules d’eau. Ce qui permet un rapprochement entre les molécules protéique et leur précipitation par la suite. Propriété amphiphile: les protéines peuvent avoir un caractère amphiphile, leur procurant des propriétés interfaciales très intéressants tel que: émulsification, formation de mousses et de films. 64
LES PROTEINES DANS LES ALIMENTS 5- Réactions et propriétés des protéines Gélification: il s’agit d’interactions de types protéine-protéine. Sous certaines conditions le rapprochement entre les protéines permet leur structuration en un réseau tridimensionnel emprisonnant la phase dispersante en son intérieur (cas de l’eau dans les gelés)
Les facteurs affectant la formation du gel: –°T –Concentration de la protéine –pH –Concentration des sels –Ca2+ –SH Libres (sulfhydryle) –Hydrophobicité de la protéine
Le réseau protéique formé dépend de: –Équilibre entre les interactions protéine/protéine et solvant/protéine –Forces d’attraction et répulsion –Interactions hydrophobes (rehaussé par haut ºT) –Interactions électrostatiques (liaison au Ca++) –liaison H (rehaussé en refroidissant) –pont Disulfure 65
LES PROTEINES DANS LES ALIMENTS 5- Réactions et propriétés des protéines Dénaturation : chaleur, pH, force ionique, agitation... facteurs qui peuvent induire un changement dans la structure IV, III et/ou II des protéines. La dénaturation peut être désiré: Cas de chauffage du blanc d’oeuf battu pour fabriqué des meringues. Cas de la formation du caillé de lait par acidification Cas d’inactivation des enzymes par blanchiment des légumes et fruits avant stockage
66
LES PROTEINES DANS LES ALIMENTS 5- Réactions et propriétés des protéines L’hydrolyse: Correspond à la dégradation des molécules protéiques en des molécules de tailles relativement plus petites. Elle peut être chimique (HCl concentré à chaud), ce procéder n’est pas utiliser en industrie agroalimentaire. Elle peut être enzymatique, par le billet dune famille d’enzyme qu’on appelle les protéases (ex: présure). Ce type d’hydrolyse constitue la base de certaines industries alimentaires et elle peut être un processus recherché par les industriels, comme il peut être responsable de la détérioration des aliments transformés ou non transformés.
67
LES PROTEINES DANS LES ALIMENTS 5- Réactions et propriétés des protéines L’hydrolyse: Ex1: Produits laitiers: La fabrication du fromage commence par l'utilisation d'enzymes protéolytiques telles que la présure pour coaguler le lait et produire le caillé de fromage. La coagulation est le résultat de la protéolyse de la caséine du lait.
Au cours de la maturation du fromage, la protéolyse continue et contribue au développement de la saveur et de la texture du produit. Pour certains types de fromage l'activité résiduelle des protéases peut avoir un effet néfaste sur la qualité. Par exemple, la résistance à la tension du fromage Mozzarella décroît de façon logarithmique avec le temps de stockage à cause de l'activité protéasique. Le lait UHT gélifiera éventuellement lors du stockage et développera de mauvaise flaveur, même s'il n'y a pas de croissance microbienne. L'une des protéases responsable de cette détérioration est de la plasmine, qui entre sans doute dans lait à partir du sang sous la forme de son précurseur, le plasminogène. Dans le lait frais, la plupart de l'enzyme est présente sous forme de précurseur. L’Augmentation de l'activité de plasmine est observée après le traitement UHT et le taux de plasminogène diminue à mesure que l'activité plasminique augmente lors du stockage. 68
LES PROTEINES DANS LES ALIMENTS 5- Réactions et propriétés des protéines L’hydrolyse: Ex2: Viandes et produits carnés Attendrissage de viande peuvent être améliorées par l'utilisation d'enzymes exogènes tels que la papaïne, Ficin, et la bromélaïne. Cette amélioration peut être obtenue par l'injection de l'enzyme(s) dans les animaux vivants avant l'abattage ou une application topique de l'enzyme(s) sous forme de solution ou de poudre. L’activité protéolytique est le facteur causal de la détérioration post-mortem de La qualité du poisson. Si la viande moulu du Hareng est traité avec un extrait de pomme de terre, (contient des inhibiteurs d’un grand nombre de protéase), la production d'histamine, putrescine, tyramine, cadavérine et d'azote total volatile est réduite. La viande congelé puis décongelé, se détériore rapidement, même à des températures de réfrigération. Cette détérioration peut être dû à la rupture des lysosomes, libérant ainsi un grand nombre de protéases actives. D’autre membranes dans tout le tissu seront brisées, et d'autres protéases compartimentée peuvent également être libérés. Il en résulte que la viande aura un structure spongieuse, et les produits à faible poids moléculaire faciliteront la croissance microbienne. 69
LES PROTEINES DANS LES ALIMENTS 5- Réactions et propriétés des protéines
Réaction de Maillard
En présence de sucres réducteurs et de chaleur les protéines contribuent au réaction de brunissement non enzymatique (ou dextrinisation). vue ce qu’elle apporte comme propriétés sensorielles cette réaction est très recherchée dans différentes industries (boulangerie). Contribution à la saveur: les protéines contribuent faiblement à la saveur á travers les produits de leur hydrolyse (cas du fromage) et des réactions de brunissement non enzymatique. Néanmoins certains acides aminés libres et des peptides peuvent contribuer fortement au goût sucré, amère, acide et/ou Umami de l’aliment.
70
LES PROTEINES DANS LES ALIMENTS 5- Réactions et propriétés des protéines Contribution à la saveur: exemples d’ac. aminés
71
LES PROTEINES DANS LES ALIMENTS 5- Réactions et propriétés des protéines
Contribution à la saveur: Exemples de peptides: Le sucré: Aspartame: Asp-Phe-oMe, Alitame: Asp-Ala (2000 x saccharose) Le salé: Ornitine-Taurine L’acide: Asp-Phe,Glu-Phe, l-Ala-l-Asp, l-Glu-l-Glu, l-Gly-l-Asp and l-Ser-l-Glu L’amer: oligopeptides avec AA hydrophobe en C terminale (Phe, Leu, Trp, Ile, Pro, Tyr et Val)... L’Umami: peptide avec Glu et/ou Asp: Gly-Glu-Ser, Lys-Gly-AspGlu-Glu-Ser-Leu-Ala
72
ANNEXE I Table 2. Exigences d’usage des protéines dans différents produits alimentaires. Produit
Fonctions exigées pour tous les produits
Les fonctions exigées pour quelques produits
Boissons
solubilité, stabilité colloïdale
stabilité au acides, émulsifiant, rétention d'eau
Boulangerie
solubilité, émulsifiant, gélification
moussant, stabilité des mousses, rétention d'eau, modification du gluten
Confesserie
moussant, solubilité
émulsifiant, gélification
Dessert
émulsifiant, moussant, dispersibilité
solubilité, rétention d'eau, mime les lipides
Mime le lait
émulsifiant, stabilité colloïdale
solubilité, moussant, stabilité des mousses
Formulation pour enfants
nutrition, solubilité, émulsifiant, stabilité colloïdale a la chaleur
Mime la composition du lait humain
Charcuterie
émulsifiant, rétention d'eau
solubilité au sel, faible viscosité en solution, gélification, mime les lipides
Sauces
émulsifiant, stabilité du colloïde a la chaleur
rétention d'eau, viscosité
73
ANNEXE II Table 3: Caractéristiques fonctionnelles de certaines protéines alimentaires
Protéine
Gélifiant
Formation de Film
émulsifiant
moussant
Stabilité
Blanc d’oeuf
faible
élevé
élevé
moyen
thermolabile
Jaune d’oeuf
élevé
faible
moyen
faible
thermolabile
moyen
faible
élevé
thermorésistant, instable en milieu acide
Lactosérum moyen
faible élevé
faible-élevé
moyen
Stable en milieu acide, thermolabile
Isolats de soja
Moyen a élevé
faible moyen
moyen
moyen-élevé
thermolabile et acide
poisson
moyen
faible
élevémoyen
faible-moyen
thermolabile
Caseinates
élevé
74
LES LIPIDES DANS LES ALIMENTS 1- DEFINITION
Les lipides constituent un groupe très hétérogène de composés qui sont formés essentiellement de larges chaînes hydrocarbonées additionnés d’autres composés variables comme le groupement phosphate, alcools, amines, monosaccharides, etc. Tout groupe de substances, en générale, solubles dans les solvants organique et insolubles dans l’eau. Attention à la définition: un contre exemple Les monoglycérides d’acides gras à courte chaine sont sûrement des lipides mais ils sont plus solubles dans l’eau que dans les solvants organiques
75
LES LIPIDES DANS LES ALIMENTS 2- Classification des lipides
76
LES LIPIDES DANS LES ALIMENTS
3- Sources des lipides Les sources mondiales en lipides proviennent de: • Huiles végétales --------- 68% • Graisses animales ------ 28%
• Huiles d’origine marine - 4% Graisses – Généralement solide à température ambiante et riches en acides gras saturés Huiles – Généralement liquide à température ambiante et pauvres en acides gras saturés
77
LES LIPIDES DANS LES ALIMENTS 4- Rôle des lipides Dans l’organisme: Source d’énergie Transporteur de vitamines liposolubles (A,D,E,K) Entrent dans la structure de hormones et des cellules Fonctionnement du système nerveux Isolation thermique du corps (graisses de réserve) Dans les aliments: Source majeur des arômes Texture Transfert de chaleur (cas des fritures) Contribue à la friabilité et la tendreté Emulsifiant Prévient le collage (après formation des moules) Sensation de satiété et rassasiement Recommandations diététiques: Pas plus de 30% des calories provenant des graisses et huiles
Les Moins de 10% des calories doivent provenir des lipides saturés, Plus de 10-20% des calories doivent provenir des lipides insaturés 78
LES LIPIDES DANS LES ALIMENTS 5- Notion d'acides gras oméga (ω) la nomenclature chimique des acides gras insaturés indique le nombre de carbones, le nombre d’insaturation et la position de la première double liaison en partant du carbone 1 (celui de la fonction carboxylique). En partant du côté opposé du groupe acide (côté du méthyle) la première double liaison rencontrée est exprimée par la lettre oméga (ω) (Nomenclature biochimique )
l’acide linoléique (C18:2, ω-6) l’acide alpha linolénique (C18:3, ω-3) l'acide arachidonique est appelé « acide C20:4, ω-6 ». La première insaturation se situe sur le carbone C14 ou la 6ème position en partant du côté opposé au 79 groupement carboxyle de l’acide gras.
LES LIPIDES DANS LES ALIMENTS 5- Notion d'acides gras oméga (ω)
L’acide linoleique est un ω6 l’acide linolenique est un ω3 alors que l’acide oleique est un ω9
80
LES LIPIDES DANS LES ALIMENTS 5- Notion d'acides gras oméga (ω)
81
LES LIPIDES DANS LES ALIMENTS 6- Acides gras essentiels et acides gras indispensables Les acides linolénique et linoléique sont des acides gras dits essentiels : les humains et les animaux sont incapables de les synthétiser et doivent donc obligatoirement les trouver dans leur alimentation.
82
LES LIPIDES DANS LES ALIMENTS 7- Propriétés physico-chimiques des lipides 7-1 Propriétés physiques
7-1-1 Solubilité dans l’eau des Ac. gras
Solubilité dans H2O
Acides Gras
Longueur de la chaîne carbonée
Solubilité (mg/100 ml H2O)
C4
-
C6
970
C8
75
C10
6
C12
0.55
C14
0.18
C16
0.08
C18
0.04
La solubilité des acides gras dans l’eau dépend de la longueur de leurs chaînes carbonées. 83
LES LIPIDES DANS LES ALIMENTS 7- Propriétés physico-chimiques des lipides 7-1 Propriétés physiques 7-1-2 point de fusion ou température de fusion des ac. gras Le point de fusion dépend de: -longueur de la chaîne: plus le nombre de carbone -nombre de double liaison: plus les insaturations
plus le P.F. plus le P.F.
-configuration isomérique: les configurations Cis ont des P.F plus bas que les Trans.
84
LES LIPIDES DANS LES ALIMENTS 7- Propriétés physico-chimiques des lipides 7-1 Propriétés physiques 7-1-3 point de fusion ou température de fusion des Glycérides Le point de fusion d’un triglycéride dépendra de la qualité et la quantité des ac. gras qui le constituent.
Pour une matière grasse donnée, et du faite qu’elle sera constituer par un mélange de triglycérides (200 à 300 triglycérides pour le beurre), on parlera d’une plage de fusion et non d’un point de fusion La plage de fusion du beurre s'étend de -50°C à +40°C. A 4°C : 70% de la matière 85 grasse est sous forme solide alors qu'à 30°C 90% de la matière grasse est sous forme liquide.
LES LIPIDES DANS LES ALIMENTS 7- Propriétés physico-chimiques des lipides 7-1 Propriétés physiques 7-1-4 Cristallisation des lipides Les triglycérides sont polymorphes, en effet, leurs molécules peuvent se disposer en cristaux dans plusieurs arrangements différents, chacun avec son point de fusion caractéristique et d'autres propriétés. Il existe trois types fondamentaux d'arrangement cristallin (forme polymorphique), connu sous les noms α, β'et β, dans un ordre croissant de stabilité.
a
b
c
les chaînes de triglycérides s’empaquettent avec différents plants d’inclinaison qui diffèrent selon leur espacement long (a et b) et court (c).
86
LES LIPIDES DANS LES ALIMENTS 7- Propriétés physico-chimiques des lipides 7-1 Propriétés physiques 7-1-4 Cristallisation des lipides
Forme triclique (β): degré de symetrie faible. trois côtés de differente longueur et aucun n’est perpendiculaire a l’autre
Forme Rombique (β’): trois cotés de differente longueur et aucun est perpendiculaire les uns aux autres
Forme Hexagonale (α): degré de symetrie élevée. trois cotés de meme longueur situés dans un plan et un quatrieme de differentes longueur est 87 perpendiculaire aux trois autres
LES LIPIDES DANS LES ALIMENTS 7- Propriétés physico-chimiques des lipides 7-1 Propriétés physiques 7-1-4 Cristallisation des lipides Exemple: Le chocolat qui a été incorrectement trempé ou soumis à des fluctuations répétées de la température, comme, par exemple, une vitrine, développe «une floraison». Il s'agit d'une pellicule grise-blanchâtre qui ressemble à des moisissures. Elle est causée par le passage de la matières grasses à une forme polymorphique plus stable qui cristallise à la surface.
88
LES LIPIDES DANS LES ALIMENTS 7- Propriétés physico-chimiques des lipides 7-2 Propriétés chimiques 7-2-1 Hydrogénation Après une purification préliminaire, pour l'élimination des lipides polaires et d'autres substances qui ont tendance à réagir avec le catalyseur de la réaction, les huiles sont exposés à des gaz d'hydrogène à des pressions et températures élevées (2-10 atm, 160-220 ºC) en présence de 0,01 à 0,2% de nickel finement divisé. Ni -CH=CH-CH2-CH2catalyseur Solide
Liquide H2 L’objectif:
Consiste à convertir une huile liquide (végétale ou de poisson) en un corps gras avec un consistance « beurreuse » (solide) en réduisant le degré d'insaturation de ses acides gras constitutifs. C’est le cas des margarines, et des beurres à tartiner
89
LES LIPIDES DANS LES ALIMENTS 7- Propriétés physico-chimiques des lipides 7-2 Propriétés chimiques 7-2-2 Rancissement Rancissement est une indication de la détérioration des graisses et des huiles conduisant à un goût acide et à des odeurs désagréables. Il existe deux mécanismes totalement distincts qui peut être a son origine: rancissement lipolytiques et rancissement oxydatif. Le rancissement lipolytique peut être un problème dans les matières grasses laitières, en particulier le beurre. Il est obtenu quand les lipases sécrété par la flore microbienne catalysent l'hydrolyse des triglycérides de la graisse, libérant les acides gras à chaîne courte. De faible concentration des ces acides gras sont d’ailleurs responsable de la saveur du beurre. Cette oxydation enzymatique est, par ailleurs, recherché dans l’industrie fromagère. où les lipases fongiques libèrent des Ac gras tel que l’ac. butyrique, ac. caproique, etc. composantes majeurs des aromes des fromage (à coté des produits de la protéolyse). 90
LES LIPIDES DANS LES ALIMENTS 7- Propriétés physico-chimiques des lipides 7-2 Propriétés chimiques 7-2-2 Rancissement En fonction des agents initiateurs, on classe les rancissement oxydatifs en deux grande catégories : l’auto-oxydation catalysée par la température, les ions métalliques (Cu, Fe, Co, Mn, Ni) et les radicaux libres; la photo-oxydation, initiée par la lumière en présence de photosensibilisateurs (hémoprotéines, la chlorophylle ou la riboflavine). Initiation:
forme radicalaire d’ac. gras radicale peroxy
Propagation : radicale Alkoxy Terminaiso
Molecules stables
91
LES LIPIDES DANS LES ALIMENTS 7- Propriétés physico-chimiques des lipides 7-2 Propriétés chimiques 7-2-2 Rancissement L'implication des réactions d’oxydations des lipides dans les maladies artérielles a attiré l'attention du rôle des antioxydants comme composants alimentaires. Les antioxydants naturels: Tocophérols, Caroténoïdes, composés phénoliques... Ac. rosmarinique extrait d’origan Carnosol extrait du romarin et de la sauge Tocophérols Eugenol extrait du giroflier
92
LES LIPIDES DANS LES ALIMENTS 7- Propriétés physico-chimiques des lipides 7-2 Propriétés chimiques 7-2-2 Rancissement Les antioxydants synthétiques:
butylated hydroxyanisole (BHA) (E320)
Propyl gallate (E310)
Ascorbyl stearate (E305)
butylated hydroxytoluene (BHT) (E321)
Ascorbyl palmitate (E304)
93
LES LIPIDES DANS LES ALIMENTS 7- Propriétés physico-chimiques des lipides 7-2 Propriétés chimiques 7-2-3 Inter-estérification
action chimique ou enzymatique
On l’utilise pour augmenter la biodisponibilité des ac. gras à chaînes longues qui normalement ne sont pas absorbés au niveau intestinale. En mettant ces ac,gras à chaines long en position sn2 , on augmenterait leur solubilité et donc leur biodisponibilité Les ac. gras à chaînes courtes, vue leur degré de solubilité, sont facilement absorbables et constituent une source d’énergie rapide.
94
LES LIPIDES DANS LES ALIMENTS 7- Propriétés physico-chimiques des lipides 7-2 Propriétés chimiques 7-2-3 inter-estérification Après avoir enlever toute trace d'eau, la matière grasse est exposée au catalyseur, généralement méthoxyde de sodium, à des températures autour de 50°C pendant environ 30 minutes. À la fin de la réaction de toute trace de catalyseur résiduel sont facilement lessivés de la graisse avec de l'eau.
95
LES LIPIDES DANS LES ALIMENTS 8- Les substituant des lipides « aliments Light » 8-1- Propriétés et problèmes à prendre en considération
Propriétés devant être prises en considération pour les substituants des matières grasses: • Texture (sensation de succulence (mouthfeel)) • Saveur • Stabilité Obstacles à la réduction ou la substitution des matières grasse: • Maintien des caractéristiques sensorielles • Coût de développement de nouvelles formulations • Coût de reformulation d’un produit préexistant • Effets secondaires (problèmes digestives)
96
LES LIPIDES DANS LES ALIMENTS 8- Les substituant des lipides « aliments Light » 8-2- Les différents labels des produits à faible apport en lipides
• Sans matière grasse (Fat free): moins de 0.5 g de lipides • A faible teneur en matières grasses (Low fat): 3 g ou moins par ration. • Allégé en matières grasses (Less fat) – réduction de 25% au moins de matières grasses par comparaison à l’aliment typique. • Leger (Light) – réduction de 50% au moins de matières grasses par comparaison à l’aliment typique.
97
Exemples des différents labels
98
LES LIPIDES DANS LES ALIMENTS 8- Les substituant des lipides « aliments Light » 8-3- Types des substituant des matières grasses • A base de glucides – Amidons – Fibres – Purées et les poudres de fruits – Sucres et dextrines – Gommes et hydrocolloides • A base de protéines – Protéines du laits (lactosérum) – Blancs d’oeufs – Gélatine – Protéines du soja • A base de lipides – Émulsifiants – Analogues de lipides 99
LES LIPIDES DANS LES ALIMENTS 8- Les substituant des lipides « aliments Light » 8-3- Exemples de types des substituant des matières grasses Exemple de substituant de nature glucidique 0-4 kcalories par gramme selon la digestibilité du polysaccharide Polydextrose est utilisé dans différents pays comme sucre faiblement calorifique et comme substituant de matières grasses. il s’agit d’un polymère de glucose, sorbitol et acide citrique (89:10:1).
100
LES LIPIDES DANS LES ALIMENTS 8- Les substituant des lipides « aliments Light » 8-3- Exemples de types des substituant des matières grasses Exemple de substituant de nature protéique 1-4 kcalories par gramme selon la quantité d’eau qu’ils renferment Simplesse (NutraSweet) Simplesse (1-2 calories par gramme) est fabriqué à partir de blancs d’oeuf et de lactosérum suivant un procédé de microparticulation. Ce procédé transforme les molécules de protéines en très petites particules dont la texture ressemble à celle des matières grasses.
Crème glacée normale (114 g)
Crème glacée avec Simplesse (114 g)
19 g lipide 97 g cholestérol 274 calories
1 g lipide 14 g cholestérol 120 calories
Simplesse ne peut pas supporter la chaleur et par conséquent ne peut pas être utilisé dans les aliments cuits. 101
LES LIPIDES DANS LES ALIMENTS 8- Les substituant des lipides « aliments Light » 8-3- Exemples de types des substituant des matières grasses Exemples de substituants de nature lipidique ► Polyesters de saccharose -Olestra (Proctor & Gamble) ► Triglycérides modifiés: • Caprenin (Proctor & Gamble) – Acide Behenique-C22 • Salatrim (Nabisco - Pfizer) Caprenin
0 calories par gramme Olestra
5 kcalories par gramme Salatrim
102
LES LIPIDES DANS LES ALIMENTS 8- Les substituant des lipides « aliments Light » 8-3- Exemples de types des substituant des matières grasses Olestra (olean®) A cause de taille il n’est pas absorbé ou métabolisé par l’organisme. Ainsi il a ZERO apport calorifique. Olestra est actuellement accepté pour usage pour les fritures mais il a le potentiel d’être inclut dans les huiles de friture domestique et certaine margarines.
103
LES LIPIDES DANS LES ALIMENTS 8- Les substituant des lipides « aliments Light » 8-3- Exemples de types des substituant des matières grasses MOLARITE modifier le type de liaison à l’alcool
modifier l’alcool
modifier la longueur de ac. gras
104
Quel serait à votre avis le substituant idéal des matières grasses alimentaires? jusqu’à maintenant un substituant idéal des matières grasses n’existe pas Donc, pour un régime faible en matière grasse qu’elle est la solution?
Alimentation saine (contrôler ce qu’on mange) Mode de vie sain (sports) 105
Tableau 1: Les substituant des matières grasses classés par leur nature biochimique (1/3) Classe
Nom commercial
composition
Propriété fonctionnelles
A BASE DE GLUCIDES Cellulose
Avicel®, Solka floc®, Methocel®, JustFiber®
Cellulose hydrolysées et broyer en microparticules
Humectant, Texturant, épaississant, stabilisant.
Dextrines
Amylum, NOil®, Stadex
Source : Tapioca l’amidon de manioc
Gélifiant, texturant, épaississant, stabilisant
Fibres •graines
Opta®, Ultracel®, ZTrim, Oatrim, Pate de prunes, pate de peche sechée, poudre de fruit
Source : l'avoine, le soja, le pois, écorce de riz ou de maïs ou de son de blé. Source : Fruits (prune, pêche)
Humectant, succulence Gélifiant, texturant, épaississant, stabilisant.
Kelcogel®, Keltral®, Slindid
Colloïdes hydrophiles
Rétention d’eau, texturant, épaississant, stabilisant. 106
•fruits
Gommes (Xanthan, Guar, Carob, pectines, carraghennanes , Alginates)
Tableau 1: Les substituant des matières grasses classés par leur nature biochimique (2/3) Classe
Nom commercial
composition
Propriétés fonctionnelles
A BASE DE GLUCIDES Maltodextrines
Crystalean®, Lorlite®, Lycadex®, Maltrin®, StarDri®, Paselli DLITE®, Paselli SA 2®, Paselli EXCEL®
Sources: Pomme de terre, Tapioca, Mais, Blé.
Gélifiant, texturant, épaississant, stabilisant.
Polydextrose
Litesse®, Sta-LiteTM.
Polymère de glucose hydrosoluble contenant de faibles proportions de sorbitol et d’acide citrique.
Rétention d’eau, épaississant, texturant.
Amidon et Amidons modifiés
Amalean®I & II, FairnexTMVA15, & VA20, Instant StellarTM, N-Lite, OptaGrade®, PerfectamylTMAC, AX-1, & AX-2, PURE-GEL®, STA-SLIMTM
Sources : amidon de pomme de terre, maïs, avoine, le riz, le blé ou de tapioca
Inuline
Raftiline®, Fruitafit®, Fibruline®
Polymère de fructose extrait des racines de chicorée (forme de réserve)
Épaississant
107
Tableau 1: Les substituant des matières grasses classés par leur nature biochimique (3/3) Classe
Nom commercial
composition
Protéines Microparticulée (1-2 Kcal/g)
Simplesse®
Protéines du Lactosérum, lait ou d’oeufs
Concentrât de protéines de lactosérum modifiées
Dairy-Lo®
Protéines de lactosérum
Autres
K-Blazer® , ULTRABAKETM, ULTRAFREEZETM, Lita®
Blanc d’œuf, lait, et protéines de mais
Émulsifiants
Dur-Lo®, ECT-25
Mono et glycérides végétals.
SALATRIM
BenefatTM
Short and long-chain acid triglyceride molecules
Analogues de lipides
Esterified Propoxylated Glycerol (EPG)**, Olestra (Olean®), Sorbestrin**
Analogues de triglycérides, Sucres ou polyalcools esterifiés
Veri-Lo
Émulsion huile dans eau
Propriété fonctionnelles
A BASE DE PROTEINES
Succulence
A BASE DE LIPIDES
Graisse de dilution
Succulence
108
Tableau 2: Quelques applications et fonctions des substituant des matières grasses en agroalimentaire (1/2) Application
Type de substituant
Les produits de boulangerie
Quelques Fonctions
A base de Lipides
Émulsifiant, préviens la cohésion , attendrissant, porte saveur, remplace les enrobant (shortening), aère les pâtes, préviens la rétrogradation de l’amidon...
A base de Glucides
humectant, ...
A base de Protéines
Texturant
A base de Lipides
Texturant, fournissant saveur et fraîcheur, transfert de chaleur...
A base de Lipides
Émulsifiant, procure la succulence, garde les saveurs
A base de Glucides
viscosant, procure la succulence, texturant
A base de Protéines
Texturant, procure la succulence
A base de Lipides
Émulsifiant, texturant
A base de Glucides
viscosant, texturant, épaississant
A base de Protéines
Texturant, stabilisant
margarine, beurre enrobant, beurre à
A base de Lipides
Assouplissant et plastifiant, émulsifiant, source de saveurs
tartiner, beurre
A base de Glucides
Procure la succulence
A base de Protéines
Texturant
Friture Vinaigrette et sauce pour salade
Desserts glacés
109
Tableau 2: Quelques applications et fonctions des substituant des matières grasses en agroalimentaire (2/2) Application Confiserie
Produits carnés
Produits laitiers
Soupes et sauces
Plats préparés et amuses gueules
Type de substituant
Quelques Fonctions
A base de Lipides
Émulsifiant, texturant
A base de Glucides
procure succulence, texturant
A base de Protéines
procure succulence, texturant
A base de Lipides
Émulsifiant, texturant, procure succulence
A base de Glucides
Augmente la capacité de rétention d’eau, texturant, procure succulence
A base de Protéines
Texturant, procure succulence, rétention d’eau
A base de Lipides
Procure la saveur et corps, procure succulence, texture; stabilisant...
A base de Glucides
viscosant, épaississant, gélifiant, stabilisant
A base de Protéines
Stabilisant, émulsifiant
A base de Lipides
procure succulence et lubrification
A base de Glucides
épaississant, procure succulence, texturant
A base de Protéines
Texturant
A base de Lipides
Émulsifiant, procure saveur
A base de Glucides
Texturant
A base de Protéines
Texturant
110
111
