Fonctionnalités sensorielles des aliments - Equipe 1

Elaboration de la qualité sensorielle au cours du procédé

La compréhension de l’élaboration de la qualité sensorielle au cours du procédé se heurte à un verrou scientifique qui s’explique essentiellement par la complexité et la multiplicité des paramètres mis en jeu lors de l’élaboration des composés d’intérêt sensoriel dans le produit. Pour lever ce verrou, l’équipe explore de nouvelles stratégies fondées sur le développement de matrices modèles structurées et l’utilisation d’analyses complémentaires (analyse sensorielle, méthodes chromatographiques, spectrales, rhéologiques). Nous cherchons à répondre aux questions de recherche suivantes :

1. Quels changements physico-chimiques vont modifier les composés d’intérêt sensoriel et ainsi affecter la qualité sensorielle ?

2. Comment interagissent la structure et la composition chimique dans l’expression de la qualité sensorielle ?

Nous avons commencé à élaborer une matrice modèle structurée de type amylacé où la composition en composés précurseurs d’arôme est maîtrisée. Des tests préliminaires prometteurs réalisés sur de la banane verte crue en utilisant une technique d’osmose sous haute pression nous ont permis de réincorporer des sucres solubles à une concentration donnée.

En réussissant à optimiser la réincorporation des composés précurseurs d’arôme dans de la banane verte crue sans en altérer l’intégrité, nous aurons ainsi une matrice modèle structurée idéale pour comprendre l’origine des arômes perçus dans les racines, tubercules et bananes au cours de leur cuisson. Nous disposerons alors d’un modèle pour comprendre comment interagissent la structure et la composition chimique au cours du procédé de cuisson dans l’expression de la qualité sensorielle.

Une autre stratégie va consister à caractériser biochimiquement et rhéologiquement la pulpe de cacao de manière à proposer un milieu pouvant simuler ce produit. Puisque ce milieu permettant de s’approcher des conditions semi solides vient d’être élaboré, il peut être utilisé pour comprendre le développement de la croissance microbienne et le lien entre cette fermentation et la qualité sensorielle des fèves de cacao.

Effet de la structuration et réactivité des lipides sur la stabilité sensorielle et nutritionnelle

Quelle que soit la matrice, l’oxydation des lipides insaturés est un phénomène complexe combinant la réactivité chimique des espèces mises en jeu et leur physico-chimie. Cette thématique a pour ambition de répondre aux deux questions complémentaires suivantes :

1. Quels sont les mécanismes d’altération du profil lipidique en fonction de la nature et de la complexité des matrices ?

2. Comment améliorer la stabilité oxydative des matrices par la structuration des lipides à différents niveaux d’échelle et/ou la mise en œuvre d’antioxydants (natifs ou transformés) ?

Afin d’établir des relations structure/activité, la démarche adoptée se fonde sur une approche multifactorielle du phénomène d’oxydation, notamment au niveau de :

• L’état d’organisation des lipides en systèmes modèles (bulk oil, émulsions, suspensions colloïdales…)
• La nature et la réactivité des espèces anti-oxydantes et pro-oxydantes, leur état physique et leur partition dans les systèmes considérés
• L’effet de facteurs physico-chimiques : température, pH, force ionique, métaux de transition, molécules tensioactives…

La dynamique de l’oxydation est actuellement suivie par différentes méthodes (titrimétrique, chromatographique, spectrophotométrique…), développées spécifiquement par l’équipe pour certaines. Néanmoins, la mise en œuvre de techniques multi-spectrales rapides et non destructrices représente un axe d’évolution privilégié, notamment dans le cas de matrices complexes. Cette orientation devrait se traduire par davantage d’interaction avec les chercheurs de la thématique 3 dont l’expertise en spectroscopie proche infrarouge (SPIR) est forte et reconnue.

L’approche du phénomène est fondée sur l’évaluation de marqueurs pertinents, parmi lesquels les composés volatils (produits d’oxydation primaires et secondaires) jouent un rôle déterminant sur les qualités organoleptiques des produits et leur empreinte aromatique globale.

Les matrices étudiées vont des systèmes physico-chimiques modèles (triglycérides; suspensions de micelles, liposomes, exosomes…) à des aliments composites comme le lait, les huiles alimentaires, les substituts de beurres, les poudres alimentaires (sons, céréales, formulations infantiles…) ou les aliments secs.

Enfin, l’évaluation des propriétés anti-oxydantes de composés phénoliques natifs ou modifiés, est un axe de recherche important de cette thématique. Outre la compréhension de leur mode action dans les systèmes lipidiques complexes, leur impact sur les caractéristiques organoleptiques et la stabilité microbiologique des aliments reste un domaine à développer, notamment en lien avec la thématique 1 ou d’autres équipes de l’UMR.

Mesures spectrales et caractérisation de la qualité sensorielle et nutritionnelle des aliments

Le développement de modèles associés à un produit nécessite la constitution de bases de données spectrales, chimiques et qualitatives robustes et rigoureusement représentatives de ce produit, toutes les sources majeures de variation doivent être intégrées. Bien souvent, ces bases sont étroitement associées et liées à d’autres bases (génétiques, procédés, sensorielles…), ce qui représente un volume de données considérable d’une richesse incontestable, mais à la gestion et à l’interprétation délicates.

Cette thématique joue un rôle transversal dans le projet de recherche de l’équipe et de l’unité. Toutefois le développement de nouveaux produits pose des questions de recherche propres à la thématique et en particulier sur la génération, la gestion et l’interprétation des signatures spectrales.

Or le lien entre empreinte spectrale et qualité sensorielle est ténu et pose de réelles difficultés à la modélisation directe. Par exemple, dans le cas de critères d’aptitude à la transformation (cuisson, conservation, maturation…), le challenge réside dans le fait de « prédire » les propriétés du produit à l’instant t+n, en connaissant les propriétés du produit à l’instant t (n, étant le nombre d’étapes du procédé).

Dans ce contexte, notre ambition est de :

1. Développer des modèles prédictifs performants de la qualité sensorielle et de l’aptitude à la transformation de nouvelles variétés et/ou de nouveaux produits en travaillant selon des approches directes ou indirectes, quantitatives et/ou qualitatives. Nous identifierons les outils spectroscopiques les plus adaptés et le domaine spectral à privilégier.

2. De mieux interpréter et comprendre les signatures spectrales afin d’identifier les composés et/ou les facteurs responsables des variations spectrales d’intérêt. Nous cherchons à isoler et contrôler les variations « parasites » dues à des facteurs extérieurs. Nous développons des méthodes pour estimer et contrôler de façon rigoureuse la robustesse des bases spectrales.