Bibliographie & annexes
Présentation
En anglais
RÉSUMÉ
L’usage des polymères en agroalimentaire offre au formulateur de produits de multiples possibilités de texture. En effet, la diversité des ingrédients et la grande capacité de modulation des structures gélifiées laissent place à une large innovation. Les phénomènes physico-chimiques, à l’origine des mécanismes de gélification au sein des mélanges de biopolymères et des systèmes dispersés, engendrent des propriétés fonctionnelles spécifiques, notamment en rhéologie et en réversibilité thermique. La compréhension de la structuration de ces produits formulés reste pour autant difficile.
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The use of polymers in food products provides the formulator with multiple possibilities of texture. Indeed, the diversity of ingredients and the high modulation capacity of gelled structures facilitate innovation. The physico-chemical phenomena at the origin of gelling mechanisms within biopolymer mixtures and dispersed systems generate specific functional properties and notably in rheology and thermal reversibility. The structuration of these formulated products remains nonetheless difficult.
Auteur(s)
-
Camille MICHON : Professeur - AgroParisTech – Institut des Sciences et Industries du Vivant et de l'Environnement
-
Véronique BOSC : Maître de Conférence - AgroParisTech – Institut des Sciences et Industries du Vivant et de l'Environnement
-
Gérard CUVELIER : Professeur - AgroParisTech – Institut des Sciences et Industries du Vivant et de l'Environnement
INTRODUCTION
La texture est souvent l'une des caractéristiques premières de la qualité d'un produit appréciée par le consommateur et une source d'innovation. Elle est la résultante de sa structure. L'usage des polymères offre au formulateur de multiples possibilités de construire et de gérer la structure des produits par la création des réseaux gélifiés qu'ils permettent de mettre en place en milieu aqueux. Cela ne va pas sans une maîtrise conjointe des conditions de mise en œuvre, que ce soit :
-
de l'environnement constitué par les autres éléments de la formulation (solvant, éléments dispersés...) ;
-
des paramètres de procédés mis en œuvre pour la fabrication ;
-
des conditions de conservation et d'usage.
Dans ce dossier, on expose tout d'abord la problématique générale liée à la texture et à la structure des produits, ainsi que le rôle que peuvent jouer les polymères dans l'organisation de structures gélifiées en fonction des finalités recherchées. Les différentes classes de polymères et leur origine sont ensuite présentées de façon non exhaustive et en insistant sur les biopolymères utilisés dans les formulations alimentaires, mais qui trouvent de plus en plus d'application dans d'autres secteurs en particulier dans les produits cosmétiques et pharmaceutiques.
Les phénomènes physicochimiques à l'origine des mécanismes de gélification sont ensuite développés à la fois pour les systèmes simples – un polymère gélifiant dans l'eau –, pour les mélanges de biopolymères et pour les systèmes dispersés au sein desquels la dynamique des interactions entre éléments de la formule est déterminante.
Les principales propriétés des gels, ainsi que des méthodes expérimentales de mesures permettent de revenir sur l'importance d'une démarche de formulation qui part des propriétés recherchées pour construire la structure du produit adaptée en intégrant les possibilités offertes par les interactions produit/procédé.
Les auteurs s'appuient principalement sur leur expérience des produits alimentaires pour donner une démarche généralisable aux systèmes de même nature, rencontrés dans d'autres secteurs, en particulier celui des produits cosmétiques où les problématiques sont comparables aussi bien en termes de propriétés recherchées qu'au niveau des phénomènes physicochimiques mis en jeu.
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Formulation produit/procédé
En anglais
5. Propriétés fonctionnelles des gels et caractérisation
5.1 Rhéologie
Les gels sont souvent définis comme des liquides qui ne coulent pas à l'échelle de temps de leur utilisation. Ils présentent donc un comportement de solide lorsqu'ils sont au repos. Ils se caractérisent non seulement par leur fermeté (mesurée dans des conditions non déstructurante) mais également par leurs propriétés à la rupture.
-
Les propriétés rhéologiques intrinsèques du gel peuvent être caractérisées à l'aide de mesures réalisées aux petites déformations, c'est-à-dire dans des conditions ne modifiant pas la structure du gel par la mesure.
Un test très simple et rapide à mettre en œuvre consiste à faire subir au gel une déformation uniaxiale de petite amplitude (non déstructurante) et de continuer à mesurer la force de résistance du gel à cette déformation maintenue constante pendant quelques minutes. Ce test est appelé compression-relaxation. À partir de la pente initiale de la courbe force = f (déformation) (figure 5), le module d'Young E traduisant la fermeté du gel peut-être calculé. La vitesse et le niveau de décroissance de la force pendant la phase de relaxation donne des informations sur le caractère viscoélastique du produit.
Un autre type de test, plus sophistiqué consiste à solliciter le gel suivant une déformation ou une contrainte fonction sinusoïdale du temps, d'amplitude suffisamment faible pour que le produit ne soit pas déstructuré par l'essai (petites déformations). Il s'agit d'essais en régime harmonique (ou dynamique). L'amplitude de la contrainte et de la déformation ainsi que le déphasage (ou angle de perte) entre ces deux grandeurs sont mesurés et permettent le calcul des composantes du comportement viscoélastique du produit : G′ (module conservatif) traduit la composante élastique du milieu, G′′ (module dissipatif) prend en compte la dissipation visqueuse interne, tan δ (tangente de l'angle de perte) et le rapport G′′/G′). Étudier l'évolution de G′, G′′ et tan δ en fonction de la fréquence (spectre...
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Propriétés fonctionnelles des gels et caractérisation
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - KILCAST (D.), CLEGG (S.) - Sensory perception of creaminess and its relationship with food structure. - Food Quality and Preference, 13, p. 609-623 (2002).
-
(2) - SCHORSCH (C.) - Formulations des mousses laitières. - [J 2 268].
-
(3) - NORTON (I.), FOSTER (T.), BROWN (R.) - The science and technology of fluids gels. - WILLIAMS (P.A.) et PHILLIPS (G.O.). In : Gums and Stabilizers for the Food Industry, no 9, RSC Cambridge, p. 259-268 (1998).
-
(4) - ARGIN-SOYSAL (S.), KOFINAS (P.), LO (Y.M.) - Effect of complexation conditions on xanthan-chitosan polyelectrolyte complex gels. - Food hydrocolloids, 23, p. 202-209 (2009).
-
(5) - BOURNE (M.C.) - Relationship of rheology to food texture. - In Encyclopedia of Agricultural and Food Engineering, ed., HELDMAN (D.R.). Marcel Dekker Inc., New-York (2002).
-
(6) - DOUBLIER (J.L.), CUVELIER (G.) - Gums...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
NORMES
-
Analyse sensorielle – Vocabulaire – V 00-150 - NF ISO 5492 - 1992
ANNEXES
En termes de réglementation, il faut distinguer les additifs des ingrédients :
-
les ingrédients ne donnent pas lieu à une réglementation spécifique et peuvent être utilisés dans des formulations sans obligation d'indiquer leur présence ;
-
les additifs, eux, sont répertoriés dans les directives et un code E (cf. norme NF ISO 5492)... leur est attribué et doivent être employés dans le respect strict de la législation.
La législation européenne sur les additifs gélifiants définit les additifs qui peuvent être utilisés dans les denrées alimentaires, ainsi que leurs conditions d'emploi, afin de protéger la santé des consommateurs. Elle vise aussi à appliquer des règles plus strictes pour lesdits additifs s'ils sont destinés aux préparations alimentaires des nourrissons et des enfants en bas âge.
Directive 95/2/CE du parlement européen et du conseil du 20 février 1995. Cette directive établit la liste des additifs alimentaires autres que les colorants et les édulcorants.
Directive 96/85/CE du parlement européen et du conseil du 19 décembre 1996 modifiant la directive 95/2/CE concernant les additifs alimentaires autres que les colorants et les édulcorants. Cette directive autorise l'utilisation des algues Eucheuma en tant que nouvel additif alimentaire.
Directive 2003/52/CE du parlement européen et du conseil du 18 juin 2003. Cette directive suspend temporairement l'autorisation d'utilisation de l'additif alimentaire E 425 konjac à cause de sa dangerosité par risque de suffocation, particulièrement pour les enfants, présent dans les produits de gelée en minibarquettes, ainsi que dans toute autre confiserie gélifiée.
Directive 2006/52/CE du parlement européen et du conseil du 5 juillet 2006 modifiant la directive 95/2/CE concernant les additifs alimentaires autres que...
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