Bibliographie & annexes
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RÉSUMÉ
L'industrie agroalimentaire doit s'adapter aux évolutions de nos modes de consommation alimentaire. Deux tendances stratégiques pour les industriels se dessinent : un axe marketing, qui concerne l'allongement des durées de conservation des aliments, et un axe économique, qui touche à l'augmentation des rendements de production et de la valeur ajoutée des produits transformés. Ces tendances justifient la maîtrise de l'eau dans les matrices alimentaires, via l'utilisation d'ingrédients fonctionnels et la mise en oeuvre de procédés innovants.
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Marc FAIVELEY : Professeur de biochimie alimentaire
INTRODUCTION
La teneur en eau des aliments est corrélée avec leur durée de conservation. Cette observation empirique a conduit au séchage, ou au saumurage des aliments, dans le but d'augmenter leur conservation. Progressivement, la science a permis de démystifier le rôle de l'eau, avec des retombées majeures pour l'industrie alimentaire lui permettant une meilleure maîtrise de la stabilisation des matrices alimentaires.
L'eau est le constituant le plus abondant dans les aliments, et son rôle est central en agroalimentaire. Les propriétés chimiques de l'eau expliquent la diversité des interactions possibles avec les principaux constituants alimentaires (protéines, glucides et lipides).
La complexité de ces interactions continue d'être étudiée car, pour les industriels, la maîtrise de l'eau se rapporte, non seulement à la conservation, mais aussi aux caractéristiques physiques et sensorielles de l'aliment.
L'étude de l'eau dans l'aliment reste limitée par l'hétérogénéité des matrices alimentaires. Progressivement, les techniques analytiques ont permis de dissocier les propriétés de l'eau, ce qui conduit au développement de plusieurs approches permettant de mieux comprendre le comportement de l'eau dans l'aliment. Ces approches sont complémentaires :
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les descripteurs thermodynamiques montrent les déséquilibres que peut subir l'aliment au cours de sa transformation ;
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les descripteurs cinétiques, plus récents, expliquent l'évolution structurale de l'aliment et distinguent les phénomènes moléculaires des phénomènes macromoléculaires.
La recherche de solutions techniques pour stabiliser l'eau pose de nouvelles questions. La principale problématique concerne la stabilisation des aliments par l'utilisation d'additifs texturants (gélifiants, épaississants…). Comment intégrer ce type d'additifs dans la matrice alimentaire pour leur assurer un effet optimal vis-à-vis de l'eau ? Les additifs peuvent-ils stabiliser la capacité diffusionnelle de l'eau dans l'aliment ?
L'agroalimentaire se dote de moyens analytiques particulièrement performants et l'étude de l'eau replace la structure de l'aliment sur le devant de la scène. L'industrie est confrontée à de nouveaux enjeux comme la conservation de structures natives.
Cet article dresse un état des lieux sur la problématique complexe de l'eau en décrivant la relation eau/aliment au travers d'exemples choisis dans différentes filières de l'agroalimentaire.
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VERSIONS
- Version archivée 1 de déc. 2003 par Marc FAIVELEY
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Interaction eau/matrice alimentaire
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1. Molécule d'eau
1.1 Propriétés physiques de l'eau et polarité
La simplicité apparente de la structure moléculaire de l'eau est trompeuse car elle est dotée de propriétés exceptionnelles. L'eau est en effet un excellent solvant, et c'est également une molécule indispensable aux réactions enzymatiques. Comment, à partir de trois atomes, la molécule d'eau peut-elle développer autant de propriétés vitales ?
L'eau doit une partie de ses propriétés à l'atome d'oxygène. Cet atome est, après le fluor, l'atome le plus électronégatif.
L'électronégativité d'un atome se définit par sa capacité à attirer les électrons. Pauling détermine une échelle d'électronégativité des éléments chimiques comprise entre 0,7 (Francium) et 4 (Fluor). Cette notion permet de distinguer différents types de liaisons entre les atomes.
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En fonction de l'importance de la différence d'électronégativité entre deux atomes, on déterminera la nature de la liaison chimique.
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Pour un faible écart d'électronégativité entre les atomes, inférieur à 0,4, la liaison chimique est considérée comme une liaison covalente simple. C'est le cas des liaisons obtenues entre le carbone et l'hydrogène. Les alcanes sont formés de chaînes carbonées liées par des liaisons covalentes simples. On parle aussi de « chaînes aliphatiques ».
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Pour une différence comprise entre 0,4 et 1,7, le doublet électronique est déplacé vers l'atome électronégatif, ce qui crée une liaison covalente polaire.
Dans le cas de l'eau, la liaison covalente entre l'oxygène et l'hydrogène est fragilisée par une différence d'électronégativité de 1,4. Cette différence importante fait de la liaison hydroxyle fréquente en biochimie, une des plus polaires.
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Lorsque la différence d'électronégativité est supérieure à 1,7, l'atome électronégatif absorbe le doublet électronique pour créer une liaison ionique.
La densité électronique...
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Molécule d'eau
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - ANDERSON (R.B.) - Modifications of the Brunauer, Emmett and Teller equation. - J. Amer. Chem. Soc., 68, p. 686-691 (1946).
-
(2) - CHAMPION (D.) - Étude de la mobilité moléculaire dans des systèmes modèles en vue de la compréhension des évolutions dans des produits alimentaires à faible teneur en eau. - Thèse de doctorat, ENSBANA (1998).
-
(3) - CHINACHOTI (P.) - New techniques to characterize water in foods. - In « Food Preservation by Moisture Control ». Éd. BARBOSA-CANO-VAS (G.V.) et WELTICHANES (J.). Technomic Publ., Lancaster, Basel, p. 191-207 (1995).
-
(4) - CHIOTELLI (E.), PILOSIO (G.), LEMESTE (M.) - Effect of sodium chloride on the gelatinization of starch : a multi-measurement study. - Biopolymers, 63, p. 41-58.
-
(5) - CORNILLON (P.), KERR (W.L.), REID (D.S.) - Water mobility and phase transitions in foods by dielectric measurements. - Dans « Water Management in the design and distribution of quality foods ». Isopow7, Proceed. Poster sessions, Ed. ROOS (Y.N.), p. 9-13...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
ANNEXES
Le site du CNRS « Sagascience » dossier scientifique : l'eau http://www.cnrs.fr/cw/dossiers/doseau/decouv/proprie/MenuProprie.html
HAUT DE PAGE2.1 Constructeurs – Fournisseurs – Distributeurs (liste non exhaustive)
• SETARAM – Instrumentation fournisseur et fabricant d'instruments haute performance d'analyse thermique, de calorimétrie http://www.setaram.fr
• A-D P (Abcar Dic Process) – Étude, conception, industrialisation, technologie de séchage par détente instantanée contrôlée http://www.abcar-dic.com
• Malvern Instrument – Spécialiste en granulométrie laser, potentiel zeta, analyse de la forme de particules par microscopie http://www.malverninstruments.fr
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