Transport et processus d'altération des aliments Master 1, 2021-2022 PDF

1 UNIVERSITE DU BURUNDI FACULTE D’AGRONOMIE ET DE BIO-INGENIERIE (FABI) Département des Sciences et Technologie des Aliments Cours : Transport et processus d’altération des aliments Année Académique 2021-2022...

1 UNIVERSITE DU BURUNDI FACULTE D’AGRONOMIE ET DE BIO-INGENIERIE (FABI) Département des Sciences et Technologie des Aliments Cours : Transport et processus d’altération des aliments Année Académique 2021-2022 Master I (Syllabus en préparation)  2 Table des matières 1. Contexte...................................................................................................................................................... 4 2. Composition des aliments..................................................................................................................... 5 2.1. Les macronutriments.................................................................................................................... 5 2.2. Les micronutriments..................................................................................................................... 8 3. Activité d’eau............................................................................................................................................. 9 3.1. Introduction......................................................................................................................................... 9 3.3. Expression de la quantité d'eau dans les aliments........................................................................ 10 3.4. Relation entre la teneur en eau et l'activité de l'eau..................................................................... 12 3.5. Activité de l'eau et conservation des aliments............................................................................... 13 3.6. Activité de l'eau et les réactions d'oxydation................................................................................ 13 3.7. Activité de l'eau et les réactions d'oxydation................................................................................ 14 3.8. Activité de l'eau et le brunissement non enzymatique (Réaction de Maillard).......................... 14 3.9. Activité de l'eau et le brunissement enzymatique......................................................................... 14 3.10. Activité de l'eau et les activités microbiennes........................................................................... 14 4. Quelques facteurs de détérioration des aliments.................................................................................. 15 4.1. Altération d’origine chimique et biochimique.............................................................................. 15 4.1.1. Les oxydations des lipides....................................................................................................... 15 4.1.2. Les protéines............................................................................................................................ 15 3.2.3. Les facteurs influençant la réaction de Maillard....................................................................... 16 4.2. Les altérations d’origine microbienne : maladies et détérioration............................................. 18 4.2.1. Les principaux micro-organismes pathogènes d’origine alimentaire................................. 18 4.2.2. Mycotoxine............................................................................................................................... 20 4.2.3. Les principaux facteurs d’altération...................................................................................... 21 4.2.4. Dégradation d’origine microbienne des principaux types d’aliments................................ 21 4. Les moyens de lutte contre les micro-organismes................................................................................. 23 4.1. Les équipements, les ustensiles et autres objets de la cuisine: nettoyage, désinfection, traitement thermique.................................................................................................................................. 23 4.2. La conservation des aliments par la chaîne du froid.................................................................... 23 4.3. Le lavage des fruits et légumes....................................................................................................... 23 4.4. La cuisson des aliments................................................................................................................... 24 4.5. Conditions affectant l’efficacité de l’activité des agents antimicrobiens.................................... 24 4.6. Concentration ou intensité d’un agent antimicrobien : Habituellement, une concentration plus élevée tue plus rapidement (mais cette relation n’est pas linéaire)............................................. 24 4.7. Les moyens de lutte des microorganismes sur les aliments..................................................... 24  3 4.7.1. Moyens physiques.................................................................................................................... 25 4.7.2. Moyens chimiques................................................................................................................... 26 5. Altération du lait...................................................................................................................................... 28 5.1. Flore de contamination....................................................................................................................... 28 5.2. Contaminations du lait cru au stade de la production..................................................................... 28 5.3. Contamination par l’animal........................................................................................................... 29 5.4. Contamination au cours de la traite.............................................................................................. 29 5.5. Contamination au cours du transport........................................................................................... 30 5.6. Micro-organismes et produits laitiers............................................................................................ 30 5.6.1. Micro-organismes utiles.......................................................................................................... 30 5.6.2. Flore bactérienne des viandes :.............................................................................................. 33 6. Micro-organismes dans les poissons...................................................................................................... 34 7. Contamination et détérioration des Céréales et aliments céréaliers................................................... 35 7.1. Le Pain.............................................................................................................................................. 35 7.2. Flore microbienne du blé................................................................................................................ 36 7.2.1. Moisissures............................................................................................................................... 36 7.2.2. Flore des champs..................................................................................................................... 36 7.2.3. Flore de stockage..................................................................................................................... 36 7.2.4. Flore de stockage..................................................................................................................... 36 7.2.5. Levures..................................................................................................................................... 36 7.2.6. Flore des champs..................................................................................................................... 36 7.2.7. Flore de stockage..................................................................................................................... 36 7.2.8. Bactéries................................................................................................................................... 37 8. Les arthropodes................................................................................................................................... 37  4 1. Contexte Les problèmes de malnutrition dans le monde sont devenus alarmants, particulièrement dans les pays en voie de développement. L’un des obstacles majeurs que rencontre ces pays pour atteindre l’autosuffisance alimentaire, demeure le manque de moyens adéquats de conservation de leur production agricole exposée à une détérioration rapide en raison des conditions climatiques peu favorables et à beaucoup d’autres aléas endogènes et exogènes. Les déperditions des denrées alimentaires dans les régions sahariennes atteignent jusqu’à 50 % par l’action des microorganismes et des insectes. A ces facteurs limitants, il faut encore ajouter d’autres contraintes comme la non compétitivité des produits vivriers locaux, le déclin de la production vivrière d’autoconsommation rurale, la détérioration de l’environnement naturel et le sous-développement économique et social des populations Définitions Unité de transport d’aliments: inclut les véhicules de transport des aliments ou les réceptacles (tels que conteneurs, caisses, bidons, citernes) en contact avec l’aliment à bord des véhicules, avions, wagons de train, camions et bateaux et tout autre réceptacle dans lequel l’aliment est transporté. En vrac: signifie une denrée alimentaire non conditionnée en contact direct avec la surface de contact de l’unité de transport d’aliments et l’atmosphère (par exemple en poudre, en granulés ou sous forme liquide)  5 2. Composition des aliments Les constituants des aliments. Parmi les constituants de notre alimentation, on distingue 2 familles : les macronutriments et les micronutriments. 2.1.Les macronutriments Cette famille correspond aux glucides, aux protéines et aux lipides, qui sont de grosses molécules qui représentent l’apport énergétique le plus important pour notre corps. Cette famille comprend également les minéraux et les fibres. ❖ Les glucides On les appelle communément les sucres. Leur principal rôle est de fournir l’énergie nécessaire à notre organisme, les glucides sont le carburant de notre corps. Ils représentent 50 à 55% de l’énergie absorbée dans un régime alimentaire équilibré. On distingue : Les sucres simples à absorption rapide :  6 - le glucose contenu dans les fruits frais (4 à 20 %), le miel… - le lactose contenu dans le lait. Les sucres complexes à absorption lente : - l’amidon contenu dans les matières d’origine végétales (farine, pomme de terre…). ❖ Les protéines Les protéines sont composées de molécules appelées les acides aminés essentiels à la fabrication de nouvelles protéines par l’organisme. Les protéines ont plusieurs rôles : - Nutritionnel : Source d’énergie, source d’acides aminés. - Constitutif : Paroi cellulaire, tissu musculaire, plasma sanguin. - Fonctionnel : Transporteur (globule rouge), enzymes, hormones. Sources de protéines : - Pain blanc 60 % - Viande 20 % - Fromages 10 -25 % - Poisson 20 % - Légumes frais 4 % - Oeuf 15 % ❖ Les lipides Les lipides, ou acides gras, sont les macronutriments les plus énergétiques. Ils sont indispensables pour nos activités quotidiennes (activité musculaire, régulation de la température corporelle) et lorsque l’on en consomme plus que nécessaire, ils sont mis en réserve, stockés dans les cellules graisseuses. Mais leur rôle n’est pas seulement énergétique. Les lipides sont très importants pour la santé parce qu’ils constituent la structure des membranes de nos cellules et par là conditionnent leur bon fonctionnement et donc celui des organes auxquels elles appartiennent. Il existe principalement 2 types d’acides gras : - les acides gras saturés (liaison h, molécule fixe), qui sont mauvais pour la santé.  7 - Les acides gras insaturés (double liaison, molécules flexibles). On distingue les graisses visibles des graisses cachées. Les graisses visibles sont celles qui sont facilement identifiables. Il s’agit des matières grasses qui sont des aliments d’accompagnement (facteur d’assaisonnement). Elles sont d’origine animale (beurre, saindoux) et d’origine végétale (toutes les huiles obtenues par pression de graines d’oléagineux : arachide, tournesol, maïs, colza etc., les margarines). Les graisses cachées sont soit des graisses de constitution des différents aliments (viandes, œufs, lait, fromage, fruits oléagineux) soit des graisses qui sont incorporées lors de la préparation d’aliments industriels (biscuits, biscottes, plats préparés). Pourcentage de lipides de certains produits : - huile végétale 100 % - fruits secs (noix, noisette…) 40 -60 % - charcuterie 30-40 % - veau 5 % - fromage 20-35 % - chocolat 25 % - céréales, fruits, légumes 0 % ❖ Les minéraux Ils n’apportent pas d’énergie mais sont indispensables à la vie. Ils sont présents en quantité importante dans le corps humain. Comme les reins les éliment, il est nécessaire de les apporter quotidiennement. Les minéraux importants sont : ❖ Les minéraux Ils n’apportent pas d’énergie mais sont indispensables à la vie. Ils sont présents en quantité importante dans le corps humain. Comme les reins les éliment, il est nécessaire de les apporter quotidiennement. Les minéraux importants sont : - le calcium : constitution du squelette, coagulation du sang, excitation musculaire…On le trouve dans les produits laitiers, jaune d’œuf, les légumes secs… - le phosphore : entretien des os, aide à la transformation des nutriments…On le trouve dans le pain, les produits laitiers, jaunes d’œufs…  8 - sodium et potassium : rôle important pour les échanges cellulaires. ❖ Les fibres On appelle fibres alimentaires le résidu fibreux des aliments végétaux plus ou moins dégradé par les enzymes digestives humaines. Elles interviennent dans la régulation des fonctions digestives et peuvent faire varier la digestibilité des constituants des aliments. (Cellulose hémicellulose pectines polysaccharidique) 2.2.Les micronutriments. Les micronutriments sont des constituants jouant un rôle métabolique à faible dose. Leur rôle est négligeable au niveau énergétique. On entend par micronutriments les oligoéléments, les vitamines et les antioxydants. ❖ Les oligoéléments - Le fer : Il n’est présent qu’en très petite quantité dans l’organisme, on en retrouve 75% dans la myoglobine du muscle et l’hémoglobine du sang. On le trouve dans les viandes, le vin, les abats, le chocolat… - Le zinc : Il joue un rôle important dans l’immunité. - Le magnésium : Il joue un rôle important dans l’influx nerveux, dans les échanges cellulaire. On le trouve dans les fruits et légumes secs, le chocolat, les fruits de mer… - Les autres oligoéléments : le cuivre, le manganèse, le cobalt, le molybdène, l’iode, le fluor… ❖ Les vitamines Les vitamines sont des substances organiques de petite taille agissant à faible dose, n’ayant aucune valeur énergétique seule, et présentant un caractère indispensable. La vitamine A : Elle est surtout présente dans les aliments d’origine animale (lait entier, foie, beurre, jaune d’œuf…), elle favorise une meilleure vision, participe à la croissance et à des propriété anticancéreuse. La vitamine D : Elle est surtout présente dans les produits laitiers, le lait, le poisson, les œufs…Elle est indispensable à l’absorption digestive du calcium, et permet de lutter contre le rachitisme. La vitamine C : Elle est présente essentiellement dans les fruits frais (agrumes, kiwis) et les légumes frais. Elle permet de renforcer les défenses naturelles de l’organisme et stimule de nombreuses synthèses métaboliques. ❖ Les anti-oxydants  9 Les antioxydants caractérisent un ensemble de composés de nature diverse capable de limiter l’accumulation de radicaux libre dans nos cellules. Les radicaux libres sont des molécules libérées naturellement et très oxydantes, néfastes s’ils sont en excès. On citera : la vitamine C, la provitamine A (carotte, abricot, pomme…), polyphénols : acides phénoliques et flavonoïdes : flavones, anthocyanes, tanins (fruits, feuilles, thé, café, soja… 3. Activité d’eau 3.1.Introduction L'eau, de formule chimique H2O, est le constituant majeur de la plupart des aliments. Bien qu'elle n'apporte aucune valeur énergétique aux aliments, son existence joue un rôle très important. Elle influence la structure, l'apparence, le goût des aliments et leur susceptibilité à la dégradation. La teneur en eau des aliments est très variable : 10 à 20% dans les céréales, 60 à 75% dans les viandes et chairs d'animaux, 80 à 90% dans les fruits et légumes frais. Teneur en eau de certains aliments Teneur en eau (%) Viandes de boeuf 50 à 70 Viande de poulet 74 Poisson 65 à 81 Poires 80 à 85 Pommes, pêches, oranges 85 à 90 Tomates, fraises 90 à 95 Avocat, banane 74 à 80 Carotte, pomme de terre 80 à 90  10 Laitue, lentilles 90 à 95 Miel 20 Confiture 28 Farine, riz 12 Poudre de lait 4 La connaissance de la teneur en eau des produits alimentaires est souvent nécessaire et ce pour :  Nécessité technologique : La connaissance de la teneur en eau des aliments est nécessaire pour la conduite rationnelle des opérations de récolte, de séchage, de stockage ou de transformation industrielle. C'est un paramètre essentiel pour l'évaluation et la maîtrise des risques d'altération pendant l'entreposage des denrées alimentaires.  Nécessité réglementaire : Dans le cas où des textes réglementaires fixent la teneur limite en eau de certains aliments pour des raisons d'hygiène ou pour garantir la loyauté des transactions commerciale.  Nécessité contractuelle : Dans le cas où des contrats commerciaux exigent une teneur limite en eau dans un aliment.  Nécessité analytique : Les résultats d'analyse des produits alimentaires sont souvent exprimés par rapport à une base fixe (matière sèche ou teneur en eau standard). 3.2.Propriétés fonctionnelles de l'eau dans les aliments L'eau a trois fonctions principales dans les aliments. Ces fonctions sont : Fonction de solubilisation (ou dispersion) : L'eau dans les aliments est le solvant des constituants hydrophiles. 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, par rapport aux autres fluides, est le facteur de mobilité le plus répondu dans les produits alimentaires. 3.3.Expression de la quantité d'eau dans les aliments Teneur en eau La teneur en eau, ou l'humidité, d'un aliment est la quantité d'eau perdue par la substance lorsqu'on l'amène en équilibre vrai avec une pression de vapeur nulle (Humidité relative égale à 0%). La  11 quantité d'eau perdue est constituée de l'eau fixée par des liaisons hydrogène (eau de sorption, eau retenue par effet capillaire ou osmotique, eau des solutions, eau occluse dans des mailles cristalline et eau de cristallisation) ; l'eau chimiquement liée par des liaisons covalentes est exclue. La teneur en eau d'un échantillon d'aliment s'exprime en % de la masse d'eau rapportée soit à la masse de matière sèche contenue dans l'échantillon, soit à la masse totale de la matière humide de l'échantillon. L'activité de l'eau (aw) indique la disponibilité de l'eau d'un milieu pour des réactions chimiques, biochimiques, un changement d'état ou un transfert à travers une membrane semi perméable. L’activité de l’eau (aw) correspond au rapport entre la pression de la vapeur d’eau de l’aliment (pression de la vapeur d'eau à la surface du produit) et la pression de la vapeur d’eau pure à la même température °. La valeur de l'activité de l'eau varie entre 0 (produit sec au point que toute l’eau est liée à l’aliment, et donc sans qualité réactive) et 1 (eau pure et sans soluté, difficile à atteindre et surtout à maintenir). 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. Le tableau ci-dessous donne la valeur de l' aw de solutions de différentes concentrations de NaCl et de saccharose, mesurée à 25 °C. 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 1,75 11 0,96 7,01 25 0,94 10,34 93 0,92 13,5 120  12 0,90 16,5 144 0,85 23,6 208 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. 3.4.Relation entre la teneur en eau et l'activité de l'eau A l'équilibre, la relation entre la teneur en eau et l’activité de l’eau (aw) d'un produit alimentaire à une température constante peut être représentée par une courbe appelée isotherme de sorption. Pour chaque valeur de aw, l'isotherme donne la teneur en eau (Xeq) du produit à une température donnée. Les isothermes de sorption sont divisés en trois zones : Zone 1 (aw