Soutenance mémoire
Définition et structure de la purée de fruits
Les purées de fruits sont issues de la partie charnue des fruits, c’est-à-dire le tissu du parenchyme (Figure 1). Une purée est ainsi un produit obtenu par cuisson de la partie comestible d’une ou de plusieurs espèces de fruits écrasés ou réduits en purée par un traitement mécanique. Une compote s’en distingue par un ajout de sucre dont la teneur globale après cuisson (sucre des fruits + sucre ajouté) est comprise entre 24 et 40 g pour 100 g de produit (FIAC, 2008).
D’un point de vue physique, les purées des fruits sont considérées comme des dispersions concentrées de particules végétales déformables et insolubles (pulpe). La phase continue est un sérum aqueux riche en sucre et pectines solubles et la phase dispersée est constituée de cellules ou d’amas de cellules ou de parois cellulaires du parenchyme. Le parenchyme de la pomme contient des cellules d’une taille comprise entre 50 et 200 µm de diamètre et de forme irrégulière. Elles sont aplaties et sphériques dans la partie externe et plus allongées vers l’intérieur du fruit (Khan & Vincent, 1993).
Structure de la purée de pomme
Le comportement des aliments, qu’ils soient produits non transformés, semi-transformés ou entièrement transformés, est largement déterminé par leur structure (Raeuber & Nikolaus, 1980). Ceci est particulièrement vrai pour les purées de fruits ou de légumes. La structure des aliments correspond à l’organisation des éléments dans l’aliment ainsi qu’à leur interaction. L’organisation structurale comprend trois niveaux : le niveau moléculaire (nm-µm), microscopique (µm-mm) et macroscopique ( > mm) (Aguilera, 2005). Ce travail est orienté principalement vers les niveaux microscopique et macroscopique.
Comme mentionné précédemment (§I.1), une purée peut être décrite comme une suspension concentrée où les particules « solides », insolubles (pulpe) sont dispersées dans un système aqueux (sérum). Ces particules sont des fragments de parois de cellules végétales, des cellules ou des amas de cellules, plus ou moins hydratées ou remplies par le sérum. De plus, les parois cellulaires étant le plus souvent éclatées ou poreuses, leur contenu est en équilibre avec la phase continue dispersante. Même si la teneur en paroi cellulaire des purées de pomme est aux alentours de 1%, cette quantité est suffisante pour amener à considérer les purées comme des dispersions concentrées étant donné la capacité des cellules ou amas cellulaires remplies de sérum à créer un état encombré et structuré dans ce sérum; ceci se traduit au plan des propriétés de texture par un niveau de consistance élevé et l’existence d’un seuil d’écoulement. La paroi cellulaire apparaît ainsi être un élément déterminant dans la hiérarchie structurale de la purée.
La notion de structure d’une purée recouvre donc la nature et la proportion de particules présentes, leur taille et leur organisation et la viscosité du sérum. Ces éléments dépendront schématiquement de facteurs internes tels que la variété de la pomme et son stade de maturation et de facteurs externes tel que les traitements thermique et mécanique appliqués lors de sa fabrication.
Paroi cellulaire végétale
Le composant principal de la cellule végétale est l’eau, elle représente généralement 70 à 90% de la masse ou du volume. La plupart des autres composants sont des polysaccharides tels que la cellulose, l’hémicellulose et la pectine (Gidley et al., 2002) qui constituent la paroi cellulaire végétale (Figure 2). La paroi cellulaire est l’élément déterminant de la structure, elle lui donne sa morphologie et sa rigidité. Grâce à leur capacité à se lier à de grandes quantités d’eau, les parois des cellules végétales peuvent être utilisées en elles mêmes comme des agents épaississants pour fournir des textures souhaitées dans certains aliments (Harris & Smith, 2006). Les composants de la paroi cellulaire issus des fruits et légumes font partie également d’un des principaux apports en fibres alimentaires, celles-ci sont résistantes à la digestion et l’absorption dans l’intestin grêle humain, dont la fermentation complète ou partielle aura lieu dans le gros intestin (McCann et al., 2011). Ainsi, les matériels de la paroi cellulaire ont des rôles à la fois physiques et physiologiques dans les sources alimentaires (McDougall et al., 1996).
La structure de la paroi cellulaire peut être divisée en trois niveaux: la paroi primaire, la paroi secondaire, qui se forme dans certaines cellules à l’intérieur de la paroi primaire, et la lamelle moyenne, qui est la zone située entre les parois primaires des cellules adjacentes (Figure 3) . Les parois cellulaires de pommes sont essentiellement constituées de pectines et de cellulose : elles contiennent environ 70 à 80% de polysaccharides dont 25 à 28% d’acide galacturonique, élément de base des pectines, et 26 à 33% de cellulose en termes de matière sèche. La cellulose, l’hémicellulose et les pectines sont les principaux polysaccharides pariétaux composant les fibres alimentaires de la pomme (Colin-Henrion, 2008) .
Lamelle moyenne
La lamelle moyenne est une membrane qui connecte les cellules individuelles pour former les tissus. Elle est composée principalement de substances pectiques. Ainsi, la pectine, agit comme un « ciment » pour la plupart des tissus (Kunzek et al., 1999) elle conditionne donc la cohésion intercellulaire. Par exemple, le ramollissement d’un fruit qui mûrit est dû en partie à une dégradation enzymatique des substances pectiques de la lamelle moyenne.
Paroi cellulaire primaire
La paroi cellulaire primaire est une paroi fine, souple, de faible résistance mécanique, c’est la base du squelette végétal. C’est un réseau de microfibrilles de cellulose qui sont enchâssées dans une matrice amorphe constituée principalement d’hémicellulose et de composés pectiques. Les parois primaires contiennent aussi environ 10% de la matière sèche de protéines de structure, les glycoprotéines (Hopkins, 2003).
Cellulose
La cellulose est le principal composant des parois cellulaires végétales, elle détermine en grande partie leur architecture. La cellulose est un long glucane linéaire insoluble dans l’eau, constituée de liaisons β (1→ 4) glucosidiques (Hopkins, 2003). Elle est organisée en microfibrilles noyées dans une matrice amorphe formée des hémicelluloses et des pectines auxquelles s’ajoutent des glycoprotéines. Ces constituants forment la matrice fortement hydrophile, présentant des propriétés exceptionnelles de gonflement. La plasticité des parois primaires s’explique par la présence de cette matrice (Barnoud, 1980).
Hémicellulose
Les hémicelluloses sont souvent décrites comme des polymères de la paroi cellulaire qui sont insolubles dans l’eau mais solubles en solutions alcalines. Elles ont en commun avec la cellulose la liaison glycosidique β (1→ 4), en revanche les chaînes sont plus courtes que dans la cellulose et elles comportent de courtes ramifications attachées à la chaîne principale telles que le D-galactose ou l’acide D-glucuronique. Les hémicelluloses sont étroitement unies aux microfibrilles de cellulose par des liaisons hydrogène. Les xyloglucanes (composés d’un squelette de D-glucose en β (1→ 4)), et ces glucoses peuvent être substitués en β (1→ 6) par des résidus de D xylose (Caffall & Mohnen, 2009) sont les principales hémicelluloses du parenchyme de la pomme (Aspinall & Fanous, 1984), plus précisément le fucogalactoxyloglucane (Renard et al., 1991; Renard et al., 1990).
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Table des matières
INTRODUCTION GENERALE
I. ETUDE BIBLIOGRAPHIQUE
1. Définition et structure de la purée de fruits
2. Structure de la purée de pomme
2.1. Paroi cellulaire végétale
2.1.1. Lamelle moyenne
2.1.2. Paroi cellulaire primaire
2.1.3. Cellulose
2.1.4. Hémicellulose
2.1.5. Pectine
2.1.6. Paroi cellulaire secondaire
2.2. Pulpe
2.3. Sérum
3. Procédé de fabrication des purées de pomme
3.1. Impact du procédé de fabrication sur la structure des purées
3.1.1. Impact du traitement mécanique
3.1.2. Impact du traitement thermique
3.1.2.1. Solubilisation des pectines
3.1.2.2. Viscosité du sérum
3.1.2.3. Changement de la structure au niveau des particules et des parois
3.2. Impact du procédé sur les fibres en tant que composés d’intérêt nutritionnel
4. Propriétés en lien avec la structure
4.1. La texture sensorielle des purées
4.2. Propriétés rhéologiques des purées
4.2.1. Propriétés d’écoulement
4.2.2. Propriétés viscoélastiques
4.2.3. Effet de la teneur en particules.
4.2.4. Effet de la taille de particule
5. Conclusion
II. OBJECTIFS ET STRATEGIE
1. OBJECTIFS
2. STRATEGIE DE LA THESE
III. MATERIELS ET METHODES
1. Procédé de fabrication de la purée
2. Préparation des produits
2.1. Produits à structure et texture variée
2.2. Dilutions de purée TB pour déterminer la fraction volumique
3. Mise au point de protocoles
3.1. Caractérisation physicochimique
3.1.1. Degré brix
3.1.2. pH
3.1.3. Acidité
3.1.4. Matière sèche
3.2. Caractérisation structurale
3.2.1. Granulométrie
3.2.2. Microscopie confocale et microscopie optique
3.2.3. Teneur en pulpe
3.2.4. Teneur en insolubles (paroi cellulaire)
3.2.5. Viscosité du sérum
3.3. Caractérisation rhéologique des purées
3.3.1. Choix de la géométrie
3.3.2. Mise en place des protocoles rhéologiques : Choix de la taille d’entrefer, de la géométrie
3.3.3. Propriétés d’écoulement
3.3.3.1. Viscosité apparente
3.3.3.2. Courbe d’écoulement
3.3.3.3. Modélisation par Herschel-Bulkley
3.3.4. Propriétés viscoélastiques (aux petites déformations)
3.3.4.1. Sortie du domaine linéaire (SDL)
3.3.4.2. Spectre
3.3.5. Consistomètre de Bostwick
4. Caractérisation sensorielle
4.1. Tri libre
4.2. Profil conventionnel
4.2.1. Démarche
4.2.2. Le panel
4.2.3. Entraînement du panel
4.2.3.1. Génération des descripteurs
4.2.3.2. Réduction des descripteurs
4.2.3.3. Définitions des modes opératoires
4.2.3.4. Séances d’entraînement
4.2.4. Evaluation finale des produits
5. Outils statistiques
5.1. ANOVA
5.2. Analyse en Composantes Principales
5.3. Analyse Procustéenne Généralisée
5.4. Régression Linéaire Multiple
IV. RESULTATS ET DISCUSSION
1. Etude des caractéristiques physico-chimiques et de la structure de la purée de pomme de référence.
2. Incidence du traitement mécanique sur les propriétés structurales de purées
3. Génération d’une stratégie de création d’un espace produit de textures contrastées
3.1. Stratégie et produits
3.2. Résultats de la caractérisation instrumentale
3.3. Résultats du « tri libre »
3.4. Stratégie pour créer un espace de produits de textures contrastées
3.5. Construction des plans expérimentaux
4. La rhéologie en lien avec la structure des purées de pomme.
4.1. Propriétés d’écoulement
4.2. Seuil d’écoulement
4.3. Propriétés viscoélastiques
4.4. Une méthode classique globale : le consistomètre de Bostwick
4.5. Etude multidimensionnelle
4.6. Modélisation relations structure- rhéologie et estimation de φ
4.6.1. Prise en compte de l’effet de la taille des particules – courbes maîtresses
4.6.2. Détermination de la voluminosité et de la fraction volumique à partir de mesures de viscosité en milieu dilué
5. Impact de la structure sur la perception sensorielle de purées.
5.1. Performance du panel
5.2. Effet de la teneur et la taille de particules sur la perception sensorielle
5.3. Effet de mélange de différentes tailles de particules sur la perception sensorielle du « granuleux »
5.4. Rôle de la phase continue sur la perception sensorielle
5.5. Modélisation relations structure – sensoriel
6. Relations sensorielles- instrumentales
V. CONCLUSION GENERALE
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