Projet de recherche NO/B/010 (Action de recherche NO)
Contexte
La demande croissante du consommateur d'aujourd'hui pour des denrées alimentaires de haute qualité, avec une bonne conservation et un caractère frais a, au cours des dix années dernières, stimulé la recherche vers des méthodes de conservation non-thermiques. La haute pression est considérée comme une technique alternative possible de conservation car elle permet d'inactiver les micro-organismes végétatifs et les enzymes d’altération, sans diminuer réellement la qualité. D'autre part, la haute pression offre des possibilités comme nouvelle technique de procédés car elle permet de modifier ou d'induire de nouvelles propriétés fonctionnelles des denrées alimentaires et ainsi de développer de nouveaux produits.
Le projet
L'objectif global du projet était de développer et de valider des méthodes qui permettent de quantifier l'impact du procédé combiné haute pression/température sur la sécurité et la qualité de denrées alimentaires. Ici, par analogie avec les procédés thermiques, deux méthodes ont été évaluées. Dans une première méthode, appelée méthode physico-mathématique, les conditions du procédé (température, pression, temps) ont été mesurées et, en combinaison avec la connaissance du comportement cinétique d'un paramètre de sécurité ou de qualité (paramètre- cible), interprétées en termes d'impact du procédé sur ce paramètre de sécurité ou de qualité. Dans la deuxième méthode, on a essayé de développer et d'utiliser des indicateurs du procédé pour la détermination de l'impact du procédé sur le paramètre étudié. Les indicateurs du procédé sont des systèmes qui montrent un changement (dépendant de la combinaison température- pression- temps), qui peut être mesuré de façon simple et précise et qui imite les changements d'un paramètre- cible qui subit le même profil de température- pression- temps. L'exigence la plus importante de cette deuxième méthode est l'équivalence cinétique entre l'indicateur du procédé et le paramètre- cible. Basé sur ces deux méthodes, le projet était principalement consacré à l'étude et l'interprétation de la cinétique pour l'inactivation des micro- organismes et des enzymes, qui peuvent être utilisables comme indicateur pour la sécurité et la qualité de denrées alimentaires.
Pour atteindre les objectifs préétablis, quatre étapes ont été effectuées lors du projet.
Dans un premier temps, un screening pour la stabilité à la température- pression de différents micro- organismes relevants pour la sécurité ou la détérioration de denrées alimentaires (bactéries lactiques, ascospores et levures) dans des milieux tampons simples a été effectué. Sur la base de ces expériences préliminaires, un micro- organisme de référence a été sélectionné, à savoir Zygosaccharomyces bailii, pour lequel la cinétique d'inactivation isobare- isotherme a été largement étudiée
La deuxième étape a consisté à l’étude détaillée des cinétiques d’inactivation isobare-isotherme d’enzymes représentatives de la qualité de l’aliment (lipoxygénase ), polyphénoloxidase, pectinmethylestérase, myrosinase).
Aussi bien pour les micro- organismes que pour les enzymes, des milieux tampons simples ont d'abord été étudiés, avant de passer à des systèmes plus complexes ( influence du pH et des additifs comme les sucres). Les expériences ont été réalisées dans un appareil haute- pression multibacs thermostatisé, qui permet de combiner des pressions entre 0.1 et 1000 MPa avec des températures entre 0 et 100°C.
Dans un troisième temps, sur base des données issues de l'inactivation isobare- isotherme des micro-organismes ou des enzymes, des modèles mathématiques ont été formulés pour décrire l'évolution de l'inactivation en fonction du temps avec une pression et une température constantes. Par la suite, des modèles globaux, exprimant la dépendance des paramètres étudiés vis à vis de la combinaison temperature-pression, ont été élaborés.
Enfin, lors de la quatrième étape, on a évalué aussi bien la méthode physico-mathématique que l'utilisation d'indicateurs du procédé pour déterminer l'impact du procédé à haute- pression. Dans le cas de la méthode physico-mathématique, les modèles préétablis ont été validés dans des conditions de température- pression variables. Pour cela, l'impact a été calculé sur base de l'évolution du profil température- pression- temps en combinaison avec les modèles et paramètres associés d'inactivation et comparés avec l'impact déterminé expérimentalement. Ensuite, on a étudié la possibilité d'utiliser des systèmes microbiens caractérisés de manière cinétique ou des systèmes enzymatiques comme indicateur de procédé
Les partenaires
Dans ce projet, les tâches effectuées par chaque unité de recherche sont en pleine adéquation avec leur domaine d’expertise. La recherche haute- pression au laboratoire de technologie des denrées alimentaires est principalement ciblée sur la cinétique d'inactivation des enzymes reliées à la qualité des aliments lors du procédé de haute pression/température et sur le calcul de procédé. Le laboratoire de microbiologie des denrées alimentaires étudie les aspects cinétiques et mécaniques fondamentaux de l'inactivation microbienne lors du procédé à haute pression/température ainsi que la résistance induite par le traitement sous pression.
Produits et résultats attendus
Dans la perspective d’une percée industrielle réussie de la technologie haute pression pour la production/conservation des denrées alimentaires, une approbation légale, étroitement liée à la sécurité micro-biologique, est nécessaire. Les "nouveaux" procédés doivent pouvoir induire la même réduction de la charge microbienne (principe d'équivalence) que les méthodes de conservation existantes. Pour cela, dans le cadre des directives HACCP et de la législation EG ‘Novel Food’, des données cinétiques quantitatives sont exigées concernant l'inactivation microbienne afin de définir des normes et des points critiques pour les procédés à haute pression. A côté de cela, les préoccupations du consommateur en matière de qualité des produits traités sous pression et les aspects technologiques jouent aussi un rôle important. Une étude cinétique étendue de l'inactivation enzymatique ( à côté des données cinétiques sur l'effet sur les propriétés nutritionnelles et sensorielles) contribue à l'optimisation de la qualité, ce qui va au devant de la demande croissante du consommateur pour des denrées alimentaires traitées au minimum, de haute qualité, sans additifs et avec un haut degré de fraîcheur. Sur la base des données cinétiques de ce projet , il a été déterminé que, contrairement à l'inactivation thermique, les enzymes sont le plus souvent plus résistantes lors d’un traitement par pression que les micro- organismes, c’est pourquoi il n'est pas permis d'extrapoler l'ordre de stabilité à pression atmosphérique à des pressions supérieures. Pour les procédés à haute pression, ce n'est donc pas l'inactivation microbienne mais bien l'inactivation enzymatique qui est le facteur le plus critique pour la conservation.
En conclusion, des données quantitatives sur le lien entre les conditions du procédé et les changements ayant lieu dans le produit sont nécessaires pour définir un concept qui permet de déterminer l'impact des procédés combinés à haute pression/température sur la sécurité et la qualité des denrées alimentaires. Un tel concept peut, par la suite, être utilisé pour suivre la performance de l'appareillage à haute pression utilisé.
Collaboration scientifique
Par leur étroite collaboration, les deux laboratoires ont pu se distinguer comme une unité de recherche importante dans le domaine de la haute pression. Leur participation à des projets de recherche nationaux et internationaux en témoigne.
New evaluation methods for safety and quality of pressure treated foods : final report
Brussels : Federal science Policy Office, 2003 (SP1171)
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