Septembre 2002 n°199

L'Agroalimentaire

90. Lactococcus lactis DPC5598 est une construction libre de tout plasmide dérivant de la souche DPC4268 porteuse de quatre grands plasmides, et largement utilisée dans la production du Cheddar. Ceci est intéressant, d'une part pour étudier les fonctions du seul chromosome de cette bactérie, mais devrait, d'autre part, également permettre d'ajouter une fonction souhaitée après l'autre. En effet DPC5598 est transformable avec la même efficacité que la souche très utilisée en laboratoire, L.lactis MG1614. M Trotter et al.; Journal of Applied Microbiology 93 (JUL02) 134-143. Dans cet esprit on a, ainsi, pu assigner de façon précise les fonctions aux différents plasmides, dont deux résistances aux phages.

L'analyse du génome par électrophorèse en champ pulsé montre qu'il est apparemment différent de ceux de L.lactis MG1614 et L.lactis IL1403 récemment séquencé.

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91. La bière est un produit que l'on peut considérer comme hygiénique dans toutes les parties du monde, dans la mesure où son acidité et la présence d'essences de houblon (quand on en met) empêche les pathogènes de proliférer. Par contre, des bactéries lactiques comme Lactobacillus plantarum contaminant des bières entraînent des défauts organoleptiques prononcés. Pasteur avait d'ailleurs fait un très mauvais sort aux bactéries lactiques dans l'esprit du public à ce propos. L'inactivation de cette bactérie par champ électrique pulsé (PEF) a été analysée par des chercheurs berlinois (pour les PEFs voir le Bulletin de Juin §109 et le § de ce numéro).

Au dessous d'un certain seuil (13 kV/cm et 64 kJ/kg) la bactérie est inactivée, mais pas tuée, et l'effet est réversible. Au dessus les dommages membranaires sont létaux. La présence de nisine ou d'extrait de houblon (dont c'est la principale fonction en dehors de l'amertume) augmente l'effet des PEFs et le rend durable. Ce type de techniques devrait permettre de ne plus pasteuriser la bière. Encore faudrait-il que le coût ne soit pas trop prohibitif. HM Ulmer et al.; Journal of Applied Microbiology 93 (AUG02) 326-335.

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92. On trouvera dans BIO Ade-Omowaye et al.; Trends in Food Science & Technology 12 (AUG01) 285-295, une revue sur la déshydratation des aliments, et plus particulièrement sur l'utilisation des champs électriques pulsés pour amélioré la déshydratation des fruits et légumes. Elle fait le tour des techniques actuellement développées. Les techniques conventionnelles (essentiellement thermiques et donc énergivores, mais aussi osmotiques) entraînent des défauts, comme des décolorations et des changements de structure et de goût. Réduire le temps de séchage à froid est un objectif recherché. C'est, en fait, une technique dérivée des techniques moléculaires de perméabilisation des membranes. Celle-ci peut être assurée pendant des durées allant de la milliseconde à la minute. Mais, comme l'indique cette échelle, cette technique doit être adaptée à chaque matériel (car il faut préserver beaucoup de choses) et aux traitements ultérieurs, ne serait-ce que la réhydratation par le cuisinier ou par l'industriel qui les utilise dans des aliments élaborés.

Le problème des séchages thermiques est qu'il faut assurer un compromis entre un temps de traitement réduit et une température maximale qui ne puisse dégrader les constituants du matériel (réduire le temps suppose élever la température).

Les autres techniques peuvent être conçues comme assurant, à la fois, la perméabilisation des cellules du produit et la génération de stress pour les microorganismes, de façon à limiter leur prolifération. On peut, par ailleurs, considérer des prétraitements facilitant le séchage thermique ou complètement autonomes.

La déshydratation osmotique consiste à immerger le produit biologique dans une solution hypertonique de sels ou de sucre. C'est malheureusement, un procédé lent, et il faudrait l'accélérer pour éviter des détériorations durant les phases intermédiaires du traitement. Un prétraitement pourrait donc être utile. On a essayé beaucoup d'astuces pour y arriver avec utilisation de produits à surmaturité, traitement au SO2, blanchiment, etc…mais le simple énoncé montre les limites de ces techniques.

Les traitements par champs électriques pulsés a d'abord été envisége dans la désinfection à basse température. Elle se prête également bien à la disruption des cellules, plus particulièrement végétales en un temps très court. On utilise usuellement des chocs de 1,5–3.,0 kV/cm répétés 15 à 30 fois. La technique a l'avantage de bien se prêter à un traitement en continu. On peut cependnt envisager une inactivation des enzymes comme dans le blanchiment. Mais il faudrait disposer d'une méthode simple pour mesurer l'évolution des produits pendant le traitement pour pouvoir l'optimiser. La technique a montré ses avantages comme prétraitement avant déshydration osmotique. Elle facilite la sortie de l'eau sans permettre l'entrée de trop de soluté dans le produit, ce qui limite les altération organoleptiques et réduit le temps de séchage de plus de 20%. La différence de potentiel est un facteur important, le nombre de décharges n'est pas critique. L'aide appportée à la réhydratation semble moins évidente.

Il reste beaucoup à faire pour optimiser le procédé, ne serait-ce qu'en améliorant nos connaissance sur les bases de la perméabilisation qu'on attribue à la création de pores. On les utilise mais on ne les connait pas.

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93. La qualité des aliments congelés dépend à la fois de la congélation et de la décongélation, comme tout cuisinier peut le remarquer.

Une revue de B Li et al.; Journal of Food Engineering 54, n°3 (SEP02) 175-182, traite des procédés rapides de congélation et de décongélation des aliments avec la congélation sous pression, la déhydrocongélation et l'utilisation des protéines de nucléation de la glace ou les protéines antigels.

Les problèmes bien connus sont celui d'une part de la formation de cristaux de glace qui déstructurent les tissus, et la concentration des solutés exclus par la congélation de certaines parties du produit qui créent des hyperosmolarités locales, retardant la congélation dans le reste, puis donnant des produits ne se redissolvent éventuellement pas à la décongélation (voir les glaçons de l'apéritif dont le carbonate de calcium précipite à la décongélation), ce qui fait que, sans précautions, le produit, à la décongélation, n'est plus le même qu'à la congélation.

La décongélation sous hautes pressions et sous micro-ondes, la décongélation ohmique ou acoustique ont été essayées. La décongélation libère de la chaleur (la chaleur latente de l'eau), il faut donc parfois décongeler à basse température pour éviter un échauffement et une déshydratation excessive du produit.

Si on considère le diagramme de phase de l'eau on comprend facilement le rôle de la pression. L'eau augmente de volume en se congélant à pression atmosphérique (voir les tuyaux oubliés du jardin en hiver). Ceci est dû à la formation de la glace I. Celle-ci est exceptionnellement moins dense que la forme liquide. Le volume gagne brutalement 9% à la congélation à 0°. A –20° (température du congélateur classique) le gain de volume est de 13%. Ceci cause, en soi, des dommages mécaniques dans les tissus. La pression va engendrer d'autres formes de glace (glaces II à IX). Celles-ci conservent leur volume lors de la congélation. On peut même envisager de travailler à température ordinaire (mais sous pression) car, à 900 MPa, l'eau y est sous forme de glace VI, donc sans aucun refroidissement. La congélation a lieu alors uniformément dans tout l'échantillon, ce qui serait intéressant pour de gros volumes où les transferts de chaleur sont trop lents (même avec l'azote liquide). Mais ces pressions sont bien élevées pour un usage courant. On peut même utiliser la mise sous pression à 200 MPa accompagnant un refroidissement à –20° sans aucune formation de cristaux de glace, suivi d'un retour à la pression normale (0,1 MPa). Ceci a été démontré avec succès pour des pêches et des mangues. Le principal obstacle est l'investissement en capitaux, car des aciers spéciaux sont nécessaires du fait des pressions utilisées.

On peut encore améliorer la transition en enlevant une partie de l'eau avant congélation (dehydrofreezing). Cela a été utilisé avec succès pour des légumes et des fruits, déshydratés osmotiquement, avec des solutions de saccharose pour les fruits, et de NaCl pour les légumes. On a moins d'eau à congeler, ce qui accélère le processus. Un intérêt supplémentaire est de ne pas avoir à transporter et stocker l'eau congelée.

Les protéines antigels permettent d'abaisser (un peu) la température de congélation et surtout de retarder la recristallisation de l'eau dans les produits congelés. Mais il n'y a guère d'application commerciales connues. L'une d'entre elles seraient d'éviter cette recristallisation dans les glaces et sorbets. La petite taille des cristaux est importante pour la sensation "lisse" de la glace dans la bouche. Le procédé a d'ailleurs été breveté en 1992. On a, par ailleurs démontré que l'injection de ces protéines avant abattage de bovins ou ovins facilite une décongélation sans exsudation des viandes.

Les protéines de nucléation de la glace élèvent la température de congélation et réduisent les phénomènes locaux de surfusion . Des échantillons de blanc d'œuf placés à -10 °C présentent des surfusions jusqu'à –6°. L'addition de protéines de nucléation d'Erwinia atténue nettement cette surfusion. Curieusement ces protéines extra-cellulaires n'ont pas d'effet sur du beefsteack haché. Le blanc d'œuf évoqué plus haut peut ne congeler qu'à –15°. En présence de ces protéines il congèle à –3° et développe de longues aiguilles de glace qui structurent l'albumine (il n' y a pas de problèmes de structures cellulaires à conserver dans ce cas).

Pour l'instant ces deux types de protéines sont bien disponibles commercialement, mais à un prix exorbitant.

La décongélation sous pression permet de décongeler à plus basse température et d'éviter une déshydratation excessive. La décongélation dans ces conditions ne requiert que 30% du temps d'une décongélation classique.pour de la viande de bœuf. Mais on observe une décoloration de la viande, ce qui est fâcheux.

La décongélation par micro-ondes est largement pratiquée dans les foyers éclairés sur les conseils des emballages de surgelés. Elle tire, on le sait, son intérêt du fait que c'est une excitation des molécules d'eau par les longueurs d'onde utilisées qui chauffe en profondeur Il faut cependant éviter les surchauffes locales, car on perd facilement de l'eau par évaporation et entraîne des dégâts thermiques. Il faudrait avoir un suivi de la température adaptant la puissance de l'engin à son évolution pour obtenir un chauffage uniforme. Ceci serait possible sur le plan industriel.

La décongélation ohmique transforme le produit à décongeler en résistance électrique. En appliquant un voltage adéquat, on chauffe uniformément le produit à condition qu'il soit un tant soit peu conducteur.

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