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REACTIONS D’ALTERATION CHIMIQUE DES ALIMENTS Sommaire I- Introduction II- Bruni

REACTIONS D’ALTERATION CHIMIQUE DES ALIMENTS Sommaire I- Introduction II- Brunissement enzymatique II- 1- Mécanisme du brunissement enzymatique II-2- Contrôle ou prévention du brunissement enzymatique III- Réaction de Maillard III-1- Chimie de la réaction de Maillard III-2- Applications de la réaction de Maillard III-3- Facteurs influents la réaction de Maillard IV- Réaction de caramélisation IV-1- Chimie de la réaction de caramélisation IV-2- Application de la réaction de caramélisation V- Oxydation des lipides V-1- Auto-oxydation V-2- Photo-oxydation V-3- Oxydation enzymatique V-4- Facteurs influents l'oxydation des lipides VI- Lipolyse VII- Hydrolyse des glucides M. Asri Fennassi Réaction d’Altération Chimique des Aliments Page 1 I- INTRODUCTION Les denrées alimentaires peuvent subir des réactions de dégradation divers durant toutes les étapes impliquées dans leur production à partir du champ jusqu'au consommateur. Ces dégradations, qui sont de nature physique, chimique, enzymatique et/ou microbiologique, dépendent de plusieurs facteurs :  La nature et l’état de l’aliment (frais ou transformé).  Les conditions de récolte, de manutention, de transformation, de conditionnement, de stockage et de commercialisation de l’aliment. Les principales réactions chimiques de dégradation des aliments sont : le brunissement enzymatique, le brunissement non enzymatique, l'oxydation des lipides et l'hydrolyse enzymatique des constituants des aliments comme les lipides et les glucides. Les réactions de dégradation des aliments sont généralement indésirables dans la mesure où elles aboutissent à l'altération de l'aliment en modifiant ses caractéristiques organoleptiques et nutritionnelles. Dans d'autres cas, certains de ces réactions sont recherchés pour donner à l'aliment la couleur et le goût désirés ; c'est le cas par exemple de la réaction de Maillard. II- BRUNISSEMENT ENZYMATIQUE Le brunissement enzymatique correspond à la conversion des composés phénoliques en polymères colorés, le plus souvent bruns ou noirs qui sont désignés mélanines. Ce brunissement entraîne aussi la dégradation de la vitamine C. II-1- Mécanisme du brunissement enzymatique Les cellules végétales renferment de nombreux substrats phénoliques comme la tyrosine, l'acide chlorogénioque, le pyrocatéchol, etc. Sous l’action d’enzymes (polyphénoloxydase, peroxydases) et en présence d’oxygène, ces composés phénoliques s’oxydent facilement en quinones. Les quinones formées s’oxydent à leur tour, sans faire appel à des enzymes particulières, et se polymérisent en donnant des composés bruns qui sont responsables du brunissement superficiel ou profond apparaissant en diverses circonstances (épluchage, découpage, broyage, etc.). Les organes végétaux ne brunissent que si leurs tissus sont blessés ou si leur métabolisme est profondément perturbé. En effet, dans les cellules saines, les composés phénoliques sont localisés dans la vacuole alors que les enzymes d’oxydation sont localisés dans le cytoplasme. La membrane qui sépare la vacuole du M. Asri Fennassi Réaction d’Altération Chimique des Aliments Page 2 cytoplasme empêche tout contact entre les enzymes et leurs substrats : l’oxydation de ces substrats n’a donc pas lieu. En revanche, quand les cellules sont blessées, tous leurs constituants se trouvent mélangés. La réaction d'oxydation des composés phénoliques se produit alors, à condition que de l’oxygène soit présent : des brunissements apparaissent. Par ailleurs, tout dysfonctionnement cellulaire ou trouble physiologique conduisant à une modification de la perméabilité des membranes risque aussi de se traduire par des brunissements. II-2- Contrôle enzymatique en prévention du brunissement Le contrôle ou prévention du brunissement enzymatique peut être réalisé de trois façons. La première repose sur l'inhibition des enzymes polyphénoloxydases, la deuxième repose sur le piégeage des quinones et la troisième repose sur la limitation de la disponibilité de l'oxygène. a) Inhibition des polyphénoloxydases Les polyphénoloxydases sont des métalloenzymes contenant environ 0,2% de cuivre qui joue le rôle de coenzyme. Elles sont actives entre un pH de 5 à 7. Leur inhibition est réalisée en procédant à une acidification du milieu, à un traitement thermique ou par l'utilisation des additifs. Les techniques les plus souvent utilisées pour prévenir les brunissements enzymatiques sont l'acidification et le blanchiment. Une diminution du pH à une valeur proche de 3 ou une courte exposition à des températures de 70 à 90 °C (blanchiment) suffit en général pour obtenir une inactivation partielle ou totale des enzymes. Il est également possible d’utiliser des additifs afin de limiter l’activité des polyphénoloxydases. Ces additifs sont principalement :  des composés qui démobilisent les ions Cu2 + associées au polyphénoloxydase (NaCl, CaCl2),  des inhibiteurs compétitifs : acides organiques à noyau aromatique (acide benzoïque et cinnamique),  les sulfites qui sont des inhibiteurs puissants du brunissement enzymatique. L’inhibition de l’activité des polyphénoloxydases par les sulfites est complexe : l’inhibiteur dénature partiellement l’enzyme en se complexant avec la protéine ce qui entraîne des modifications de structure. Bien que limitant efficacement les brunissements et possédant des propriétés antioxydantes et antifongiques, l’utilisation des sulfites est cependant très réglementée. M. Asri Fennassi Réaction d’Altération Chimique des Aliments Page 3 b) Réduction et piégeage des quinones D’autres réactifs peuvent également être utilisés pour inhiber le brunissement. Ce sont les composés qui réagissent avec les quinones comme par exemple: l’acide ascorbique, la cystéine, les thiols et les bisulfites. Ces composés réduisent les quinones en phénols et retardent ainsi la réaction de brunissement. c) Réduction de la pression d’oxygène Le brunissement enzymatique nécessite de l’oxygène. Ainsi la réduction du brunissement peut être obtenue par le maintien des produits alimentaires en atmosphère dépourvue ou fortement appauvrie en oxygène. C'est pourquoi l'enrobage ou l'immersion des aliments sont parfois utiles pour ralentir le brunissement enzymatique. III- REACTION DE MAILLARD La réaction de Maillard est également connue sous le nom de brunissement non enzymatique, quoique ce dernier regroupe d'autres réactions de brunissement comme la caramélisation. La découverte de la réaction de Maillard remonte à 1912 par Louis-Camille Maillard. Alors qu’il travaillait sur la synthèse de protéines par chauffage, il obtint par hasard des substances aromatiques et colorées qu’il identifia comme des mélanoïdines, polymères bruns responsables de la couleur et de la saveur de nombreux aliments (croûte du pain, café et chocolat torréfiés, bière, etc.). La réaction de Maillard est l'ensemble des interactions résultant de la réaction initiale entre un sucre réducteur et un groupement aminé (acides aminé, peptide, protéine). Elle a lieu lors du stockage des aliments ou plus fréquemment lors de leur exposition à des traitements thermiques. Cette réaction a une importance énorme dans la chimie des aliments. Elle est la responsable principale de la production des odeurs, des arômes et des pigments caractéristiques des aliments cuits. L'apparition d'une couleur brune distincte et d'arômes associés à des aliments rôtis, grillés ou cuits au four est une caractéristique de cette réaction. Elle a pour conséquence le fait que les aliments présentant des goûts ou des arômes peu appétissants lorsqu’ils sont crus peuvent être transformés en produits désirables après avoir subi des traitements thermiques. La réaction de Maillard peut aussi donner naissance à des composés cancérigènes et également réduire la valeur nutritionnelle des aliments en dégradant des acides aminés essentiels et la vitamine C. In vivo, elle intervient dans les processus de dégradation du collagène. M. Asri Fennassi Réaction d’Altération Chimique des Aliments Page 4 III-1-Chimie de la réaction de Maillard On peut subdiviser la réaction de Maillard en trois étapes principales. La première conduit à la formation réversible deglycosylamines qui se réarrangent selon les réarrangements d’Amadori ou de Heyns. La seconde étape correspond à la dégradation des produits des réarrangements d'Amadori et de Heyns. Elle conduit, notamment, à la formation de composés hétérocycliques responsables des odeurs. La troisième étape correspond à la polymérisation d'intermédiaires réactionnels produits lors de la deuxième étape, et aboutit à la formation des mélanoïdines. La température, le temps de la réaction, la teneur en eau ainsi que la concentration et la nature des précurseurs influencent la réaction de Maillard. Etape 1 : Réarrangements d’Amadori et de Heyns La première étape de la réaction de Maillard fait partie d'un large spectre de réactions appelées réactions carbonyles- amines. Ces réactions interviennent dans un certain nombre de processus enzymatiques et biologiques tels que la vision, le vieillissement et la détérioration des tissus. La réaction de Maillard est initiée par la réaction entre la forme ouverte d'un sucre réducteur (glucose, ribose, fructose, xylose, etc.) et un groupement aminé (acides aminé, peptide, protéine). Elle aboutit à la formation d'une base de Schiff qui existe en équilibre avec un acide glycosylamine (Figure 1). Les réactions de formation de base de Schiff sont réversibles ; en milieu fortement acide, le sucre et l’acide aminé peuvent se régénérer totalement. Toutefois, la base de Schiff subit lentement un réarrangement pour produire un dérivé stable. La nature de ce dérivé est variable et dépend du sucre réducteur de départ. Les aldoses suivent le réarrangement d'Amadori pour produire des cétosamines (figure 2), tandis que les cétoses subissent le réarrangement de Heyns et produisent des aldosamines (figure 3). M. Asri Fennassi Réaction d’Altération Chimique des Aliments Page 5 Les produits de réarrangements d’Amadori et de Heyns sont des composés relativement stables qui, dans certains aliments comme le lait, et sous des conditions douces de chauffage, peuvent représenter l'étape ultime de la réaction de Maillard. Ces produits, bien que ne contribuant pas à la formation des pigments et des flaveurs dans l'aliment, réduisent la disponibilité d'acides aminés essentiels. Etape 2 : Dégradation des produits de uploads/Finance/ reactions-d-x27-alteration-des-aliments-asri.pdf