F Hautes pressions - 0312 - Veille produits aquatiques

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Synthèse sur l'utilisation des hautes pressions pour les produits
aquatiques
Date de mise en ligne : 06/02/2012
Domaine : Procédés de transformation et conservation
Thème(s) : Technologie
Cette fiche, rédigée par la Plate-Forme d’Innovation Nouvelles Vagues, synthétise les
connaissances actuelles sur la technologie des hautes pressions.
La technologie des hautes pressions (HP) a été développée dans les laboratoires de
recherche dans les années 1980. Ce procédé consiste à appliquer une pression sur un
liquide dans lequel un produit alimentaire est immergé. Le produit peut être en contact
direct ou non avec le fluide. La pression peut être comprise entre quelques dizaines de
méga pascals (106) et un giga pascal (109) pendant une durée variable (quelques
minutes).
Cette technique permet notamment de prolonger la durée de vie des produits et de
décoquiller certains coquillages et crustacés.
Quelques définitions
Bacille : bactérie de forme allongée dite « en bâtonnet » par opposition à la forme
« cocci ».
Bactérie : micro-organisme vivant caractérisé par une absence de noyau et d’organites
cellulaires. Ces micro-organismes peuvent être bénéfiques (ex : Lactobacille utilisé dans
la fermentation du yaourt) ou préjudiciables (altération des denrées alimentaires).
Clean label : déclaration claire et compréhensible des denrées alimentaires qui exclue les
termes techniques ainsi que certains ingrédients artificiels (additifs).
Compressibilité : caractéristique d’un corps définissant sa variation de volume sous
l’effet d’une pression appliquée.
Coque : bactérie de forme sphérique.
Enzyme : protéine qui facilite les réactions biochimiques sans modifier les produits
résultant de ces réactions.
Forme végétative : état actif d’une bactérie, par opposition à l’état sporulé dans lequel le
micro- organisme attend de meilleures conditions de développement.
Gram négatif ou positif : caractéristique physique d’une bactérie, plus précisément de la
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composition de son enveloppe. Ce facteur est déterminant dans la classification
bactérienne. Les bactéries Gram positif possèdent une couche membranaire absente
chez les bactéries Gram négatif.
Isostasie : phénomène par lequel un élément est soumis à une pression identique en
tous points malgré ses irrégularités (forme, épaisseur…).
Levure : champignon unicellulaire capable de provoquer la fermentation des matières
organiques animales ou végétales (pain, saucisson…).
Méga-pascal (MPa) : un méga-pascal représente environ 10 fois la pression
atmosphérique.
Micro-organisme : organisme vivant microscopique. Les micro-organismes sont
représentés par diverses formes de vies : les bactéries, les champignons, le plancton…
Moisissure : champignon de petite taille qui provoque une modification chimique du
milieu sur lequel il croît.
Pascal (Pa) : unité dans le système international de contrainte et de pression. Un pascal
correspond à 1 Newton par mètre carré.
Pression : il s’agit d’un rapport entre la force exercée sur une surface exprimée par la
formule suivante : P = F/S.
Pression isostatique : pression qui s’applique de manière uniforme dans toutes les
directions.
Spore : forme de résistance d’une bactérie face à un stress intense et en attendant de
meilleures conditions de développement.
Produits alimentaires traités par hautes pressions
Evolution du nombre d’installations hautes pressions dans le monde
Plusieurs dizaines d’années après l’apparition au Japon de produits traités par hautes
pressions, la part de marché conquise par cette technologie reste modeste. Toutefois, le
nombre d’installations a considérablement augmenté au cours des dix dernières années
(diagramme 1). Ainsi, une dizaine d’installations étaient recensées à travers le monde en
1999 alors qu’en 2011, 156 équipements sont dénombrés. 17 % de l’ensemble des
machines installées dans le monde sont destinées au traitement des produits de la mer et
produits aquatiques. Les Etats-Unis détiennent plus de la moitié des installations tandis
que 26 % des machines industrielles sont installées en Europe. En 2009, la France ne
détenait qu’une seule installation utilisant cette technologie.
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Diagramme 1 : Evolution du nombre d’installations à hautes pressions à travers le monde
depuis 1990 Source : N.C. Hyperbaric
Répartition des produits alimentaires traités par hautes pressions dans le
monde
Les hautes pressions sont essentiellement employées pour traiter des produits ultra-frais.
Ce procédé est réparti de la façon suivante au sein des différents secteurs :
Diagramme 2 : Répartition de l’utilisation des hautes pressions au sein des différents
secteurs de l’ultra-frais Source : N.C. Hyperbaric
Les applications pour les produits laitiers et céréaliers sont minoritaires par rapport aux
autres secteurs.
Dans le tableau suivant figurent quelques produits de la mer traités par hautes pressions :
Produits de la mer
Mollusques
Huîtres et sauces à base d’huîtres
Huîtres
Crustacés
Homards
Crabe royal
Crabe
Produits prêts à consommés
Hareng
Saumon fumé tranché
Saumon et colin prêts à consommer
Préparation de saumon et de merlu cuits
Pays de production
USA
Australie, Japon
Canada, USA
USA
USA
Japon
Japon
Espagne
Espagne
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Morue
Plats cuisinés à base de crevettes
Italie
Espagne
Dans le secteur des produits de la mer, la technologie des hautes pressions est
essentiellement employée pour répondre à deux objectifs :
- L’extension de durée de conservation des produits : crevettes, poissons prêts à être
consommés…
- L’ouverture des coquillages et l’extraction de la chair des crustacés.
Mise en œuvre des hautes pressions
Principe de fonctionnement
Les équipements industriels hautes pressions sont composés d’une enceinte résistante à
la pression, d’un circuit haute pression, d’une pompe externe de compression du fluide,
d’une unité de commande et d’un dispositif de chauffage ou de refroidissement.
La technologie haute pression consiste à appliquer une pression sur un liquide contenant
les produits à traiter. L’eau est le liquide le plus utilisé pour transmettre la pression, ce qui
explique la dénomination « hautes pressions hydrostatiques ». L’eau présente un
avantage certain : sa faible compressibilité.
Le produit alimentaire est le plus souvent conditionné dans son emballage définitif
(imperméable et souple) puis introduit dans l’enceinte cylindrique qui sera par la suite
remplie d’eau. La pression est instantanée et isostatique en tous points de l’enceinte et
donc du produit. Le produit comprimé peut reprendre sa forme initiale quand la pression
est libérée. La gamme des hautes pressions appliquées varie de quelques dizaines de
méga pascals (106 MPa) à 1 giga pascal (109 MPa).
Figure 1 : Schématisation d’un procédé de hautes pressions Source : N.C. hyperbaric
La compression de l’eau s’accompagne d’une légère hausse de température. Cette
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hausse est faiblement ressentie dans les produits traités du fait des échanges thermiques
rapides entre le liquide de transfert et les parois de l’enceinte de pressurisation.
Il existe également un système de pressurisation directe, utilisé pour traiter des fluides en
continu. Le fluide est admis directement dans la pompe pour être comprimé. Son temps
de séjour sous pression est assuré par une grande longueur de tuyauteries hautes
pressions. Il existe peu d’applications industrielles à ce jour.
Fabricants et équipements
Dans le tableau suivant figurent les principaux fabricants et équipementiers d’enceintes
HP :
Nom de l’entreprise
Avure technologies
Autoclave engineers
Elmhurst research, Inc.
Engineered pressure systems Inc.
Harwood engineering company Inc.
High pressure equipement company
Kobelco (Kobe Steel)
N.C. hyperbaric
Resato
SITEC
Stansted fluid power
Stork food and dairy systems
Uhde hochdrucktechnik
Pays
Etats-Unis
Etats-Unis
Etats-Unis
Etats-Unis
Etats-Unis
Etats-Unis
Japon
Espagne
Belgique
Suisse
Royaume-Uni
Pays-Bas
Allemagne
Selon le fabricant et selon le souhait de l’industriel, l’enceinte de pressurisation peut être
axée verticalement ou horizontalement. Les installations sont en acier inoxydable
alimentaire et nettoyable. Le chargement et le déchargement des paniers peuvent être
manuels ou automatiques. La plupart des équipements présentent des pressions de
travail pouvant aller jusqu’à 600 MPa.
Les principaux fournisseurs d’enceintes hautes pressions destinées à l’agro-alimentaire
sont Avure technologies et N.C. hyperbaric. Leur gamme comprend des appareils
capables de traiter de petits volumes jusqu’à des volumes industriels. N.C. hyperbaric
propose également une installation compacte et innovante vouée à minimiser l’espace au
sol nécessaire (Equipement iWawe Range).
Le tableau suivant reprend les principaux équipements de deux principaux fournisseurs
ainsi que leurs capacités en termes de volume et de pression.
Avure technologies
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N.C. hyperbaric
Sources : site officiel d’Avure Technologies et de N.C. hyperbaric
Le conditionnement des produits traités
La technologie hautes pressions peut être couplée avec différents types de
conditionnement, selon l’application souhaitée : bouteille, barquette, emballage skin,
doypack, sachet… Toutes les denrées alimentaires traitées par hautes pressions doivent
être conditionnées dans des emballages flexibles à mémoire de forme, imperméables et
dans lesquels le vide peut être fait au préalable. La flexibilité permet de résister aux
déformations occasionnées lors de la pressurisation. Les emballages utilisés sont souvent
en plastique et composés de plusieurs couches de matériaux.
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Ces emballages, dans la plupart des cas, servent de conditionnement définitif pour le
stockage.
L’emballage doit avoir une bonne scellabilité à chaud pour permettre une fermeture
hermétique ; cette herméticité doit perdurer au cours du traitement afin d’éviter toute
recontamination de l’aliment. Le conditionnement dans des boîtes métalliques ou des
récipients en verre, à ce jour, n’est pas adapté pour les hautes pressions à cause de leur
déformation irréversible et du risque de rupture lors du traitement.
NB : La société Multivac s’est associée à Uhde High Pressure Technologies afin de
développer un système automatique de conditionnement et de traitement hautes
pressions. L’objectif de cette union est d’améliorer la rentabilité de l’opération par un
système intégré de conditionnement et de traitement HP (500-600 MPa).
NB : Les hautes pressions pourraient avoir un impact sur la perméabilité des emballages
ainsi que sur les phénomènes de migration. Mais les études scientifiques réalisées sont
assez rassurantes sur ce point.
Effets des hautes pressions sur certaines caractéristiques des
denrées alimentaires
Effets des hautes pressions sur les micro-organismes
L’utilisation des hautes pressions est une alternative aux traitements thermiques
classiques pour détruire les micro-organismes. Ce procédé permet de prolonger la
stabilité à l’entreposage des produits, tout en conservant les propriétés nutritionnelles et
sensorielles des aliments.
Résistance des micro-organismes aux hautes pressions
Pour déterminer l’impact des hautes pressions sur les micro-organismes, il est nécessaire
de distinguer les formes végétatives bactériennes, les spores bactériennes, les levures et
les moisissures.
La cellule soumise à une élévation de pression subit un ensemble de perturbations
physiologiques qui conduisent, pour un niveau de pression suffisant, à un arrêt du
métabolisme et de la croissance. Cet état peut être réversible car la cellule est capable de
se développer normalement si les conditions redeviennent plus favorables. Pour inactiver
définitivement les micro-organismes, il est nécessaire d’appliquer des pressions très
élevées.
De nombreuses études ont montré que la sensibilité à la pression est très variable en
fonction de l’état végétatif. Les bactéries à Gram positif sont plus résistantes à la pression
et à la température que les Gram négatif. Par exemple, Listeria et Staphylococcus aureus
sont plus résistants que les Salmonelles et Escherichia coli. De même, les bactéries de
type coque sont plus résistantes que les bacilles. Les micro-organismes sous forme
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végétative sont inactivés par des pressions comprises entre 400 et 600 MPa, tandis que
les spores des mêmes espèces bactériennes peuvent résister à des pressions
supérieures à 1 000 MPa. En effet, les spores sont les plus résistantes aux différents
stress environnementaux et par conséquent aux pressions. Des scientifiques ont pu
montrer que des spores de Bacillus subtilis ne sont pas inactivées avec un traitement de
14 heures à 1 200 MPa. Cette résistance représente un défi pour les procédés de
conservation alimentaires, quels qu'ils soient, cependant il existe plusieurs moyens
d’inactiver les spores par hautes pressions :
- l’application dans un premier temps d’une pression modérée (20-300 MPa),
permettant la germination des spores (état végétatif des bactéries), suivie d’une
pression plus importante inactivant les formes végétatives issues des spores. La
succession de cycles de pressurisation à 400-700 MPa permet également la
germination de spores bactériennes ;
- la combinaison de traitements par hautes pressions et de traitements thermiques ;
- la combinaison de traitements hyperbares et de substances antimicrobiennes.
En général, plus la complexité de l’organisme est grande, plus la sensibilité aux hautes
pressions est importante. Les levures et les moisissures sont inactivées pour des
pressions comprises entre 200 et 400 MPa.
NB : pour certains micro-organismes, même pour un niveau de pression élevé et/ou pour
un temps de traitements très long, l’inactivation totale de la charge microbienne initiale
peut ne pas être atteinte. Cela peut s’expliquer, entre autres par l’existence d’une fraction
de la population microbienne plus résistante, ou protégée par des cellules inactivées ou le
produit de leur inactivation.
Figure 2 : Effets des hautes pressions sur les micro-organismes Source : N.C. hyperbaric
d’après De Patterson et al, 1996
Effets combinés des hautes pressions et d’autres paramètres physico-chimiques sur les microorganismes
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L’efficacité du traitement par hautes pressions ne dépend pas uniquement des pressions appliquées
mais aussi de la durée du traitement et de la température. D’autres facteurs peuvent influencer la
cinétique d’inactivation tels que le pH, l’aw , la teneur en sucre et la concentration en sel.
Chaque micro-organisme possède une température optimale pour laquelle la résistance à
la pression est maximale. La variation de cette température de part et d’autre de cet
optimum augmente l’inactivation microbienne. Il a par exemple été montré que
l’inactivation par la pression de Staphylococcus aureus et de Listeria monocytogenes
s’accentue en augmentant la température entre 25 et 50° C. Dans ce cas, la synergie
entre la pression et la température est plus importante pour des pressions élevées.
D’autres études ont montré que l’inactivation microbienne par traitement hautes
pressions est plus importante aux températures basses positives (2-10° C) et négatives (30° C) qu’à température ambiante. Cette synergie a uniquement été observée pour
différentes cellules végétatives et non pour les formes sporulées. En appliquant des
traitements hyperbares à température négative, il a été observé que l’interaction entre
les hautes pressions et les températures négatives sur l’inactivation microbienne dépend
du niveau de pression. Ainsi, la diminution de la température augmente l’inactivation
cellulaire par rapport à la température ambiante pour des pressions inférieures à 300
MPa, tandis que pour des pressions supérieures, les basses températures exercent un
effet protecteur, antagoniste aux hautes pressions. Ces observations semblent reliées aux
propriétés thermodynamiques de l’eau, différentes de part et d’autre de 200 MPa.
Mécanismes de l’inactivation microbienne par les hautes pressions
La compréhension des mécanismes précis d’action de la pression sur l’inactivation des
micro-organismes reste hypothétique. Les hautes pressions induisent des modifications
(telle que la perméabilité) au sein des membranes cellulaires mais provoquent également
des modifications au niveau de la morphologie des cellules (élongation), des éclatements
d’organites intracellulaires ainsi que des pertes de mouvement pour les micro-organismes
voués à se déplacer. Des changements mineurs dans certaines réactions biochimiques
peuvent aussi jouer un rôle dans l’inactivation bactérienne.
La cause de mortalité la plus probable serait la perméabilisation membranaire, même si la
corrélation entre l’inactivation microbienne et la perméabilisation des membranes est
complexe et difficile à mettre en évidence. L’inactivation cellulaire serait due au maintien
des cellules dans un état de perméabilité sous pression ce qui entraîne un transfert de
matière, préjudiciable à la viabilité des cellules. Les mécanismes de perméabilisation des
membranes peuvent modifier les lipides et les protéines membranaires provoquant une
altération des fonctionnalités de la membrane.
Effets des hautes pressions sur les nutriments
Sur les protéines
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Les protéines sont composées d’acides aminés reliés par des liaisons fortes peu affectées
par les hautes pressions. Cette succession linéaire d’acides aminés constitue la structure
primaire. Cette structure se replie localement sur elle-même en différents endroits en
formant des hélices et des feuillets parallèles. Ce sont les liaisons hydrogènes (liaisons
faibles) qui permettent le repliement, constituant ainsi la structure secondaire. Les hautes
pressions peuvent induire une altération des liaisons hydrogènes et par conséquent
modifier la structure secondaire.
La structure tertiaire correspond au repliement tridimensionnel de la protéine dans
l’espace. Cette conformation spatiale est très importante pour la fonctionnalité de la
protéine.
L’application de pressions supérieures à 200 MPa modifie la structure tertiaire des
protéines. Les formes dénaturées des protéines peuvent être multiples et, même si la
protéine n’est pas complètement dénaturée, ce phénomène est souvent irréversible.
Enfin la structure quaternaire est l’association de plusieurs structures tertiaires par des
liaisons faibles, sensibles aux hautes pressions.
Il est important de noter que l’eau est indispensable à la dénaturation protéique sous
hautes pressions, car en l'absence d’eau, les protéines sont très stables.
Généralement, la réversibilité du phénomène dépend de la pression atteinte et des
conditions du milieu : concentration, force ionique, pH, aw, présence de lipides… La
réassociation de protéines ayant perdu leur conformation spatiale peut entraîner la
gélification ou la précipitation des protéines dès le retour à la pression atmosphérique.
Les enzymes sont des protéines très importantes qui permettent de catalyser une
réaction. Une large majorité des enzymes est inactivée (au moins partiellement) entre 400
et 600 MPa, en quelques minutes. L’inactivation ou l’activation enzymatique est due aux
modifications de la structure 3D, ou aux modifications de l’interaction enzyme-substrat
(ponts salins, liaisons hydrophobes…). Les études d’impact sur des enzymes purifiées et
sur des enzymes inhérentes aux produits alimentaires, donnent des résultats souvent
différents.
Sur les lipides
Les hautes pressions accroissent la température de fusion des lipides de l’ordre de 20° C
tous les 100 MPa.
Ainsi, les lipides présents à l’état liquide à température ambiante cristallisent sous l’effet
de la pression.
La littérature donne des avis controversés quant à l’effet des hautes pressions sur
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l’oxydation des lipides dans les produits aquatiques.
Par exemple, l’étude menée par Yagiz et ses collaborateurs (2009) a montré qu’un
traitement hautes pressions n’affecte pas les acides gras du saumon Atlantique. Dans ce
cas, les HP ne favoriseraient pas l’oxydation des lipides.
Par contre, une étude de Tanaka(1991) a montré que la lipase du muscle de sardine est
inactivée par un traitement par hautes pressions, ce qui limiterait la libération d’acides
gras.
Ainsi, l’oxydation des lipides de la sardine serait favorisée par un traitement hautes
pressions. L’importance de cette oxydation serait proportionnelle à l’intensité et à la durée
du traitement.
Sur les vitamines
Les études menées jusqu’à présent montrent que les hautes pressions n’affectent pas
négativement les vitamines. Les dégradations éventuelles de vitamines proviennent de
réactions chimiques annexes comme l’oxydation.
Effets des hautes pressions sur les propriétés organoleptiques
Sur la texture des produits aquatiques
L’application d’un traitement hautes pressions agit sur la fermeté, la cohésion, l’élasticité,
la résilience, la masticabilité. L’application d’un traitement hyperbare sur un poisson va
pouvoir modifier sa texture et entraîner des phénomènes d’agrégation ou de gélification
des protéines myofibrillaires sarcoplasmiques, un changement d’affinité avec l’eau ou de
l’activité protéasique.
Des échantillons traités par de faibles pressions (100-200 MPa) n’évoluent pas dans le
temps.
Sur la couleur et la flaveur des produits aquatiques
De façon générale, les hautes pressions n’affectent pas les molécules colorantes et
odorantes, très stables. Cependant, dans le cas de la viande,
les hautes pressions entraînent une oxydation de la myoglobine donnant au muscle une
couleur brune. En ce qui concerne les produits aquatiques, les hautes pressions ont
tendance à modifier l’aspect du muscle. Par exemple, un muscle de poisson blanc perd sa
translucidité suite au traitement hyperbare, il présente un aspect opaque semblable à
celui conféré par la cuisson. Ces changements sont dus en partie à la dénaturation des
protéines, aux modifications de la structure du muscle et de l’arrangement spatial des
cellules et des fibres musculaires. Plusieurs études ont montré que les hautes
pressions peuvent entraîner un blanchiment de la chair des poissons colorés (ex :
saumon ou thon). Plus la pression est élevée, plus la décoloration est marquée.
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Applications des hautes pressions pour les produits
alimentaires
Pasteurisation par hautes pressions
Parmi les différentes applications des hautes pressions, la pasteurisation est le résultat le
plus souvent recherché en agroalimentaire. L’application de hautes pressions de 400 à
600 MPa pendant 1 à 5 min diminue significativement les micro-organismes présents
dans les produits de la mer tels que : les levures, les bactéries lactiques ou les bactéries
psychotrophes (Escherichia coli, Listeria, Salmonelle, Vibrio…). Pour des pressions
supérieures à 500 MPa, ce procédé permet d’inactiver la plupart des enzymes.
L’utilisation des hautes pressions permettrait d’étendre la durée de vie de nombreux
produits d’au moins deux fois par rapport à des produits non traités.
Les hautes pressions peuvent être également utilisées pour stériliser de nombreux
produits (combinaison pression / haute température), mais malgré le dépôt de nombreux
brevets, il n’y aurait pas encore d’applications industrielles à ce jour.
Ouverture de coquillages et extraction de la chair de crustacés
La technologie hautes pressions est très utilisée à travers le monde pour permettre
l’ouverture des coquillages bivalves et l’extraction de la chair de crustacés. Les
mollusques bivalves possèdent un muscle adducteur qui maintient la coquille fermée.
L’application d’une pression isostatique de l’ordre de 200-300 MPa entraîne le
relâchement du muscle adducteur. La coquille s’ouvre et la chair se détache facilement et
entièrement de la coquille. Ce procédé est utilisé pour ouvrir à froid les huîtres, les
moules, les palourdes…
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Figure 3 : Ouverture des coquilles de différents mollusques Sources : N.C. hyperbaric et
wwww.processalimentaire.com
Figure 4 : Photographies avant et après traitement haute pression pour l’ouverture de
bivalves Source : http://www.youtube.com/watch?v=OYSbc1_l7tM
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Figure 5 : Photographie comparant l’ouverture manuelle à gauche et par hautes pressions à droite d’une
moule. Source : N.C. hyperbaric
La chair des crustacés est maintenue à la carapace à l’aide d’une protéine spécifique.
L’application des hautes pressions (300 MPa) sur des crustacés dénature cette protéine,
la chair n’est alors plus attachée à la carapace. De plus, la chair est compressible mais
pas la carapace. Ceci permet d’extraire facilement et entièrement la chair des crustacés.
Les hautes pressions sont employées pour extraire principalement la chair des homards
et des crabes.
Figure 6 : Photographies représentant de la
chair de crabe extraite par hautes pressions
Source : N.C. hyperbaric
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Figure 7 : Photographies représentant l’extraction de chair de homards Sources : N.C.
hyperbaric
Figure 7 : Photographies représentant l’extraction de chair de homards Sources : N.C.
hyperbaric
Autres applications potentielles
Imprégnation et extraction par hautes pressions
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L’emploi des hautes pressions hydrostatiques induit une perméabilisation réversible des
membranes cellulaires. Ce phénomène de perméabilisation est à l’origine de la mort des
micro-organismes, mais permet également de faciliter l’entrée ou la sortie de solutés sans
altération majeure de la structure des tissus. L’emploi des hautes pressions permettrait de
favoriser le salage des produits de la mer, l’extraction d’arômes et de colorants cellulaires.
Texturation de protéines par hautes pressions
L’application de pressions hydrostatiques élevées (400-700 MPa) à température ambiante
ou même à froid permet de dénaturer les protéines et les polysaccharides. Sous certaines
conditions, il est possible d’obtenir des gels dont les caractéristiques rhéologiques
(rétention d’eau, densité, rétrogradation) sont différentes de celles de gels obtenus
thermiquement. Ce procédé permet par exemple de texturer les protéines de poisson
(comme dans la fabrication du surimi).
Congélation et décongélation par les hautes pressions
Le passage de la transition de phase liquide/solide par changement de la pression et de la
température permet une congélation ou une décongélation rapide et homogène, même
sur des aliments très épais.
Des travaux menés sur la congélation par détente haute pression (CDHP) sur la
langoustine, la carpe ou encore le turbot, ont mis en évidence certains avantages par
rapport aux procédés de congélation conventionnels : cristallisation fine et homogène des
produits, réduction de l’exsudation. Par contre, il a été observé une dénaturation partielle
des protéines ce qui provoque un durcissement de la chair (peu gênant pour des produits
destinés à être cuits).
Les avantages d’une décongélation haute pression (DHP) sont la réduction des durées de
traitement et l’amélioration de la qualité microbiologique des produits. Des études sur le
merlan, le thon, la coquille Saint-Jacques et le saumon ont confirmé ces données. Il
semblerait que la décongélation par hautes pressions soit plus susceptible de déboucher
sur des applications industrielles que la congélation par détente HP.
Maturation enzymatique
Le passage sous pression de produits fermentés, accélère de façon considérable la
maturation enzymatique. Ce phénomène est dû à l’augmentation de la digestibilité des
protéines. Cette maturation s’accompagne du développement d’un profil aromatique
semblable à celui obtenu au cours de la maturation. Il faut cependant stopper cette
évolution par un traitement à plus haute pression ou un traitement thermique pour inhiber
les enzymes.
Participation à une démarche de réduction du sel / réduction des additifs
La technologie hautes pressions pourrait intervenir dans une démarche de réduction du
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sel. Des études menées par le CTCPA ont montré que le traitement hautes
pressions permet de limiter l’exsudation de certains produits et de maintenir une texture
acceptable pour une teneur en sel réduite. En effet, les hautes pressions modifient
quelque peu les protéines, entraînant une modification de la capacité de rétention d’eau.
Les qualités organoleptiques et microbiologiques des produits à teneur réduite en sel
testés étaient satisfaisantes. Les hautes pressions pourraient également permettre la
diminution d’autres additifs, favorisant ainsi la tendance « Clean label ».
Avantages et limites des hautes pressions
La technologie des hautes pressions est actuellement le seul procédé athermique qui
permet une pasteurisation homogène du produit dans son emballage. Cette technologie
peut permettre de prolonger la durée de vie des produits sans ajout d’additifs, tout en
gardant les caractéristiques organoleptiques et nutritionnelles des produits. Les produits
traités par hautes pressions s’inscrivent dans la démarche du Clean Label et peuvent
aussi s’inscrire dans une démarche de réduction de la teneur en sel. Cette technologie
offre aussi la perspective de créer de nouveaux produits (par texturation par exemple).
Actuellement, les hautes pressions représentent l’unique technologie permettant d’ouvrir
et d’extraire la chair des fruits de mer à l’état cru. La séparation de la chair est totale et
assez aisée.
Cependant, la technologie hautes pressions présente également quelques limites.
- Le coût d’acquisition des installations est élevé, de plus le procédé est réalisé en semicontinu et les débits maxima (1t/h) sont souvent trop faibles pour les grandes entreprises ;
tout ceci relativise la rentabilité de ce procédé. Toutefois, les coûts de traitement des
produits sont voués à diminuer avec l’amélioration des équipements.
- Cette technologie n’est pas destinée à traiter les produits secs ou à faible activité de
l’eau et ceux de faible densité comme le poivre ou la farine par exemple. Mais il
envisageable d’utiliser un gaz en tant que fluide de pressurisation.
- Ce procédé ne permet pas de stériliser les produits, les spores étant souvent résistantes
aux hautes pressions. Il est toutefois possible de coupler les hautes pressions à une
température élevée (80-90 °C °) pour stériliser les produits.
- Pour les produits n’ayant subi qu’une inactivation partielle des enzymes, il est impératif
de les conserver au froid positif (+4° C).
- Enfin, des pressions supérieures à 200-300 MPa induisent des modifications au niveau
de la texture et de la couleur de produits contenant des protéines crues (viandes,
poissons).
Aspects règlementaires
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Initialement, les hautes pressions auraient pu être considérées comme relevant du
règlement CE Novel Food 258/97, qui obligent à constituer un dossier européen
d'évaluation de l'impact du procédé sur la valeur nutritive, le métabolisme ou la teneur en
substances indésirables de l'aliment traité.
Arguant que le traitement par pression hydrostatique d'aliments emballés est largement
utilisé en Europe et se basant la littérature scientifique, l'ANSES a émis plusieurs avis qui
tendent à ne pas classifier l'utilisation des hautes pressions parmi les procédés Novel
Food, ce qui éxonère, jusqu'à présent, les industriels de la constitution et de la validation
d'un dossier d'autorisation européen, du moins pour des barèmes de pression appliquée
de 500 à 600 MPa pendant 3 à 5 minutes avec une eau refroidie ou à température
ambiante . Ce sont donc les autorités françaises (la DGCCRF) qui permettent, produit par
produit, l'utilisation des hautes pressions, sans forcément procéder à une saisine de
l'ANSES si la demande ne le nécessite pas.
Les différents avis de l'ANSES (voir bibliographie) documentent et valident les aspects
biochimiques, nutritionnels et microbiologiques, du traitement par hautes pressions. En
revanche, l'ANSES recommande de procéder à des essais de migrations spécifique et
globale des composants des emballages et de surveiller la genèse éventuelle de
composés néoformés. Ces deux aspects devront être particulièrement documentés par
les industriels qui souhaiteraient adopter un process comprenant un traitement par hautes
pressions.
Il est conseillé aux entreprises de contacter la DGCCRF. Elles peuvent se faire
accompagner dans leur démarche par les centres techniques et Plate-Forme d'Innovation
suivants :
- Adria Normandie (Bernard Picoche), boulevard du 13 Juin 1944 - BP 2, 14310
Villers-Bocage. Tél. : 02 31 25 43 00.
- CTCPA Nantes - Unité Hautes Pressions (Romuald Chéret), rue de la Géraudière,
BP 62241, 44322 Nantes Cedex. Tél. : 02 40 40 47 41.
- Plate-Forme d'Innovation Nouvelles Vagues (Bruno Le Fur), 15/17, rue Magenta,
62200 Boulogne-sur-Mer. Tél. : 03 21 83 91 31.
Projets récents sur les hautes pressions
Le projet NovelQ (Novel processing méthods for the production and distribution of highquality and safe foods), financé par l’Union européenne, rassemble 36 organisations de
recherche et universitaires, afin d’explorer les potentialités des nouvelles technologies
dans le domaine agro-alimentaire. Les efforts de recherche ont été concentrés sur
l’emploi de la technique HP en vue d’une stérilisation, l’étude des effets des champs
électriques pulsés sur les pathogènes alimentaires, et l’emploi du plasma froid en tant que
désinfectant de surface. Ce projet a débuté en 2006 pour une durée de cinq ans. Les
résultats ont été présentés lors de nombreuses conférences et transcrits en 125
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publications scientifiques.
Depuis quelques années, le CTCPA a mené, seul ou en collaboration, différents projets
sur les nouvelles technologies et notamment sur les hautes pressions. Le CTCPA s’est
associé en 2009 à l’ONIRIS de Nantes pour former « l’Unité Hautes Pressions » et ainsi
lancer un programme de recherche de trois ans sur la préservation des aliments.
Un projet collaboratif ADRIA Normandie / PFI Nouvelles vagues/ IFREMER, financé par
FranceAgriMer et le FEP, et porté par le pôle de compétitivité AQUIMER, a permis, en
2010, d’étudier l’intérêt des hautes pressions pour l’amélioration de la conservation du
poisson et la maîtrise du danger Anisakis. Cette étude a entre autres montré que
les hautes pressions peuvent être employées pour détruire les larves de nématodes
Anisakis présentes dans les filets de différentes espèces de poissons (200 MPa, 5 min).
Cependant, des tests d'acceptabilité consommateurs mériteraient d'être approfondis, les
filets de certaines espèces présentant des modifications de textures et/ou de couleur.
L’entreprise 5 degrés ouest (5°W) située à Riec-sur -Belon, est la seule entreprise
française à s’être lancée dans le décorticage à froid de la chair de homards par hautes
pressions. Les homards achetés durant la période de mai à septembre, sont placés
vivants dans un équipement HP de N.C. hyperbaric. Une fois la pression de 230-280 MPa
atteinte, les homards meurent instantanément. Ils sont ensuite décortiqués manuellement,
puis la chair est immédiatement surgelée individuellement à l’azote pendant quelques
minutes. En vue d’amortir le coût d’investissement (540 000€), 5°W envisage d’utiliser
cette technique pour d’autres produits de la mer et notamment l’ouverture de coques,
d’huîtres et de palourdes.
En conclusion, la technologie hautes pressions est largement employée à travers le
monde. Les hautes pressions sont appliquées principalement aux différents secteurs de
l’ultra-frais, les produits de la mer représentent 17 % des produits traités. En France, cette
technologie, est susceptible d'être source de développements dans l'agroalimentaire.
BIBLIOGRAPHIE
Avis ANSES
AFSSA - Saisine n°2007-SA-0164, Avis de l'Agence française de sécurité sanitaire des
aliments relatif à l'autorisation de mise sur le marché de magrets de canards séchés, ou
séchés et fumés, stabilisés par hautes pressions hydrostatiques comme nouvel aliment
dans le cadre du règlement CE n°258/97 , 14/12/07.
AFSSA - Saisine n°2009-SA-0204, Avis de l'Agence française de sécurité sanitaire des
aliments relatif à l'évaluation de l'impact d'un traitement de pascalisation (hautes
pressions) sur des plats cuisinés, 01/03/2010.
ANSES - Saisines n°2009-SA-0315 et n°2009-SA-0316, Avis de l'agence française de
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pressions hydrostatiques sur des aliments emballés, 30/08/2010.
ANSES - Saisine n°2011-SA-0003, Avis relatif à l’évaluation de l’impact de la stabilisation
par hautes pressions de magrets de canard séchés et fumés, 28/07/2011.
Publications / études
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pour l’amélioration de la conservation du poisson et maîtriser le danger Anisakis
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Control & Automation Magazine, La haute pression est sur le point de percer au niveau
mondial, n° 80, juin 2007, p 25-27
Interventions
Intervention de Carole TONELLO / N.C. hyperbaric, portant sur la technologie hautes
pressions et ses applications, lors de la journée d’échanges sur les nouvelles
technologies organisée à Boulogne-sur-Mer en mars 2011 par le pôle de Compétitivité
AQUIMER. Pour l'obtenir, contactez le Pôle de compétitivité AQUIMER au
03 21 10 78 98.
Pour tout renseignement complémentaire :
Plate-Forme d’Innovation Nouvelles Vagues
15/17 rue de Magenta
62200 BOULOGNE-SUR-MER
tel : 03 21 83 91 31 Fax : 03 21 87 46 83
[email protected]
Pour soumettre un projet de Recherche et Développement au Pôle de Compétitivité Aquimer :
Pôle de Compétitivité Aquimer
16, rue du Commandant-Charcot
62200 BOULOGNE-SUR-MER
Tél. : 03 21 10 78 98 Fax. : 03 21 30 33 22
[email protected]
Cette fiche technique a été réalisée par la Plate-Forme d'Innovation
Nouvelles Vagues pour le compte du Centre de Veille et de Prospective Collaboratif du Pôle Aquimer,
projet qui a reçu les soutiens financiers du Conseil Régional Nord - Pas-de-Calais ; de l'Union
européenne (Fonds FEDER) ; de la DIRECCTE Nord - Pas-de-Calais ; de la Chambre de commerce et
d'Industrie Côte d'Opale ; de la CITPPM (Confédération des Industries de Traitement des Produits des
Pêches Maritimes et de l'Aquaculture) ; du From Nord ; de la Plate-Forme d'Innovation Nouvelles
Vagues.
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Veilleur/contributeur : Plate-Forme d'Innovation Nouvelles Vagues; pour le volet règlementaire, Adria Normandie,
Aquimer, CTCPA
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