Article en texte intégral, format PDF - e

Revue de génie industriel 2014, 9, 1-9
Revue de
Génie Industriel
ISSN 1313-8871
http://www.revue-genie-industriel.info
Etude des caractéristiques de dispersion et des propriétés
rhéologiques des dressings de cacao et sarrasin avec maltitol
Ivanka Petrova 1,*, Valentina Dobreva, Dimitar Hadjikinov, Mima Hadjikinova
1
Université des technologies alimentaire, Sofia, Bulgarie
* Auteur correspondant : e-mail : [email protected]
Révisé et accepté : le 30 avril 2013/ Disponible sur Internet : le 5 janvier 2015
Résumé
L’influence d’édulcorant maltitol cristallin et sous forme du sirop, sur les caractéristiques
de dispersion et des propriétés rhéologiques des dressings de cacao et sarrasin a été
étudiée. Une comparaison des propriétés physico-chimiques des dressings avec maltitol et
des dressings avec sucre a été effectuée. Les caractéristiques rhéologiques et de
dispersion ont été déterminées. Les possibilités d’application d’édulcorant maltitol dans la
production des dressings ont été discutées.
Abstract
The influence of bulk sweetener crystalline maltitol and in the form of syrup on the
dispersion characteristics and rheological properties of the dressings with cocoa and
buckwheat has been studied. A comparison of the physicochemical properties of the
dressings with maltitol and dressings with sugar has been made. Rheology properties and
dispersion characteristics have been investigated. The applicability of sweetener maltitol
in the production of dressings has been discussed.
Mots-clés : sarrasin, maltitol, dispersion, rhéologie
Keywords : buckwheat, maltitol, dispersion, rheology
Introduction
L’importance de la nutrition pour la santé et la performance des gens fait le choix de la
nourriture un facteur essentiel. Ce centre d’intérêt des consommateurs se reflète sur la
production et la fourniture des denrées alimentaires et provoque des recherches
approfondies sur les opportunités de développement de nouveaux produits [1,2]. Les
nouvelles tendances dans l’industrie alimentaire envisagent réduction dans le tanneur en
graisses saturées, acides gras trans, sucres et sel dans les aliments par introduction des
technologies innovantes répondant aux recommandations pour une alimentation saine. [3,4]
L’intérêt significatif des gens à la consommation des aliments à faible tanneur en énergie et
sucre est responsable de l’expansion des polyols comme une alternative du sucre dans la
formulation des différents produits alimentaires. Le maltitol est édulcorant, attribué au
groupe des polyols. Il se caractérise par un faible indice glycémique (IG=35.27), relativement
faible continue énergétique (2.4 kcal/g) et suavité relative proche à celle du sucre (0.9). Ces
propriétés fonctionnelles rendent le maltitol très approprié à être utilisé dans la production
des nouveaux aliments avec tanneur du sucre réduit. [5,6].
1
Revue de génie industriel 2014, 9, 1-9
Nos études préliminaires ont montré que le sarrasin et les produits de son traitement ont la
capacité de stabiliser des systèmes dispersés huile/eau et ont un impact positif sur l’activité
biologique des émulsions [7,8].
La majorité des dressings sont des demi-produits sous forme d’émulsions qui trouvent
application dans les technologies d’une large gamme des produits de confiserie. Leurs
caractéristiques rhéologiques et surtout leur viscosité, sont des paramètres essentiels qui
déterminent la qualité organoleptique et sensorielle du produit finale [9]. Le facteur
principale qui influence ces paramètres est la composition des dressings, et surtout le type
des sucres, des huiles et des agents émulsifiants et reliant sélectionnés. [10,11]
Le but de ce travail est de déterminer l’influence du sirop de maltitol et de maltitol cristallin
sur les caractéristiques de dispersion et des propriétés rheologiques des dressings de cacao
et sarrasin et d’étudier les possibilités d’application de ces édulcorants dans la production
des dressings avec continu de sucre réduit.
Matériaux et Méthodologie
Farine de sarrasin
La farine de sarrasin utilisé pour la préparation des dressings est Farine de sarrasin
"Darnitron" Sofia, caractérisé par une teneur en protéines - 13,5 %, graisse - 2,8 % d'amidon 76,4 % (y compris l'amylose - 27,9 %); pentosans - 1,9 %, humidité 14 %, cendres ≤ 0,2 % et
une acidité de 6 ° H.
Phase huileuse
Huile de mais «Olitalia» a été utilisée en tant que phase huileuse. Le produit se caractérise
avec une quantité d’acide gras monoinsaturés-13 %, acides gras polyinsaturés-55 % et des
acides gras insaturés- 13 %.
Edulcorant
En tant qu’édulcorant sont utilisés Maltitol cristallin- Sweet pearl P90, Requette, France et
Sirop de Maltitol- MALTILITE,Tereos syral, France.
Formulation des dressings modèles
Apres avoir testé différentes compositions des dressings, il a été élaborée une formulation
final : pour les dressings avec sucre et maltitol cristallin, la quantité d’édulcorant : 10 %,
pour le dressing avec sirop de maltitol, quantité d’édulcorant : 11.9 % ; pour tous les trois
échantillons : huile de mais- 15 %, lait écrémé déshydraté- 1.5 %, suspension de sarrasin- 50
% et poudre de cacao – 5 %.
Analyses physico-chimiques et rhéologiques ;
Les valeurs des paramètres humidité, et pH, sont déterminées par des méthodes classiques.
Le montant des substances réducteurs et des sucres totaux a été analysé par la méthode
iodométrique [12].Les propriétés rhéologiques des dressings ont été déterminés sur
viscosimètre "Rheotest 2", Allemagne, avec variation du gradient de vitesse de 0,17 à 72,9 s-1
et à des températures de 20, 30, 40 °C.
Détermination des propriétés de dispersion
Pour déterminer les caractéristiques de dispersion des particules colloïdales dans les
systèmes étudiés (dressings) une méthode d’analyse d’images numériques- Image Analisis a
été appliquée [13]. Le traitement informatique est effectué avec un logiciel d’analyse
d’images microscopiques- UTHSCSA Image Tool- Version 3.0, développé par Université du
Texas. La capture des images numériques des échantillons a été réalisé a l’aide d’un
microscope BOECO BM-180 (Allemagne) équipé d’une camera MDCE-5 USB 2.0 (Chine).
2
Revue de génie industriel 2014, 9, 1-9
Le traitement statistique des résultats a été fait par ANOVA avec niveau de confiance (α)
0.05.
Résultats et discutions
Propriétés physico-chimiques
Pour déterminer l’influence de maltitol cristallin et celle du sirop de maltitol sur les
caractéristiques des dressings préparés, une comparaison des propriétés physico-chimiques
des trois types des dressings (avec maltitol cristallin, avec sirop de maltitol et avec sucre) a
été effectuée. Dans le tableau 1 sont présentés les résultats obtenus. D’après les données
(tabl.1) à l’exception de la teneur en sucres totaux, les valeurs des autres indices sont
presque égales. La raison pour la valeur nettement plus élevée de cet indice dans
l’échantillon préparée avec sucre, est la participation du sucrose dans la composition du
produit.
Tableau 1. Valeurs des indices des dressings préparés avec sucre, maltitol cristallin et sirop
de maltitol
Dressings
Indices
Avec sucre
Avec maltitol
cristallin
Avec sirop de
maltitol
Matière sèche (MS),
%
36.3
36.1
36.2
Sucres totaux,
de la MS
30.3
3.7
3.7
Sucres réducteurs, %
de la MS
1.9
2.1
2.0
pH
5.9
6.1
6.5
%
Etude des caractéristiques de dispersion
Les dressings étudiés sont sous la forme des émulsions et les propriétés de dispersion de la
phase huileuse déterminent les propriétés structurales et mécaniques des dressings et leur
stabilité. La taille et la distribution des globules d’huile affectent la stabilité du processus de
floculation, la coalescence et la crémation, le comportement rhéologique et la performance
sensorielle des dressings (texture, couleur, vitesse de libération des composants volatiles
ext.).
Tableau 2.
Caractéristiques de
dispersion
Dressings
Avec sucre
Avec maltitol
cristallin
Avec sirop de
maltitol
0.34
0.30
0.32
2.93±0.24
3.30±0.11
3.11±0.22
Md, µm
2.49
2.63
2.61
d32, µm
5.27
6.36
5.43
31.89±9.64
50.17±0.95
36.31±7.15
D, µm-1
d , µm
, µm3
3
Revue de génie industriel 2014, 9, 1-9
, µm2
36.33±6.62
47.36±1.41
40.12±5.42
D – dispersion; d –diamètre moyen, Md – diamètre médian, d32 – diamètre de Sauter des
globules d’huile; – volume moyen и – surface moyenne d’un groupe des globules d’huile.
Les données du tableau 2 et le traitement statistique des résultats (à α= 0.05) révèle des mineurs
différences dans les caractéristiques de dispersion des systèmes modèles étudiés. On observe des
valeurs semblables d’indice degrés de dispersion dans tous les trois dressings. Le diamètre moyen des
globules d’huile d’émulsion avec sucre est 2.93 et 3.3 pour l’émulsion avec maltitol cristallin. La
même tendance dans la variation des valeurs des trois échantillons est observée pour les indices
diamètre médian et diamètre de Sauter.
L’étude des caractéristiques de dispersion démontre la nature polydisperse des
systèmes des émulsions.
La distribution des globules d’huile de la phase dispersée par diamètre moyen est
présentée sur les histogrammes expérimentaux (Figure 1.) et sur les microphotographies
(Figure 2.)
(A)
(B)
4
Revue de génie industriel 2014, 9, 1-9
(C)
Figure 1. Histogrammes expérimentaux des dressings avec sucre (A), maltitol cristallin
(B) et syrop de maltitol (C)
(A)
(B)
(C)
Figure 2. Microphotographies des dressings avec sucre (A), avec maltitol cristallin (B), avec
sirop de maltitol (C)
Les histogrammes expérimentaux montrent le caractère polydisperse des trois dressings. Le
diamètre des globules d’huile varie de 0.67 µm jusqu’à 10 µm. Une grande partie des
globules d’huile des dressings possèdent un diamètre moins à 3 µm. Les résultats obtenus
affichent des caractéristiques de dispersion proches des trois dressings modèles. Dans la
pratique, le remplacement technologique du sucre avec maltitol peut être appliqué à la fois
pour atteindre un produit avec énergie métabolique diminuée et pour des produits attribués
aux gens avec des besoins alimentaires spécifiques, sans affecter les caractéristiques de
dispersion du produit originale préparé avec sucre.
Les systèmes modèles étudiés ont montré une bonne stabilité de l'émulsion. Ils ne se
dédoublent pas pendant le stockage statique et après un test centrifuge (20 minutes de
centrifugation à 314 rad.s-1) les échantillons montrent une très bonne stabilité de l'émulsion
il n’y pas d'huile séparé de la phase dispersée.
Etude des propriétés rhéologiques
Figure 3 présente les courbes rhéologiques d’écoulement des dressings modèles en
corrélation de la contrainte de cisaillement (τ) et le gradient de vitesse (D).
5
Revue de génie industriel 2014, 9, 1-9
Figure 3. Rheogrammes des dressings a 20˚C
A la base des rheogrammes obtenues (Figure 3) sont déterminées la tension de décalage
statique et la tension de décalage dynamique.
Dressing
Tableau 3. Caractéristiques rhéologiques des dressings
Θst. (Pa)
Θd.,(Pa)
Coefficients
B
Avec sucre:
- t= 20 ºС
- t= 30 ºС
- t= 40 ºС
Avec maltitol cristallin:
- t= 20 ºС
- t= 30 ºС
- t= 40 ºС
Avec sirop de maltitol:
- t= 20 ºС
- t= 30 ºС
- t= 40 ºС
m
R2
5.11
2.84
2.91
27.50
22.53
18.00
8.93
6.64
5.22
0.55
0.55
0.56
0.98
0.98
0.98
6.43
3.57
0.70
37.14
21.79
18.93
3.10
6.23
4.32
0.59
0.55
0.48
0.99
0.98
0.95
3.85
3.08
3.08
36.15
22.31
17.69
10.93
5.66
5.02
0.55
0.51
0.55
0.99
0.99
0.98
Θst.- tension de décalage statique, Θd- tension de décalage dynamique, B- coefficient de
consistance, m-vitesse de destruction de la structure, R- coefficient de détermination
Le comportement rhéologique des trois systèmes modèles, caractérise les dressings comme
des fluides non-newtoniens. Les valeurs obtenues pour Θst déterminent les dressings comme
des corps pseudo plastiques.
Les viscosités structurales (η) des échantillons analysés, en fonction du gradient de vitesse
(D) sont présentées sur la figure 4. Il est évident que les valeurs de la viscosité des trois
dressings sont très proches et avec augmentation de D, elles diminuent.
6
Revue de génie industriel 2014, 9, 1-9
Figure 4. Viscosité structurale (ɳ) des dressings avec sucre, avec maltitol cristallin et avec
sirop de maltitol en fonction du gradient de vitesse (D)
Les viscosités structurales
d’Ostwald-de Walé (1)
(ηst, Ра.s) des dressings sont déterminées par l’équation
Ηst = В.D-m
(1)
B- coefficient de consistance
D- gradient de vitesse, s-1
m- vitesse de destruction de la structure
Les valeurs des coefficients selon le type de dressing, et selon la température à laquelle sont
réalisées les analyses sont indiquées dans le tableau 3. Le coefficient de détermination (R2) se
caractérise avec des valeurs relativement élevées ce qui indique que l'équation d’Ostwald-de
Walé est conviennent choisi pour la détermination des viscosités des dressings.
7
Revue de génie industriel 2014, 9, 1-9
Figure 5. Influence de la température sur la viscosité structurale des dressings de cacao
et sarrasin (D= 24,3 s-1)
Sur la figure 5 sont présentées les viscosités des trois dressings en fonction de la température
à D=24,3 s-1. On observe qu’avec augmentation de la température de 20˚C à 40˚C, les valeurs
de la viscosité diminuent. Pour les dressings avec sucre, à 40˚C, la viscosité diminue avec
47% par apport la viscosité à 20˚C. Pour les systèmes avec édulcorant tel changement a été
repéré respectivement de 48 % pour le sirop de maltitol et de 50% pour le maltitol cristallin.
Conclusion
Les résultats obtenus pour les propriétés de dispersion des dressings préparés à la base de
cacao et sarrasin avec sucre, maltitol cristallin et sirop de maltitol donnent raison de
conclure que les dressings avec maltitol possèdent des caractéristiques de dispersion
proches à celles des dressings avec sucre. La distribution des globules d’huile est similaire
pour les trois dressings et les valeurs des indicateurs diamètre moyen, diamètre médian et
diamètre de Sauter des systèmes sont relativement proches.
Le remplacement du sucre avec une quantité équivalente de maltitol cristallin ou bien sirop
de maltitol dans la structure des dressings à la base de cacao et sarrasin ne reflète pas
considérablement sur les propriétés rhéologiques des produits étudiés. Les trois dressings
maintiennent le même modèle de comportement rhéologique.
Les résultats montrent la possibilité de remplacer le sucre par maltitol dans diverses
solutions technologiques pour la fabrication des dressings de type ‘‘sans sucre‘‘.
Références bibliographiques
1. Santos, G. G., Silva M. R. Mangaba ice cream prepared with fat replacers and sugar substitutes. Ciênc.
Tecnol Aliment 2012, vol.32 (3), 621-628.
2. Mullie, P., Godderis L., Clarys P. Determinants and nutritional implications associated with low-fat
food consumption. Appetite 2012, vol.58 (1), 34–38.
3. Norton, J.E., Fryer P.J., Parkinson J., Cox P.W. Development and characterisation of tempered cocoa
butter emulsions containing up to 60% water. Journal of Food Engineering 2009, vol. 95(1), 172–178.
4. Petković, M., Pajin B., Tomić J. Effects of Temperature and Mixer Speed Rotation on Rheological
Properties of Spreads with Maltitol. Journal of Food Process Engineering 2013, DOI:
10.1111/jfpe.12027.
8
Revue de génie industriel 2014, 9, 1-9
5. Dobreva, V., Hadjikinova M., Slavov A., Hadjikinov D., Dobrev G., Zhekova B. Functional properties of
maltitol. Agricultural science and technology 2013, vol.5, N2, 168-172.
6. Hadzikinova, M., Sikora E., Hadzikinov D., Sikora M., Kuryla M. Zywnozc projektowana designed
food. Krystyjan 2011, Czesc І І , PTTZ, Krakow.
7. Petrova, I., Stamov S., Study of the rheological properties of emulsion system with buckwheat flour.
Food science, engineering and technologies 2009, Plovdiv, vol. LVI N2, 35- 40.
9. Nikovska, K., Petrova I., Mihov R., Stamov St. Food emulsions – technologies and nutrition. Nine
national scientific conference with international participation Ecology and health- 2012 “, Academic
publishing house of Agriculture university- Plovdiv, 363- 369.
10. Mihov R., Hadjikinova M., Hadjikinov D. The influence of mechanical processing on the rheological
properties of cacao emulsion dressings. Food science, engineering and technologies 2012, vol VIII, N2,
77-82.
11. McClements, D.J. Critical Review of Techniques and Methodologies for Characterization of
Emulsion Stability. Food Science and Nutrition 2007, vol.47, N7, 611-649.
12. Rodríguez-Patino J. M., Pilosof M.R. Proteinepolysaccharide interactions at fuid interfaces. Food
Hydrocolloids 2012, 1-13.
13. Lorié I.S., Skokan L.E., Citovich A.P. Technological and microbiological control in confectionery
manufacturing 2003, Kolos, Moscow, 415.
14. Schubert, H., Engel R., Kempa, L. Principles of Structured Food Emulsions: Novel formulations and
trends 2006, IUFOST DOI: 10.1051/ IUFoST: 20061343.
9