Evolution de la valeur nutritionnelle des fruits et légumes lors de leur

UMR Sécurité et Qualité
des Produits d’Origine Végétale
Angers – 14 et 15 Janvier 2013
Evolution de la valeur nutritionnelle des fruits
et légumes lors de leur transformation
David PAGE
Pourquoi transformer les fruits et légumes ?
Les fruits sont des organismes vivants qui évoluent vite
Concentrations
Stockage
Préparation
Frais
Récolte
(D’après Renard CMGC, 2007)
Temps
Consommation
Pourquoi transformer les fruits et légumes ?
Des transformations qui stabilisent les produits
Concentrations
Stockage
Stabilisation
Transformé
Préparation
Frais
Récolte
(D’après Renard CMGC, 2007)
Temps
Consommation
Les apports nutritionnels des F&L
Contributions (en %) des fruits et légumes à l'apport journalier de chaque nutriment
Echantillon de 536 hommes et 665 femmes âgés de 18 à 75 ans, issu de l'étude INCA 1999
100%
β-carotène
90%
HOMMES
FEMMES
Vit. C
80%
Folates
Fibres
60%
K
50%
40%
30%
20%
10%
re
C
ui
v
c
Zi
n
siu
m
Fe
r
M
ag
ne
ta
s
siu
m
ho
re
Po
os
p
Ph
E
al
ci
um
C
Vi
t
tC
Vi
12
tB
Vi
b9
Vi
t
B6
Vi
t
b5
Vi
t
b3
Vi
t
B2
Vi
t
B1
Vi
t
r
re
ca
Bê
ta
Fi
b
RJ
0%
N
Pourcentage, %
70%
Fruites et légumes transformés
Quels éléments pour quels produits…
• Les 3 principales molécules concernées
– 3 vitamines: folates, vitamine C, β-carotène
– Fibres alimentaires
– Minéraux et eau
• Les produits
–
–
–
–
1ére et 4éme gamme: conservation d’un végétal vivant
2éme et 5éme gamme: conservation après stabilisation
3éme gamme: conservation en froid négatif
Jus, produits séchés….
La transformation induit des modifications
Pourquoi des variations?
• Poursuite du métabolisme (ana / catabolisme)
– Maturation / sénescence
– Interaction avec le stade de récolte
• Parage
– Concentrations plus élevées dans les parties externes
• Lessivage
– Etapes de lavage (après découpe)
– Cuissons avec liquide porteur
• Dégradations enzymatiques
– Oxydation enzymatique
• Dégradations thermiques
– Couple temps / température
6
Maturation et stockage
Influence sur la teneur en caroténoïdes
Stades de maturation
Tomate cerise
Stockage
Tomate cerise
mg/kg mf
250
250
20°
200
200
β caroténe
lycopène
150
150
100
100
50
50
0
II
IV
VI
0
12°
4°
0
1
2
3
Durée de stockage (semaine)
7
Slimestad & Verheul, 2005
Niveaux de perte à la cuisson
Une grande variabilité de résultats
Vit C
Folates
Caroténoides
Blanchiment
10-30%
30-90%
-10 – 10%
Cuisson eau
20-50%
20-80%
10-60% (2h)
Cuisson vapeur
10-30%
0-30%
10-20%
Microonde
20-40%
0-30%
<10%
Surgélation
(jusqu’à consommation)
Friture
<50%
<20%
50%
8
Trois points clés à propos de qualité…
des produits à base de fruits et légumes transformés
• Importance de tenir compte de l’état initial des
produits que l’on transforme:
vers plus d’intégration des productions pour la transformation
• La dégradation thermique n’est pas le seul
facteur prédominant de perte nutritionnelle
Cas des folates : vers des procédés mieux adaptés aux produits
• La teneur en molécules bioactives n’est pas seule
synonyme de qualité :
notion de bioaccéssibilité
Des filières pour la transformation
Vers plus d’intégration de la production *
• Evolution de la valeur nutritionnelle d’une
préparation de tomate en fonction du mode
de récolte et du mode de transformation
*Projet ANR: Flonudep 2009-2013
Plan expérimental
3 méthodes de récoltes
Intactes
Tomates
Abimées
Récolte
Mécanique
Trois méthodes de récoltes
Récolte à la main
Transport en caisse
(évite la compression)
Trois méthodes de récoltes
Récolte à la main
Intactes
Abimées Artificiellement
Une chute de 3m à travers un tube vertical jusque sur un plateau inox
Suivit d’un stockage durant 24h à 20°C
Trois méthodes de récoltes
Récolte à la main
Abimées standard
(transport)
Stockage
(24h à 25°C)
Intactes
Abimées
Récolte Mecanique
Récolte méchanique en même temps dans le même champs
Stockage (24h – 20°C)
Transport : 50 km – Camion bennes
Echantillonnage dans le canal de déchargement
Trois méthodes de récoltes
Récolte à la main
Récolte mécanique
Abimées standard
(transport)
Stockage
Transport
(50 km - Bennes)
(24h - 25°C)
Intactes
Abimées
Mécanique
Material and methods
3 méthodes de récoltes
Tomates
Abimées
Intactes
Récolte
Mécanique
2 traitements
Hot break
Cold break
Hot break treatment
Rapide concassage dans un broyeur à marteau
Juste au dessus d’un convecteur tubulaire préchauffé
Broyage et tamisage
Chauffage Immediat
à 95°C
Durée du procédé: 20 min
Cold break treatment
Broyage et tamisage
Maceration
(30 min – 25°C)
Durée du procédé: 55 min
Chauffage progressif à 95°C
(20 min)
Material and methods
3 méthodes de récoltes
Tomates
Abimées
Intactes
Récolte
Mécanique
2 traitements
Hot break
Cold break
Puree
Concentré
2 Produits
Pasteurisation
Deux produits
Purées (5° Brix)
Concentrés (20° Brix)
(à 40°C, Evaporation sous vide)
Pasteurisation
(110°C – 20 min)
Evolution de la valeur nutritionnelle
• Macro-élements
– (fibers, acides organiques et sucres)
• Vitamin C
• Carotenoids
– (contenu et bioaccessibilité du lycopene)
Macro-élements : Teneur en fibres
Effet Traitements
(Sur purées)
Methodes de récoltes
(tomates fraiches )
A.I.M.
A.I.M.
(% w/w)
(% w/w)
35
35
30
30
25
25
20
20
15
15
10
10
5
5
0
0
Intact
Fresh
Hot Break
Cold Break
Buised
Mechanical
Fresh
Cold Break
Hot Break
Macro-elements : sucres et acides
Glucose
Citric Acid
(g/100g DM)
25
20
15
10
5
0
aIntact
Intact
Fresh
Hot Break
Cold Break
b
Bruised
Bruised
cMechanical
Mechanical
(g/100g DM)
140
120
100
80
60
40
20
0
a Intact
Intact
c Mechanic
b Bruised
Bruised Mechanical
Carotenoids : Teneur en Lycopene
Lycopene
HarvestingdeMethods
Methodes
récoltes
(Fresh tomatoes)
(tomates
fraiches )
(mg/g FM)
0,12
Effet Traitements
(Sur purées)
Lycopene
(mg/g FM)
0,12
0,1
0,1
0,08
0,08
0,06
0,06
0,04
0,04
0,02
0,02
0
*
0
Intact
Bruised
Mechanical
Fresh
Treatment
Pasteurization Concentration
+
Pasteurization
Fresh
Hot Break
Cold Break
Teneur en Vitamine C
Treatment Effects
(Purees)
Methodes de récoltes
(tomates fraiches )
Vitamin C
Vitamin C
(mg/g DM)
6
(mg/g DM)
6
5
5
4
4
2
2
1
1
0
0
Intact
Bruised
**
3
**
3
Mechanical
*
Fresh
Treatment
Pasteurization
Concentration
+
Pasteurization
Fresh
Hot Break
Cold Break
Trois point clés à propos de qualité…
des produits à base de fruits et légumes transformés
• Importance de tenir compte de l’état initial des
produits que l’on transforme:
vers plus d’intégration des productions pour la transformation
• La dégradation thermique n’est pas le seul
facteur prédominant de perte nutritionnelle
Cas des folates : vers des procédés mieux adaptés aux produits
• La teneur en molécules bioactives n’est pas seule
synonyme de qualité :
notion de bioaccéssibilité
La perte de valeur nutritionnelle durant le
procédé n’est pas forcement due à la
dégradation thermique
• Farceurs influençant la pertes de folates le
long d’une chaine de transformation
industrielle de haricots vert et d’épinards.
Thèse de Nicolas Delchier 2012
Les folates
•vitamine B9, hydrosoluble
• Structure tripartie
Noyau ptéridine
Acide para-aminobenzoïque
Queue polyglutamate
Nicolas Delchier 2012
Les folates
Sources:
40 % Proviennent des F&V
Epinard: 1.9 mg/kg
Haricots verts: 0.7 mg/kg
Nicolas Delchier 2012
Les folates
Apports journalier recommandés:
Hommes: 330 µg/jour
Femmes: 300 µg/jour
Femmes enceintes: 400 µg/jour
Sources:
40 % Proviennent des F&V
Epinard: 1.9 mg/kg
Haricots verts: 0.7 mg/kg
Nicolas Delchier 2012
Les folates
Apports journalier recommandés:
Hommes: 330 µg/jour
Femmes: 300 µg/jour
Femmes enceintes: 400 µg/jour
Sources:
40 % Proviennent des F&V
Epinard: 1.9 mg/kg
Haricots verts: 0.7 mg/kg
Nicolas Delchier 2012
function biologique:
Synthèse d’ADN
et de Proteines
Les folates
Apports journalier recommandés:
Hommes: 330 µg/jour
Femmes: 300 µg/jour
Femmes enceintes: 400 µg/jour
function biologique:
Synthèse d’ADN
et de Proteines
Sources:
40 % Proviennent des F&V
Epinard: 1.9 mg/kg
Haricots verts: 0.7 mg/kg
En cas de carence…
Défaut du tube neural
Maladies Cardiovasculaires
Nicolas Delchier 2012
Identification des pertes au cours des traitements industriels
Echantillonnage ligne d’appertisation d’haricots verts (Aout 2010)
Matière première
Suivi sur 24h
Lavage
Parage
Aspersion
P
Blanchiment
P
Immersion
P
Jutage
Stérilisation
Produit fini
P
a
Matière brute
Loss of 30%
Lavage
Tri
a
No effect of
Blanching
Blanchiement
a
Transfert
a
Addition du jus de couvrement
= 20% Diffusion
= 10% Perte nette
Stérilisation
b
Produit final
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
mg/kg FW as 5-CH3H4folate-Glu1
Identification des pertes durant la préparation domestique : haricots verts
Amount equivalent 5-CH3H4folate-Glu1 mg/kg FW
mg/L for liquids
Frais
Frozen
Cans
0,8
Diffusion =
20 %
0,6
Equilibrium
0,4
0,2
0
Raw
Boiled
(Delchier et al. 2012, LWT)
Liquid Steamed Raw
Boiled
Liquid
Cans
Liquid
Identification des pertes durant la préparation domestique
Amount equivalent 5-CH3H4folate-Glu1 mg/kg FW
mg/L for liquids
Frais
Congelé
0,8
Diffusion =
20 %
No effect
0,6
Equilibrium
0,4
0,2
0
Raw
Boiled
(Delchier et al. 2012, LWT)
Liquid Steamed Raw
Boiled
Liquid
Cans
Liquid
Identification des pertes durant la préparation domestique : haricots verts
Amount equivalent 5-CH3H4folate-Glu1 mg/kg FW
mg/L for liquids
Fresh
Frozen
Boites
0,8
Diffusion =
20 %
No effect
0,6
Equilibrium
0,4
0,2
0
Raw
17
Boiled
Liquid Steamed Raw
Boiled
Liquid
Cans
Liquid
Identification des pertes durant la préparation domestique : Epinards
Amount equivalent 5-CH3H4folate-Glu1 mg/kg FW
mg/L for liquids
2,5
Frais
Congelés
2
Boites
Pertes nettes = 23%
1,5
Diffusion = 50 %
Diffusion
= 25 %
Equilibre
1
0,5
0
Raw
16
Boiled
Liquid
Steamed
Raw
Boiled
Liquid
Cans
Liquid
Haricots vert et épinard : deux structures et deux diffusivités associées
Amount equivalent 5-CH3H4folate-Glu1 mg/kg FW
mg/L for liquids
2
Epinards
1,5
1
0,5
0
0,8
Raw
Boiled Liqui
d
Steamed Raw
Boiled
Liquid
Cans
Liquid
Impact du tissus végétal
sur les phénomènes de
diffusion
Haricots verts
0,6
0,4
0,2
0
Raw
Boiled
Liquid Steamed Raw
17
Boiled
Liquid
Cans
Liquid
Trois point clés de la qualité…
des produits à base de fruits et légumes transformés
• Importance de tenir compte de l’état initial des
produits que l’on transforme:
vers plus d’intégration des productions pour la transformation
• La dégradation thermique n’est pas le seul
facteur prédominant de perte nutritionnelle
Cas des folates : vers des procédés mieux adaptés aux produits
• La teneur en molécules bioactives n’est pas seule
synonyme de qualité :
notion de bioaccéssibilité
Digestion des caroténoïdes
• Ingestion
1
Caroténoïdes libérés de la matrice
2
Le procédé de fabrication :
traitements thermiques, broyages
Emulsion
La mastication : broyage, enzymes..
dans l’estomac, incorporant les caroténoïdes
3
Micelles mixtes
formées par l’action de sels biliaires
4
Transport à travers la membrane
lymphe
Sang
Présence de protéine de
transport (SR(SR-BI)
Bioaccessibilité des caroténoïdes
La proportion qui quitte la matrice alimentaire et va rejoindre la
phase lipidique du bol stomacal : un model simple d’évaluation
Forte influence du procédé
Fresh
Hot Break
Cold Break
60
***
***
50
40
*
30
20
10
0
Fresh
Treatment
Pasteurization
Concentration
Cas d’un micro-constituant hydrophile :
LA bioaccessibilité des procyanidines est gérée par les interactions avec
la paroi : rôle de la décompartimentation
Procyanidines
Parois
Enzymes
Ingestion
des
complexes
Destruction des
membranes
Décompartimentation
Interactions
procyanidines/parois
Procédés thermiques
ou mécaniques
Métabilisation
Conclusions et Perspectives de recherches
• Vers une meilleure intégrations de matières premières de
qualité: des F&L dédiés à la transformation
• Il existe de nombreux mécanismes de perte des
molécules nutritionnellement actives: la dégradation
thermique n’est pas la seule source
• Contenu n’est pas forcement identique à qualité : il faut
tenir compte de la bioaccéssibilité.
• Comprendre la décompartimentation cellulaire pour
mieux maitriser la réactivité des matrices fruits: un
enjeu pour les industriels.