Libération des arômes au cours du temps dans des

L’AROMATISATION DES PRODUITS SUCRÉS. IMPORTANCE DES INTERACTIONS SUCRES ET ARÔMES
Libération des arômes
au cours du temps dans des
matrices sucrées, en relation
avec la perception de la saveur
sucrée et de l’arôme
Elisabeth GUICHARD
Unité Mixte de Recherches sur les Arômes, Institut National de la Recherche Agronomique, 17 rue
Sully, 21065 Dijon Cedex
odeurs (caramel, fraise) ont un effet exhausteur
du goût sucré, alors que d’autres le réduisent
(damascone). D’un plan purement physico-chimique, certaines molécules d’arôme sont
connues pour avoir, en plus de leurs caractéristiques odorantes, des propriétés gustatives,
comme le menthol qui a un pouvoir rafraîchissant (3), ou le maltol, qui est perçu amer (2).
Inversement, l’ajout de sucre dans un produit
peut agir directement sur la volatilité des
arômes, soit en augmentant leur libération dans
la phase vapeur par un effet de « salting out »,
soit en diminuant leur concentration libre, par la
présence d’interactions plus ou moins spécifiques (4, 5).
La substitution du saccharose par d’autres molécules édulcorantes va induire une modification de
la libération des arômes ainsi qu’une perception
sensorielle différente. Ainsi dans des boissons à
l’orange, les aldéhydes, en particulier le citral,
molécule responsable de la typicité « agrume »,
ont des concentrations plus faibles dans les boissons avec de l’aspartame, ce qui va conduire à des
odeurs différentes des produits à base d’aspartame
par rapport aux produits traditionnels à base de
sucre. L’utilisation de cyclamate de sodium va
entraîner la formation de nouveaux composés
volatils qui donnent des odeurs indésirables de
« caramel » et « cuit » aux boissons, qui, si elles
sont trop importantes vont conduire le consommateur à rejeter le produit (6).
La perception des arômes et des saveurs en
conditions de mastication n’est pas un phénomène ponctuel, mais un processus dynamique.
Dans toute dégustation de produit, les juges vont
décrire des odeurs de tête, perçues dès la mise en
INTRODUCTION
Le consommateur est de plus en plus exigeant
vis-à-vis des qualités sensorielles, odeur, saveur,
texture des produits alimentaires. L’évolution de
la demande alimentaire a conduit à une diversification de l’offre avec un poids de plus en plus
important porté aux notions d’hygiène et de
« valeur-santé ». La demande de produits à faible
teneur en saccharose, en particulier, a conduit
les industriels à concevoir de nouvelles formulations à base d’édulcorants. Les produits obtenus,
qui possèdent un pouvoir sucrant équivalent,
ont cependant des propriétés d’arôme très différentes (1). Il devient alors nécessaire de modifier
les formules aromatiques, et ceci le plus souvent
de façon empirique. Cette formulation empirique est source de coûts supplémentaires pour
l’industriel. Il est donc nécessaire de mieux
connaître les interactions existant entre les
macromolécules présentes dans l’aliment et les
arômes, afin de pouvoir prédire leur perception
dans les conditions de consommation.
Les analyses physico-chimiques des molécules
responsables de l’odeur ou de l’arôme d’un aliment ont longtemps été déconnectées des analyses des molécules non volatiles. Il en a été de
même pour les aspects sensoriels. Cependant,
lors de dégustations, il est courant de décrire des
odeurs par le terme « sucré », qui ne devrait être
qu’un attribut gustatif. Il semble donc qu’il
existe des liens forts entre la perception du sucré
et la perception des arômes. Cependant, la plupart des études ne permettent pas de conclure si
l’effet observé est un effet direct ou indirect.
Stevenson et al. (2) ont montré que certaines
23
L’AROMATISATION DES PRODUITS SUCRÉS. IMPORTANCE DES INTERACTIONS SUCRES ET ARÔMES
bouche, puis des odeurs de queue, qui persistent
après avoir avalé le produit. Il en va de même
pour la perception des saveurs, certaines vont
disparaître dès que le produit n’est plus en
bouche, alors que d’autres, comme l’astringence
persistent. En effet, lors de la mastication les
substances volatiles et sapides vont être libérées
en fonction de leur affinité pour l’aliment d’une
part et pour la salive, de l’autre. La vitesse de
transfert de ces molécules de l’aliment vers la
salive va également dépendre de l’efficacité de la
mastication (7). En fait, l’appréciation sensorielle d’un aliment en condition de mastication
prend en compte une succession de différentes
sensations qui se succèdent au cours du temps.
Les méthodes conventionnelles d’analyse sensorielle descriptive, ainsi que les méthodes d’extraction classiques ne prennent pas en compte cette
dimension temporelle. C’est pourquoi, depuis
plusieurs années, des techniques dynamiques
ont été développées, à la fois dans le domaine
sensoriel et dans le domaine physico-chimique
(8).
a)
4
Sujet 5
3
Sujet 7
2
1
0
0
b)
20
B
100
C
A
t0
L’analyse sensorielle en fonction du temps
« temps-intensité » a été mise en place au départ
dans un mode discontinu, en demandant aux
juges de décrire leurs perceptions à différents
temps, à partir de la mise en bouche du produit.
Traditionnellement, la quantification de ces
réponses en fonction du temps se faisait à l’aide
de 3 paramètres, l’intensité maximale, le temps
pour atteindre ce maximum et la durée totale de
la sensation (9). Avec le développement des
outils informatiques, la perception de l’arôme ou
des saveurs au cours du temps peut être suivie
en continu, attribut par attribut, en demandant
aux sujets de déplacer un curseur sur une
échelle, en fonction de l’intensité de la perception du descripteur, depuis le début de la sensation jusqu’à la disparition totale de la sensation
(10).
80
intensité
Imax
PERCEPTION DE LA SAVEUR
SUCRÉE ET DES ARÔMES
AU COURS DU TEMPS
40
60
Temps (s)
D
t100ini
t100fin
Tfin
Figure 1 : a) courbe de réponse sensorielle de 2 sujets en
fonction du temps
b) exemple de paramètres extraits des courbes A : perception initiale, B : début du plateau (Imax), C : fin du plateau,
D : fin de la perception.
desquels on peut également calculer des paramètres secondaires, aire sous la courbe, pente de
la phase ascendante, pente de la phase descendante, durée de la perception (11).
Les relations entre la durée de la perception et
l’intensité maximale ont été étudiées simultanément pour les attributs sucré et menthe de chewing-gums qui diffèrent dans la vitesse de
libération du sucre et de l’arôme menthe (12).
Les chewing-gums avec une vitesse rapide de
libération du sucre induisent une durée et intensité maximale pour la perception du sucré, ainsi
qu’une durée maximale pour la perception de
l’arôme menthe. L’effet de la vitesse de libération de l’arôme est beaucoup moins prononcé
que celui du sucre. Cette étude montre que le
sucre a un effet sur la perception de l’arôme
menthe. Par contre elle ne permet pas de
On obtient ainsi une courbe de l’évolution de
l’intensité de la perception au cours du temps
(Figure 1a). Le tracé de cette courbe varie selon
les individus, et pour un même individu, varie
en fonction du descripteur analysé et du type de
produit. L’analyse des courbes obtenues pour
différents échantillons permet d’extraire plusieurs paramètres principaux (Figure 1b), à partir
24
L’AROMATISATION DES PRODUITS SUCRÉS. IMPORTANCE DES INTERACTIONS SUCRES ET ARÔMES
nécessite l’utilisation de plusieurs pièges pour
suivre la libération au cours du temps. C’est
pourquoi Linforth et Taylor (15) ont développé
un système d’analyse du « nose-space » en
continu par spectrométrie de masse à source à
pression atmosphérique (APCI-MS), encore
appelé « breath-by-breath analysis ».
conclure si cet effet est dû à des interactions physico-chimiques ou à un mécanisme purement
sensoriel. Cette étude montre l’intérêt de
prendre en compte la notion de temps dans les
études sur les relations sucre-arôme, puisque
l’effet du sucre est surtout important pour la
durée de la perception et non l’intensité.
Cette technique permet de suivre en temps réel
pendant la mastication, plusieurs molécules
d’arôme qui sont repérées en spectrométrie de
masse par leurs ions caractéristiques. Ainsi, le suivi
du pic représentatif de l’acétone permet de suivre
la respiration car ce composé est expiré normalement par l’être humain, le suivi des autres pics
permet de connaître l’intensité de chaque molécule, ainsi que sa durée de présence dans la cavité
nasale (16). Ces données peuvent être couplées à
des analyses sensorielles sur le même produit
effectuées au cours du temps.
LIBÉRATION DES ARÔMES
AU COURS DU TEMPS
DANS LA CAVITÉ NASALE
Les techniques classiques d’analyse des arômes,
par extraction, distillation, analyse des vapeurs
ne reflètent pas ce que le dégustateur perçoit lors
de la dégustation. Différents systèmes ont été
proposés pour simuler le processus de mastication (8), avec ajout de salive artificielle (13).
Afin de comparer l’efficacité de ces systèmes il
s’est avéré nécessaire de mesurer directement la
composition en arômes présents dans la cavité
nasale en cours de mastication. Les premiers systèmes consistaient à piéger les arômes par aspiration sur un adsorbant de type Tenax, et de
désorber ensuite les arômes piégés pour les
injecter en chromatographie en phase gazeuse,
par un système « purge and trap » (14). Cette
technique est longue à mettre en œuvre et
Cette technique permet de suivre en temps réel
pendant la mastication, plusieurs molécules
d’arôme qui sont repérées en spectrométrie de
masse par leurs ions caractéristiques. Ainsi, le
suivi du pic représentatif de l’acétone permet de
suivre la respiration car ce composé est expiré
normalement par l’être humain, le suivi des
autres pics permet de connaître l’intensité de
chaque molécule, ainsi que sa durée de présence
Intens.
x105
Abund.
1.0
1: MS, Time=2.656min (#191), 100%=113810arb
115
100
ION 115
115
80
0.8
ION 145
60
ION 59
145
145
40
0.6
20
59
0
60
80
100
120
140
m/z
0.4
0.2
0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
Time [min]
Figure 2 : Analyse « nose-space » en temps réel durant la mastication d’une base fromagère aromatisée, par APCI-MS (heptan-2-one, ion 115 ; hexanoate d’éthyle, ion 145 ; acétone, ion 59).
25
L’AROMATISATION DES PRODUITS SUCRÉS. IMPORTANCE DES INTERACTIONS SUCRES ET ARÔMES
menthe car les sujets continuent à percevoir
l’arôme menthe après 4 minutes, lorsqu’il n’y a
pas d’ajout de sucre. Dans une deuxième expérience, ils font varier l’ajout de sucre à une solution de menthone et montrent que lorsque
l’ajout de sucre est supprimé, le sujet répond par
une diminution de perception de l’arôme
menthe, cette perception revient quand on réincorpore du sucre dans la solution. Il y a bien
confusion entre la réponse au sucré et à l’arôme
menthe. Le même phénomène est observé avec
un arôme fraise. En ajoutant un arôme citron, le
sujet n’est pas influencé par l’ajout ou la suppression de sucre dans la solution. Ces résultats
montrent une influence de la présence de sucre
sur la perception de notes aromatiques qui sont
associées à des arômes sucrés, alors que le sucre
n’a pas d’effet sur la perception de notes aromatiques non associées à des arômes sucré, comme
le citron qui est plutôt associé à la perception de
la saveur acide. Il manque à cette expérience des
données sensorielles sur la perception de la
saveur sucrée, simultanément à la perception de
l’arôme, ce qui permettrait aux sujets de dissocier les 2 perceptions.
dans la cavité nasale (16). Ces données peuvent
être couplées à des analyses sensorielles sur le
même produit effectuées au cours du temps.
LIBÉRATION DES MOLÉCULES
SAPIDES DANS LA SALIVE
AU COURS DU TEMPS
L’utilisation de la spectrométrie de masse à
source à pression atmosphérique permet également l’analyse des molécules sapides en phase
aqueuse. En prélevant des échantillons de salive
à intervalles de temps réguliers pendant la mastication, à l’aide d’un coton tige, il est possible
d’analyser les sucres présents, après extraction
dans un mélange méthanol-eau et injection en
APCI-MS (17).
L’intensité de l’arôme menthe suivie en tempsintensité au cours de la mastication du chewinggum ne suit pas la libération de la menthone
(molécule responsable de l’arôme menthe) dans
la cavité nasale, mais suit la libération du saccharose dans la salive. Plusieurs hypothèses sont
proposées par les auteurs : i) adaptation du sujet
à l’arôme menthe au cours du temps, qui coïnciderait avec la libération du saccharose, ii) interaction entre perception de l’arôme menthe et
perception de la saveur sucrée, qui entraîne une
confusion dans la description sensorielle.
Afin de conclure sur ces hypothèses, les mêmes
auteurs ont poursuivi avec des expériences complémentaires (18). En demandant aux sujets de
noter l’intensité au cours du temps de l’arôme
menthe avec et sans ajout de sucre, ils démontrent qu’il n’existe pas d’adaptation à l’arôme
CONCLUSION
La prise en compte de la dimension temporelle
est importante pour comprendre les interactions
qui existent entre la perception des arômes et
des saveurs. Les nouveaux développements
méthodologiques, tant dans le domaine de l’analyse sensorielle que de l’analyse physico-chimique prennent en compte la notion de temps.
L’analyse simultanée de la composition en molécules d’arôme dans la cavité nasale et en molécules sapides dans la salive, en conditions de
mastication, couplée à une réponse sensorielle
au cours du temps, permet de mieux comprendre quels sont les facteurs qui déterminent
la réponse sensorielle. Cette technique n’est
qu’au début de son développement mais promet
de donner des résultats très prometteurs à l’avenir, en testant différentes associations de molécules sapides en mélange avec des molécules
odorantes.
Normalized Data (%)
120
100
menthone
80
60
Intensité de
l’arôme menthe
saccharose
40
20
0
0
1
2
3
4
5
RÉFÉRENCES
BIBLIOGRAPHIQUES
Temps (min)
Figure 3 : Libération de sucre et de menthone d’un chewing-gum pendant la mastication (mesure en APCI-MS) et
perception de l’intensité de l’arôme menthe au cours du
temps.
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L’AROMATISATION DES PRODUITS SUCRÉS. IMPORTANCE DES INTERACTIONS SUCRES ET ARÔMES
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