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LES ARÔMES ALIMENTAIRES
Par Pr. ZRIRA Saadia
INSTITUT AGRONOMIQUE
ET VETERINAIRE
HASSAN II - RABAT
FILIERE DE FORMATION EN
INDUSTRIES AGRICOLES ET
ALIMENTAIRES
Un produit alimentaire contient de nombreux composés odorants, que l'on peut
percevoir de deux manières, soit par voie nasale directe, ce qui caractérise
l'odeur, soit par voie rétronasale lorsque l'aliment est placé dans la bouche, ce qui
donne naissance à l'arôme.
Ces deux perceptions font partie d'un ensemble désigné sous le nom de flaveur et
qui regroupe la saveur, l'astringence, l'odeur, l'arôme et des sensations de
fraîcheur et de chaleur. Cette dernière perception provoque la sensation d'un
changement de température dans la bouche : impression de fraîcheur donnée
par le menthol de la menthe ou encore effet de feu produit par divers composés
(capsaïcine du piment enragé, pipérine du poivre, gingérols du gingembre).
Définition des arômes
Le terme arôme est réservé pour les produits destinés à la
consommation. Celui de parfum est consacré pour les
produits à usage externe. En fait la notion d'arôme est plus
complexe encore. L'arôme d'un aliment est d'après PIEN
(1974), une combinaison de deux perceptions sensorielles
différentes: Le goût et l'odorat. Ces deux sensations perçues
par les bourgeons gustatifs de la cavité buccale d'une part et
l'organe olfactif d'autre part constituerait donc l'arôme du
produit selon cette définition. Or une telle définition
confondrait le terme arôme avec un autre concept d'origine
anglophone "Flaveur". Ce terme est défini par RICHARD
(1977) comme étant "l'ensemble des sensations perçues par
l'organe olfactif, les bourgeons gustatifs et la cavité buccale
pendant la consommation d'un produit alimentaire".
❍ L'arôme n'est qu'une composante de la flaveur, composante
essentielle certes, mais pas la seule.
❍ " Différent de l'odeur, il se développe à une température voisine
de 37°C, éventuellement après mastication et hydrolyse par les
amylases salivaires.
❍ C'est le résultat de l'excitation des terminaisons nerveuses des
organes olfactifs par des corps volatils libérés par l'aliment".
❍ Les produits responsables de l'arôme d'un produit alimentaire
sont donc de faible PM.
Ensemble de composés volatils odorants émanant d'un aliment et perçu par
la voie rétro nasale lors de son absorption.
Les arômes représentent une composante de la saveur, résultant elle-même
d'un ensemble de sensations gustatives et olfactives.
Jean-Noël JAUBERT définit, quant à lui, l'arôme d'un aliment comme
l'ensemble des substances qui y sont présentes au moment de sa
consommation et capables de passer dans le torrent gazeux respiratoire pour
créer des sensations olfactives.
Leurs caractéristiques physico-chimiques:
molécules organiques de faible masse moléculaire (M<400 DA)
la tension de vapeur à la pression atmosphérique et à la température
ambiante est suffisamment élevée pour qu'elles se retrouvent en partie à l'état
de vapeur dans l'atmosphère gazeuse et puissent, au contact de la muqueuse
olfactive, provoquer un stimulus
Définition des arômes alimentaires
1°) Nature des composants odorants
Ces constituants volatils appartiennent aux différentes classes de la chimie
organique; on trouve des hydrocarbures, généralement de nature terpénique, et
des composés possédant un ou plusieurs groupements fonctionnels : alcool,
éther-oxyde, aldéhyde, cétone, ester, amine, amide et divers hétérocycles. Ils
n'apportent aucune contribution nutritive à l'aliment dans lequel ils se trouvent.
Ils sont parfois sensibles à la chaleur et à des radiations lumineuses ce qui
nécessite de les conserver à l'abri de la lumière et de l'humidité.
Un arôme naturel représente pondéralement une part infime
du produit alimentaire dans lequel il se trouve, et pourtant, il
est constitué de plusieurs centaines de composés volatils :
plus de 800 composés dans l'arôme de café.
Mais parmi cette multitude de constituants, tous ne jouent
pas le même rôle. Selon la nature de l'aliment, on peut
distinguer trois cas de figures :
1.- La note aromatique typique du produit alimentaire est
donnée par un seul composé : cuminaldéhyde du cumin,
1-octèn-3-ol du champignon, l-menthol de la menthe poivrée
etc... (Figure 2)
2.- Plusieurs composés peuvent reproduire ou donner l'illusion de l'aliment :
- arôme de pomme avec le 2-éthyl-butyrate de méthyle, le trans-2-hexènal et
l'héxanal (Figure 3)
arôme de la pêche avec les gamma-lactones en C6, C8 et C10, la delta-lactone en
C10, divers esters, alcools, acides et le benzaldéhyde (Figure 4),
3.- Aucun des composés chimiques volatils identifiés dans un produit ne
semble participer à la note caractéristique : cas du poivre et des arômes de
chocolat .
Certaines molécules odorantes peuvent exalter des saveurs sucrées ou des
perceptions olfactives, comme le maltol, l'éthylmaltol (arôme artificiel) et le
furanéol ; on dit que ce sont des exhausteurs (Figure 5).
La nature des composés
aromatiques
Les arômes, appelés également substances traces, ne
représentent qu'une part infime du produit alimentaire dans
lequel ils se trouvent.
Ils appartiennent aux différentes classes de la chimie
organique. On trouve des hydrocarbures, des composés possédant
un ou plusieurs groupements fonctionnels et divers hétérocycles.
Pour qu'une molécule soit odorante, il faut qu'elle puisse passer
à l'état gazeux et qu'elle soit soluble dans le mucus nasal.
80% des molécules odorantes contiennent C, H et O.
Les terpènes ne possédant pas d’O, sont peu soluble dans l’eau.
Les hydrocarbures:
☻ la plupart sont de nature terpénique. Ils sont:
☻ Peu stables à la chaleur
☻ Sensibles aux phénomènes d'oxydation,
☻ ne participent que modestement à la note aromatique du produit.
Exemples:
●Le -phellandrène et le terpinolène, le menthatriène-1,3,8 et
l’-p-diméthylstyrène dont le mélange possède une forte notre de
persil.
●(Z)-ocimène, limonène, myrcène, -terpinolène et -3 carène
qui, seuls ou en mélange, sont des composés caractéristiques des
différentes variétés de mangue.
Les alcools
✒ On trouve les alcools aliphatiques et cycliques, saturés et
insaturés, de nature terpénique ou non.
✒ Ils apportent une grande diversité de notes olfactives :
herbacée, fruitée, citronnée, florale, de moisi..
☻ La note herbacée, avec le cis-hexène-3ol,
☻ La note fruitée, avec le cis-heptèn-4ol (banane),
☻ La note citronnée, avec le nérol,
☻ La note florale, avec le linalol (coriandre),
☻ La note de moisi, avec la géosmine ou le méthyl-2 iso-bornéol.
Les composés carbonylés
☛ Cette classe comprend les aldéhydes et cétones.
☛ Ils participent à de très nombreuses notes aromatiques
comme: la note fruitée, la note florale, la note citronnée.
☻ La note fruitée avec la -ionone (fruits rouges), la -
damascénone (framboise),
☻ La note florale avec le phénylacétaldéhyde (jacinthe), l'a-
ionone (violette),
☻ La note citronnée avec le néral, le géranial et le citronellal.
Les esters et les lactones
☻ Les esters, résultat d'une réaction assez facile entre un alcool et
un acide, permettent des combinaisons multiples et occupent une
place essentielle (40% des molécules).
☻ Ce sont des composés qui apportent essentiellement des notes
fruitées, plus ou moins beurrées et qui sont très souvent
caractéristiques d'un arôme particulier
Les éthers
On en connaît un petit nombre. Parmi les plus répandus, citons :
☻ Le cinéole-1,8, composé majoritaire de l'Eucalyptus globulus
auquel il apporte son odeur caractéristique. Il fournie, en général,
une note de fraîcheur aux compositions aromatiques dans
lesquelles il est incorporé en faible quantité,
☻ L'anéthole avec sa note typique d'anis.
Les phénols
☻ Ils ont un pouvoir anti-oxygène et une activité bactéricide ou
bactériostatique des plus intéressantes.
☻ Les deux plus courants, dans le domaine des herbes aromatiques,
sont le thymol et le carvacrol, composés caractéristiques des huiles
essentielles de thym, de sarriette et d'origan.
Les hétérocycles:
✪ Ils sont caractérisés par:
- Leurs notes olfactives très diverses,
- Leur caractère et surtout par leur puissance,
- Leur contribution importante, parfois majoritaire, dans les arômes
d'aliments cuits, grillés ou torréfiés.
✪ La plupart des composés hétérocycliques sont générés lors des
réactions thermiques entre un composé de nature glucidique et un
acide aminé. Ils sont généralement responsables des notes de cuit:
* furfural (caramel),
* maltol (caramel),
* acétyl-5thiazole (viande grillée),
* acétyl-2pyridine (croûte de pain).
57% des composants identifiés dans l'arôme de café
Classification des
arômes
1) Arômes naturels
✪ Arômes naturels de biosynthèse
☛ Arômes préexistant dans la MP
☛ Arômes de fermentation
✪ Arômes naturels de technogénèse
2) Arômes de synthèse
LES AROMES NATURELS
Définition des arômes naturels
Les arômes naturels sont définis comme le précise le codex
alimentarius:
« Les arômes naturels et les substances aromatisantes
naturelles sont respectivement des préparations et des
substances simples, acceptables pour la consommation
humaine, obtenues exclusivement par des méthodes
physiques, microbiologiques ou enzymatiques à partir de
matière première d'origines végétales ou animales, soit
telles quelles, soit après transformation en vue d'une
consommation humaine par des procédés traditionnels de
préparations des aliments ».
Les arômes sont, évidement, présents à l'état naturel. Ils sont sécrétés par
certaines plantes, certains animaux, et apparaissent également lors de
fermentations. Ils sont en général le fruit de l'action des enzymes. Nous nous
limiterons ici à l'étude de leur synthèse dans une plante.
Il n'y a pas d'unité physiologique dans la genèse des composés odorants. De
nombreuses familles botaniques émettent des substances odorantes. Le but
recherché dans cette émission est inconnu : peut-être les végétaux se
débarrassent-ils de molécules ne pouvant entrer à un moment donner dans la
suite du métabolisme de la plante.
Les composés présents dans les végétaux sont issus de réactions chimiques qui
se déroulent dans les cellules vivantes, et parfois même en dehors d'elles, en
général grâce aux enzymes. Les arômes sont alors issus de réactions en chaîne:
tout d'abord la biosynthèse des terpènes, ensuite la biogenèse des composés
aromatiques.
Les mécanismes enzymatiques permettent ainsi d'obtenir toutes les
compositions aromatiques présentes dans la nature.
Les arômes évoluent au cours de la maturation des produits. Chez le fruit, cela
correspond à un phénomène normal et continu. Les principaux composés émis
par les plantes sont les alcools, les esters, les hydrocarbures, les acides,... Ils sont
le résultat d'un métabolisme interne aux plantes, et proviennent donc des acides
aminés ou d'acides gras.
Les arômes naturels
Deux types d'appellation sont généralement utilisés dans ce
cas:
✿ Arôme naturel de ………., exemple : arôme naturel de fraise
: il s'agit d'un extrait aromatique obtenu à partir de la fraise
par des procédés purement physiques.
✿ Arôme naturel composé de ……….Il s'agit d'un mélange
de plusieurs extraits aromatiques naturels.
a) Les arômes de biosynthèse préexistant dans la matière
Les aromes peuvent être générés par des enzymes spécifiques.
C’est cette spécificité qui fait la différence entre un arôme de
poire, un arôme de fraise, un arôme de pomme et un arôme
d’orange. Cette spécificité peut générer de produits de structures
différentes ou très voisines. A titre d’exemple, l’arôme de menthe
verte est dû à l-carvone. Celui du carvi est du à la d-carvone .
Les enzymes responsables de ces biosynthèses peuvent exister
dans la matière première vivante avant toute transformation
technologique ou être produites lors de procédés technologiques.
On parle alors d’enzyme de technogénèse (Fermentation de
produits laitiers, vinification, fromagerie).
Cas des épices et aromates
Très souvent les substances d'arômes des épices et aromates (poivre, cannelle,
cumin, menthe, romarin, persil,…) sont des composés terpéniques (voir huiles
essentielles). Parmi ces composés on trouve des hydrocarbures dont le rôle quant
à la formation de l'arôme global du produit est généralement faible voire négatif.
Ce sont surtout les produits oxygénés qui contribuent à la "formulation"
naturelle d'un arôme donné. Ces terpénoïdes oxygénés appartiennent à toutes
les fonctions de la chimie organique : les alcools (l-menthol de menthe poivrée),
les cétones (thujone d'armoise, carvone de menthe verte et de carvi), les
aldehydes (cuminaldehyde du cumin), les oxydes (1,8-cinéole d'eucalyptus et de
romarin), les esters (acétate de linalyle dans la lavande), les phénols (thymols et
carvacrol dans les thyms, les oignons….). On trouve également des produits
oxygénés de structures très voisines des squelettes terpéniques : le trans anéthole
caractéristique de l'arôme de l'anis et l'eugénol du clou de girofle.
III- Nature des flaveurs contenues dans les herbes et les épices
La popularité des épices et herbes aromatiques a été et reste très liée à leurs
propriétés organoleptiques.
La notion de flaveur des épices et aromates recouvre l'ensemble des perceptions
olfacto-gustatives (odeurs, arômes et saveurs). Ces perceptions résultent de
stimuli générés par une multitude de composés organiques. Certains de ces
composés sont volatils et constituent ce que l'on appelle en général l'huile
essentielle. Les autres non-volatils sont plus particulièrement responsables de la
saveur et de la couleur. Beaucoup sont sensibles à la chaleur et à la lumière qui
provoquent leur dégradation, si bien que les épices et leurs extraits se conservent
mieux à l'abri de la lumière et de l'humidité, c'est-à-dire dans des récipients
opaques et dans des endroits secs et frais.
L'huile essentielle est extraite à partir de l'épice, soit par entraînement à la vapeur
d’eau, soit par des procédés mécaniques à partir de l’épicarpe des Citrus (voir
Qu'est-ce qu'un arôme alimentaire). Elle est constituée de plusieurs centaines de
composés. Parmi cette multitude de constituants, certains jouent un rôle privilégié
car ils représentent à eux seuls la note olfactive du produit alimentaire, (Richard
et Multon, 1992; Takeoka, 1998 et Belitz et Grosch, 1999), ce sont les composés
clés de l'épice (Figure 1).
b) Arômes de biosynthèse de technogénèse
✜ Cas des produits laitiers
Sous l’action d’enzymes microbiennes (Fermentation) divers constituants du lait
(protéines, sucres et lipides) sont transformés pour donner différents dérivés dont certains
sont responsables de l’arôme du produit fini (yaourt, fromage, beurre,….). Parmi ces
dérivés, on trouve des aldéhydes, des acides gras (surtout à courte chaîne). Le diacétyl et
le phénylacetaldéhyde jouent souvent un rôle très important dans l’arôme des produits
laitiers.
Diacétyl Phénylacétaldehyde
CH3 – CO– CO – CH3 CH2 - CHO
Le diacétyl provient de l’acétone, composé inodore et sans saveur mais qui au contact de
l’air donne le diacétyle.
CH3 – CHOH – CO – CH3 + 1/2 O2 CH3 – CO – CO – CH2 + H2O
Dans le cas du beurre l’acétone dérive du lactose.
c) Arômes de technogénèse (non biosynthétique)
Dans ces cas, les produits responsables de l’arôme résultent de
réactions non biochimiques (ne sont pas catalysées par des
enzymes) se produisant durant le processus technologique. Le
chauffage joue dans ce cas un rôle essentiel pour la formation
de tels produits. Les réactions de Maillard et de caramélisation
restent les principaux phénomènes conduisant à de tels arômes.
Formation des arômes dans les aliments
Les réactions de brunissement non enzymatique ou
réaction de Maillard:
•Les sucres réducteurs (glucose, fructose...) et les acides
aminés ou dipeptides en sont les précurseurs. En effet,
dés que des molécules chimiques contenant un groupe
chimique amine NH2 sont chauffés en présence de sucre,
une molécule d'eau est éliminée et les deux réactifs sont
liés en une "base de Schiff".
•Au cours des opérations de cuisson, grillage, torréfaction,
conservation ou stockage des aliments, la base de Scjff est
plus ou moins rapidement remplacé par un produit
d'Amadori, qui réagira avec d'autres composés pour
former des molécules cycliques, aromatiques.
Formation des arômes dans les aliments
• Le stade ultime de la réaction est la formation d'une part de
pigments bruns appelés Mélanoïdes et d'autre part de
composés volatils odorants.
• Propriétés des produits de la réaction de Maillard:
 Les produits de la réaction de Maillard confèrent aux aliments
des propriétés, le plus souvent intéressantes, telles que la
couleur, l’arôme, la valeur nutritionnelle, et une certaine
stabilité au cours de la conservation grâce à leur pouvoir
antioxydant.
Contrôle
1- Donner la définition et un exemple de:
- Arôme naturel de biosynthèse;
- Arôme naturel de technogénèse non biosynthétique
2- C’est quoi un alcool monoterpénique et un
hdrocarbure sesquiterpénique
2- Quel est l’effet de la RM sur les aliments
La couleur
La polymérisation conduit à des pigments bruns ou noirs
insolubles, de poids moléculaire élevé (jusqu’à 50000 D) : les
mélanoïdines.
Ces dernières donnent la couleur brune caractéristique de
certains aliments tels que: café et chocolat torréfiés, croûte du
pain, couleur dorée de la bière…
Arôme et goût
Il existe Deux familles de substances aux propriétés
organoleptiques intéressantes :
les furaldéhydes et les réductones formés par déshydratation des
cétosamines,
les aldéhydes obtenus après dégradation de Strecker
Cas de l’arôme de viande
L’arôme de la viande cuite est un mélange complexe de composés
élaborés par des réactions chimiques ou par pyrolyse à partir de
précurseurs présents dans la viande fraîche. La réaction de Maillard joue
un rôle essentiel dans la viande fraîche.
La viande crue n'a pratiquement pas d'odeur, ce sont les diverses formes
de cuisson qui provoquent le développement des arômes à partir de
précurseurs (peptides, acides aminés, oses et osides et lipides). Signalons
les composés soufrés qui
jouent un rôle important dans les notes de viande cuite :
- Méthional
- 2-formyl thiophène
- 5-thiométhylfurfural
- 3,5-diméthyl 1,2,4-trithiolane
 Cas des produits de torréfaction : café, cacao, amandes,
produits grillés.
L’action de chauffage conduit à la formation de très nombreux
constituants responsables de l’arôme caractéristique de chacun
des produits.
* A.A. + sucres pyrazines
R. de Maillard
* Sucres furanes
Pyrolyse-caramélisation
pyridines
* Trigonelline
(Café) chaleur pyroles
d) Les arômes composites
Les arômes sont d’origine enzymatique et non enzymatique à la
fois.
Mie fermentation + action enzymatique
* Cas du pain
Croûte B.N.E. (caramélisation : furanes
RM – pyrazines.
* croûte : arôme origine non enzymatique (Maillard et
caramélisation).
* Mie : arôme origine enzymatique (fermentation).
Il s’agit d’un excellent exemple d’arôme double : arôme de biogenèse
et de cuisson. L’arôme de la mie de pain est essentiellement un arôme
de fermentation (biogenèse). Les alcools éthyliques, propylique et
phényléthylique ainsi que l’acétaldehyde et l’acétone sont les
principaux constituants de ce type d’arôme .
D’autres réactions de fermentation dites secondaires peuvent avoir lieu
et modifier sensiblement l’arôme global. Celui-ci dépend en grande
partie de la technique de panification. C’est ainsi, par exemple qu’un
pétrissage très intense favorise la formation d’acide isobutyrique
responsable de « off-flavor » ou mauvais goût du pain.
L’arôme ainsi que la couleur de la croûte sont essentiellement les
résultats de la RM. Cette réaction se fait entre des sucres réducteurs et
des composés aminés.
Les arômes de synthèse
Les deux classes d’arômes de synthèse sont:
Les identiques aux naturels
Les arômes artificiels
On peut dire de l’industrie mondiale des arômes qu’elle est
hautement technique, spécialisée et novatrice. Elle est fortement
concurrentielle et concentrée, par rapport à d’autres industries
de l’alimentation et des boissons. Le magazine Perfumer &
Flavorist rapporte que l’industrie des arômes et des parfums a
réalisé des ventes de 20,3 milliards de dollars américains
(estimation qui peut varier selon les sources), les arômes
représentant la part du lion. À l’échelle mondiale, le marché des
arômes a représenté près de 1,2 million de tonnes en 2009 et
devrait afficher un taux de croissance annuel composé (TCAC) de
2 % par année d’ici 2014 (Euromonitor 2010 a). L’Amérique du
Nord, l’Europe et l’Asie-Pacifique absorbent environ 80 % des
ventes mondiales (Euromonitor, 2010 b).
Depuis longtemps source privilégiée des arômes naturels, les végétaux
les produisent sous forme d'huiles essentielles, de jus de fruits ou encore
d'extraits de plantes. Cependant, on ne trouve le composé sensoriel actif
qu'en quantités infimes ou encore dans une forme liée, ce qui rend sa
purification difficile. Ainsi, il faut cinq millions de fleurs de jasmin pour
produire un kilogramme d'extrait aromatisant de la plante ! Ceux qui
utilisent les arômes naturels savent également combien aléatoire peut
être l'approvisionnement en matières premières. En effet, les
rendements en plantes aromatiques dépendent des conditions
climatiques de plus en plus fluctuantes, des maladies, des parasites et
même de l'instabilité politique de certains pays tropicaux et
subtropicaux. Tous ces facteurs ne peuvent que contribuer à rendre le
prix des arômes naturels prohibitif.
La synthèse chimique a si bien pallié les difficultés rencontrées avec les plantes
que la majorité des arômes disponibles sur le marché sont aujourd'hui
synthétiques. En 1989, déjà, 84 % des arômes commercialisés provenaient de
la voie chimique. Les procédés de synthèse comportent des avantages certains,
notamment une maîtrise assurée et des rendements nettement plus élevés. Ils
contribuent donc à faire chuter le prix des arômes. À titre d'exemple, un extrait
naturel de d-décalactone, une note aromatique de pêche, se détaille à 8 525
dollars le kilogramme, alors que son équivalent synthétique se détaille à 202
dollars.
Pourtant, cette solution ne constitue pas une panacée. Dans certains cas, le
résultat de la synthèse chimique n'offre pas la subtilité de goût que procure
l'arôme naturel. Un autre fait à considérer est que la préférence des
consommateurs pour les produits naturels s'est confirmée, ces dernières
années.
Pourquoi cet extraordinaire engouement ?
Prenons l’exemple de l’arôme de vanille qui est un des arômes les plus utilisé dans
l’industrie alimentaire.
Actuellement la production mondiale d’arôme de vanille d’origine végétale est de
40 tonnes. Or la demande sur le marché international est d’environ 12 000 tonnes
par an. En effet, la production d’arôme de vanille d’origine végétale est beaucoup
moins importante et moins productive car il faut avoir recours à une série de
manipulations pour obtenir l’arôme. La production naturelle n’étant pas assez
importante pour satisfaire la demande cela explique en partie notre besoin de
synthétiser l’arôme.
Une autre explication est le prix, alors que la synthèse d’1 kg d’arôme de vanille
coûte 15 €, le prix de revient pour la production d’1 kg d’arôme d’origine
naturelle est de 1500 €. Mieux encore, la chimie a inventé une molécule très
proche de la molécule naturelle qui a exactement le même goût et pour un coût 2
fois moins important que celui de l’arôme de synthèse.
Arômes identiques aux naturels
• Composés strictement identiques aux constituants des
arômes naturels.
• Ils sont produits à partir de produits chimiques issus de
produits naturels.
• La synthèse consiste en la fabrication artificielle,
par voie chimique, de diverses molécules.
ex: synthèse de la vanilline à partir de clous de girofle.
* Synthèse de l’acétate d’isoamyle
L’acétate d’isoamyle est un ester. Les esters sont responsables du goût et de
l’odeur agréables de nombreux fruits, fleurs et parfums. Ainsi l’acétate d’isoamyle
est présent dans certaines plantes (eucalyptus, jasmin, bergamote) et dans la
banane. Il est pour cette raison utilisé dans l’alimentation comme arôme de banane.
Pour synthétiser cet arôme nous pouvons réaliser une estérification, c'est-à-dire une
réaction chimique entre un acide et un alcool. La synthèse de l’acétate d’isoamyle
étant lente à température ordinaire nous devons chauffer le mélange réactionnel
(alcool + acide) pour accélérer l’estérification. Pour éviter la perte de réactifs et de
produits il nous faut utiliser un condensateur à eau et pour régulariser l’ébullition il
est nécessaire d’ajouter quelque pierre ponce dans le ballon. Le système utilisé
s’appelle le chauffage à reflux.
Remarque
L’acétate d’isoamyle a une odeur de banane lorsqu’il est pur et une odeur de
poire en solution diluée. Il est utilisé pour l’arôme de ces deux fruits et pour
l’arôme miel et caramel par exemple. Cet ester est aussi un composant de la
phéromone d’attaque des abeilles, c.à.d. le messager chimique qui est émis par
une abeille lorsqu’elle pique et indique à ses semblables de se tenir prête à faire de
même !
Arômes artificiels
• Molécules synthétisées et n’existant pas dans la nature,
ex : « bubble gum »,
• Il existe des arômes synthétiques dérivés d’arômes naturels,
mais que l’on a volontairement modifié afin de renforcer le
goût.
ex: l’éthylvanilline est une version plus puissante de la
vanilline
naturelle ou identique nature
Comment synthétiser?
• Analyser le produit naturel et identifier les molécules
responsables de la flaveur recherchée.
• Reconstitution de l’arôme dans le laboratoire à partir
d’éléments chimiques simples.
Deux étapes essentielles pour la fabrication d’un arômes:
Lors d’une synthèse, le chimiste effectue trois opérations :
• le mélange des réactifs, du solvant et du catalyseur, qui
précèdent la réaction chimique;
• L’extraction du produit attendu;
• la purification et l’identification du produit;
Comment synthétiser?
Quel est le risque sur la santé?
• Pas de risque pour la santé parce qu’on n’en consomme que
d’infimes quantités, environ 15 grammes par an et par personne.
• Les personnes allergiques à un fruit peuvent consommer des
produits aromatisés par des arômes de ces fruits.
• Certains arômes naturels peuvent, à forte dose, s’avérer
toxiques.
ex: la coumarine que l’on trouve dans les fraises et la cannelle.
Législation
• La législation concernant les inscriptions sur les étiquettes de
composition est mal connue du consommateur.
• ex Un arôme vanille obtenu par voie biotechnologique
a le droit au qualificatif « arôme naturel vanille ». La nuance
est que le fabricant ne peut pas employer la proposition
« de » si l’arome n’est pas naturel ( arôme naturel
de vanille). Il faut donc toujours veiller
attentivement à la présence de cette préposition « de ».
Matières premières
synthétiques
• Les matières de base sont des corps simples extraits
des végétaux.
Le tableau suivant répertorie les principaux produits
utilisés et leurs origines:
Nom du produit Origine
Citronnellal et Citronnellol Citronnelle
Géraniol Palmarosa
Linalol Bois de rose
Citral Lemongrass
-pinène et -pinène
Essence de térébentine (une des plus importante
matière première de la chimie des produits odorants)
Liqueurs sulfitiques et autres dérivés Bois
Ethanol Fermentations diverses
Sources minérales, brut de benzoles : benzène,
toluène, xylène
Fraction gazeuse de la houille
Hydrocarbures à courtes chaînes : méthane, éthane,
éthylène
Fraction gazeuse de la houille et cracking des produits
pétroliers
Goudrons
eaux ammoniacales, naphtes, huiles moyennes et
lourdes de la houille
Matières premières synthétiques
Comparaison entre l’arome
naturel et synthétique
La vanilline ou 3-Methoxy-
4-hydroxybenzaldéhyde
Fomule : C8H8O3
Masse moléculaire : 152,15
Propriétés : cristaux blancs
sensibles à la lumière
Point de fusion : 81-83°C
L’éthylvanilline ou 3-ethoxy-
4-hydroxybenzaldéhyde
Formule : C9H10O3
Masse moléculaire : 166,189
Propriétés : poudre blanche,
sensible à la lumière
Point de fusion : 76-78°C
Cas de la vanille
La production de gousses de vanille est insuffisante pour couvrir
les besoins mondiaux. La vanilline synthétisée à partir du bois et
les compositions comprenant des composés "identiques nature"
sont indispensables, et personne ne remet en cause cette
nécessité.
Mais devant la pression des consommateurs et vu l’énorme
écart de prix entre le produit naturel et celui de synthèse, frauder
devient tentant. Tous les moyens d'analyse même les plus
sophistiqués (analyses isotopiques avant ou après
déméthylation) ont été déjoués. De telles pratiques sont
navrantes, car elles détruisent la confiance des industriels
utilisateurs et des consommateurs. Dans ce contexte,
l'éthylvanilline à l'odeur douze fois plus puissante que celle de la
vanilline, de toxicité équivalente et qui a le malheur de ne pas
avoir été trouvée même à l'état de trace dans des gousses de
vanille apparaît comme un produit peu recommandable.
L’aromatisation alimentaire
Dans quels produits ajoute-t-on des arômes ?
Parmi les quelque 6 000 arômes identifiés, grâce au couplage de la
chromatographie en phase gazeuse à haute résolution avec la spectrométrie de
masse , environ 2 500 sont utilisés dans l’industrie agroalimentaire.
On trouve des substances aromatisantes au niveau des produits laitiers,
fruits, légumes, épices, aromates, viandes, poissons, glaces, confiseries,
biscuiteries, en salée au rayon plats cuisinés, sauces, soupes, et au niveau des
dentifrices et des médicaments, pour améliorer et souligner le goût du produit
alimentaire.
En Europe, près de 11 millions de tonnes d’aliments sont enrichis en arômes.
Cas des épices et aromates en général
Les constituants des huiles essentielles et des oléorésines sont en
majorité des composés terpéniques, que la plante sait mieux
synthétiser que nous. Dès lors, les produits de synthèses offrent
peu d'intérêt, à part quelques exceptions dont celle du menthol.
Cas des fruits : Myrtille, cerise, framboise, fraise etc.
Fabriquer des arômes à partir de fruits est sur le plan
économique un non-sens quand on connaît la très faible teneur
en matières odorantes de ces produits.
Actuellement, les arômes naturels renforcés, identiques aux
naturels ou même les formulations contenant des arômes
artificiels représentent la quasi-totalité de ces arômes, dont le
côté naturel est souvent seulement apporté par le concentré de
fruit peu aromatique qui les accompagne.
Objectifs de l’aromatisation
• A l’état cru, les aliments ont plus ou moins de saveur
suivant leur origine :
1- Les viandes sont peu savoureuses,
2-Les légumes sont riches en arômes, mais sont
difficiles à consommer en l’état,
3-Les fruits sont dans la nature les seuls produits
qui sont spécifiquement bons enl’état.
On peut chercher à aromatiser pour :
1- Corriger un arôme / flaveur défectueux
2- Renforcer un arôme déjà existant ou le compléter.
Remarque : exemple de notes qualitatifs d’arôme de
référence :
+ fleurie
+ herbacée
+ chimique
+ acide
+ terreuse.
3- Donner aux produits un arôme caractéristique
Ex : boisson gazeuse, sodas
4-Masquer les défauts des produits :
Compenser les altérations technologiques du produit.
Contraintes
Nature de l’arôme:
1- Rien qu’en observant, même rapidement, la structure chimique
des composés aromatiques,on détecte facilement une première
fragilité qui est d’autant plus grande que la composition chimique
est complexe :
les acides, très réactifs, les alcools, les acétates et les cycles
aromatiques. De plus, la présence de l’eau et de l’oxygène ouvre la
porte aux réactions d’hydrolyse et d’oxydation.
Contraintes
Nature de l’arôme:
2- Certaines microorganismes transforment ces
arômes chimiques en différents produits et déchets plus ou
moins perceptibles. Il faut ajouter à cela la caractéristique
physique de la vaporisation des arômes qui peut à tout
moment modifier l’équilibre aromatique.
 Il est bien entendu que tous ces phénomènes seront
d’autant plus marqués que la durée de la transformation
des ingrédients de départ est longue et que la
température est élevée
Contraintes
 Processus industriel :
les opérations de séparation ou, à l’inverse, celles de
mélange modifient les équilibres aromatiques. Mais ce
sont les apports de chaleur qui entraînent les plus
grandes modifications (qu’il s’agisse de pasteurisation,
de cuisson,…) et vont activer la quasi-totalité des
phénomènes d’altération déjà évoqués.
 Donc, plus le traitement thermique est intensif, plus
l’arôme doit être surdosé. Mais, en fait le profil
aromatique peut également être modifié
Contraintes
Processus industriel :
De plus en plus, c’est le stockage qui devient dans l’industrie une
des fonctions les plus critiques en agro-alimentaire à cause des
phénomènes secondaires qui peuvent intervenir pendant cette
phase :
Fermentation par des micro-organismes, oxydation et migration des
substances (phénomènes particulièrement connus dans les
conserves de poisson).
• Des modifications vont intervenir au niveau des équilibres et des
vitesses de transfert d’arôme, en fonction des caractéristiques de
chaque substance qui donc auront un effet plus ou moins grand
sur la sensation perçue par le consommateur.
• De plus, certaines macromolécules (glucidiques ou protéiques)
vont au cours de la préparation encapsuler des arômes et les
protéger, mais il peut arriver que l’encapsulation soit quasiment
irréversible et donc que l’arôme ne puisse être relargué.
 lorsque l’aliment à aromatiser est riche en matières
grasses, il est nécessaire d’augmenter la dose d’arôme pour
obtenir la sensation voulue. A l’inverse, l’arôme doit être sous
dosé lorsque l’aliment contient du sucre ou des exhausteurs de
goût qui vont ‘’booster’’ la perception.
Contraintes
Modalités d’Incorporation des arômes:
Il faut obligatoirement respecter quelques principes
fondamentaux en aromatisation :
- L’aromatisation doit être prise en compte dés le départ
de la conception du produit
- L’aromatisation doit être intégrée à la composition et à
la préparation de l’aliment
-Un aromatisant n’est qu’une composante de
l’arôme et de l’aliment
- L’intégration doit se faire le plus tôt possible
dans le procédé et en respectant l’ordre
d’ajout.
Contraintes
Modalités d’Incorporation des arômes:
 L’Instant du mélange
Le plus tôt possible et dans la partie la plus « protectrice
du milieu constituant l’aliment pour qu’il subisse le
moins de traitement,
La température le cisaillement et la pression constituent les
principaux facteurs de dénaturation des arômes.
L'aromatisation par des
produits naturels
1) épices et aromates
Les aromates sont des herbes qui ont été utilisés depuis
l'antiquité pour l'assaisonnement des aliments. Les aromates
peuvent être utilisés à l'état frais ou après séchage. Les plus
importants aromates sont : le basilic, le laurier, les menthes, le
romarin, la sauge, le thym, la coriandre ...
les épices sont des parties de la plantes qui sont utilisés pour
l'aromatisation et l'assaisonnement des aliments les plus
importants épices sont : le poivre, le cumin le gingembre, la
cannelle, la coriandre le paprika les épices aromates peuvent
être utilisés pour l'extraction des huiles essentielles
d'oléorésines.
On assaisonne généralement pour avoir les notes aromatiques
suivantes :
1) Une note légère et sucré
2) Une note aromatique moyenne , herbacée et épicée
3) Une note épicée corsée
4) Une note piquante
-2) les huiles essentielles
les huiles essentielles sont des mélanges complexes de composés
aromatiques obtenus à partir de plantes aromatique par des procédés
physiques
2-1 les HE d'agrumes
Parmi ces HE on peut citer les HE d'agrume (citron, mandarine, orange...)
Ces HE sont obtenues par pression de l'écorce.
D’autres parties de la plante sont utilisées pour l'extraction des HE
(HE extraite à partir des feuilles de citron est appelée huile de petit grain
(HE extraite à partir des fleurs est appelée Huile de Neroli (bigaradier)
Les HE d'agrumes sont caractérisés par des % élevés d'hydrocarbures
terpéniques et faible taux de terpénoides oxygénés qui sont responsables de
leur profile aromatique. Les hydrocarbures terpéniques sont caractérisés par
leur insolubilité dans l'alcool, et leur tendance à l'oxydation et à la
résinification entraînant une détérioration de l'odeur et la flaveur de l'HE
dans laquelle ils sont présents. Pour éviter ceci, on procède à l'élimination
d'une partie ou la totalité des hydrocarbures : c'est la déterpenattion. L'HE
obtenue est appelée HE déterpenée.
2-2 Les HE de menthe
Les menthes sont des groupes très complexes de plantes qui
appartiennent à la famille des labiacées. Elles sont
généralement utilisées dans l'aromatisation soit sous forme de
feuilles fraîches, séchées ou comme HE.
Parmi ces menthes on peut citer :
- La menthe verte « ‫نعناع‬ »
- La menthe pouliot « ‫»فليو‬
- La menthe poivrée" ‫العبدي‬ ‫النعناع‬ "
3- les fruits et jus des fruits
La plupart des fruits sont constitués d'une écorce qui comprend les tissus
charnus qui sont la plus importante source d'arôme. Il existe une corrélation
entre la teneur en sucre, la couleur, l'acidité et l'arôme et la balance change au
fur et à mesure que le fruit mûrisse. En général, l'arôme atteint son maximum
quand le sucre est à son taux le plus élevé et la couleur de la peau est la plus
éclatante. L'arôme change et se détériore d'une manière significative quand le
fruit dépasse la maturité.
Un jus de fruit est défini comme étant un liquide clair ou uniformément trouble
obtenu à partir des fruits par pression ou autre moyen mécanique. Les jus ne
contiennent pas l'arôme du fruit entier puisque les composés volatils
caractéristiques et qui sont la source du profil aromatique, sont présents dans le
jus franchement préparé à raison de 0,7%. L'arôme du fruit frais ne peut être
reproduit qu'en mélangeant le jus avec les composés aromatiques extraits à
partir du reste du fruit.
4- la vanille
les gousses de vanille sont les fruits de l'orchidée Vanilla fragrans, récoltés
avant maturité puis fermentés puis traités (fumés...) pour obtenir un produit
commercial ayant une couleur et une flaveur acceptables.
Le traitement comprend 3 étapes :
- On laisse tout d'abord, faner et mourir la plante en vue d'arrêter la
croissance et pour initier les réactions
- On humidifie pour favoriser les réactions enzymatiques afin de stimuler la
couleur brune et rendre les gousses souples
- Après la récolte, les gousses de vanille n'ont pas l'arôme de la vanille. Ce
dernier se développe durant la fermentation et le traitement après la récolte.
La présence de 3 glucosides, qui produisent la vanilline et les phénols
correspondants a été confirmée en 1947. Le plus important est le
glucovanilline.
D'autres extraits peuvent être préparés à partir de la vanille :
Oléorésine alimentaire
Absolue parfumerie
5) Les arômes des boissons
Nous allons surtout parler des boissons chaudes comme le chocolat, le
café et le thé.
* Le cacao
Le cacao provient de l'arbre theobroma cacao. L qui pousse dans les pays
à climat tropical. Les graines de cacao récoltées sont traitées pour
développer l'arôme.
Le traitement comprend :
- Fermentation pour la formation des précurseurs
- Le séchage ↓ aw
- Le grillage, qui permet la transformation des précurseurs en composés
d’arômes.
Le cacao grillé contient plusieurs groupes de composés d’arômes parmi
lesquels on peut citer les alcools, aldéhydes, acides, phénols, pyrazines et
pyrrols
Le cacao est une source de theobromine un alcaloïde apparenté à la
caféine, mais qui n’a pas son effet stimulant.
•le chocolat
Le chocolat est préparé par le broyage des grains de cacao. Il contient 50 à
55% de brume de cacao.
* Le café
Plus des 500 composés ont été relevés dans l’arôme du café.
Le café contient 1,2 à 1,9%de caféine, qui est un alcaloïde sans goût
soluble dans l’eau chaude.
* Le thé
Les thés sont classés selon la méthode de traitement après récolte.
On trouve
Les thés fermentés (thé noir)
Les thés non fermentés (thé vert)
Les principaux composés d’arôme du thé sont :
Une huile essentielle formée durant la fermentation
La caféine (1,8 - 5%)
Les tanins (13 – 18%)
Un total de 300 composés a été identifié dans l’huile de thé.
Les huiles essentielles
I- Définition
La norme AFNOR définit une huile essentielle comme étant
l'extrait obtenu à partir 1 d'une matière première végétale, par
entraînement à la vapeur d'eau, par distillation sèche ou par
expression des épicarpes de Citrus. Cette définition par
procédé d'obtention est restrictive, elle exclut les produits
obtenus par tout autre procédé d'extraction (solvants
organiques, fluides à l'état supercritique, corps gras, etc.).
Ainsi, c'est l'origine de la matière première et le mode
technologique de préparation qui définissent une huile
essentielle.
Selon la nature de la matière première à extraire, les produits
obtenus par extraction à l'aide des solvants organiques sont
appelés concrètes ou résinoïdes.
II- Répartition dans le règne végétal
Dans le règne végétal, les huiles essentielles se retrouvent
généralement chez les végétaux supérieurs. Les genres capables
d'élaborer les constituants qui les composent, sont répartis dans
une cinquantaine de familles dont beaucoup appartiennent aux
ordres des Lamiales, des Astérales, des Rutales, des Laurales et des
Magnoliales. Elles peuvent être stockées à l'intérieur d'un ou de
plusieurs organes, à titre d'exemples nous pouvons citer:
- les racines du vétiver (Vétiveria zizanioiâes Stapf)
- les rhizomes du gingembre (Zingiber officinalis Roscoe)
- les écorces du cannelier (Cinnamomum zeylanicum Blume)
- le bois du camphrier (Cinnamomum camphora Sieb)
- les tiges du romarin (Rosmarinus officinalis L.)
- les feuilles de la menthe (Mentha piperita L.)
- les aiguilles de pin (Pinus sylves tris L.)
- les fleurs du giroflier (Syzygium aromaticum L.)- les graines
ou les amandes du muscadier (Myristica fragrans Houtt.)
- le péricarpe ou zeste des agrumes de la mandarine (Citrus
reticulata Blanco)
- les fruits du bigaradier (Citrus aurantium L.)
Sur le plan quantitatif, les teneurs en huiles essentielles des
plantes pouvant les contenir sont très faibles, souvent
inférieures à 1 %. Des teneurs fortes comme celle du bouton
floral du giroflier (15%) sont rares et exceptionnelles.
IV- Localisation dans la plante
Les huiles essentielles sont produites dans le
protoplasme cellulaire des plantes aromatiques et
représentent les produits du métabolisme cellulaire dit
"secondaire".La synthèse et l'accumulation de ces
métabolites dans un organe sont associées à la
présence de structures histologiques spécialisées qui
selon l'espèce botanique peuvent être des cellules
sécrétrices, des poches sécrétrices, des poils
sécréteurs ou des canaux sécréteurs.
V- Caractéristiques physiques
Les huiles essentielles sont des substances odorantes volatiles
contenues dans les végétaux. En général, elles sont liquides à la
température ambiante. Leur densité est généralement inférieure à
1; leur indice de réfraction est souvent élevé; elles sont douées
d'un pouvoir rotatoire. Peu solubles dans l'eau, elles sont solubles
dans la plupart des solvants organiques. Elles peuvent être
incolores ou colorées. Sensibles à l'altération, elles ont tendance à
se polymériser pour former des produits résineux.
VI - Composition chimique
Les huiles essentielles sont des mélanges variables et complexes
de différents composés chimiques, dissous l'un dans l'autre,
formant des solutions homogènes. Les principaux constituants
des huiles essentielles appartiennent de manière quasi exclusive,
à deux groupes caractérisés par des origines biogénétiques
distinctes: le groupe des terpénoïdes et le groupe des composés
-Le groupe des terpénoides
D'une manière générale, les huiles essentielles ne contiennent que les terpènes
les plus volatils, c'est-à-dire ceux dont la masse moléculaire n'est pas trop élevée:
mono- et sesquiterpènes. Ce sont des hydrocarbures ayant respectivement dix et
quinze atomes de carbone. Ils peuvent être saturés ou insaturés, acycliques,
monocycliques, bicycliques ou polycycliques. Ils peuvent également être
accompagnés de leurs dérivés oxygénés: alcools, esters, éthers, aldéhydes,
cétones, etc.
b) Le groupe des composés aromatiques
De manière moins systématique que les terpénoïdes, une autre famille chimique
est fréquemment rencontrée parmi les composés volatils. II s'agit des dérivés du
phénylpropane. Ce sont très souvent des allyl- et propénylphénols, parfois des
aldéhydes, caractéristiques de certaines huiles essentielles d'Apiacées (anis,
fenouil, persil, etc.: anéthol, anisaldéhyde, apiole, méthylchavicol...) mais aussi
de celles de la girofle, de la muscade, de l’acore, des cannelles, etc. (eugénol,
myristicine, asarones, cinnamaldéhydes, ...)
VII-Facteurs de variabilité
Les travaux de nombreux auteurs ont montré que les plantes
réagissaient au milieu environnant et qu'au cours de leur vie,
la composition chimique de leurs métabolites pouvait évoluer.
Extraites des végétaux, les huiles essentielles sont donc très
fluctuantes dans leur composition, qui peut varier en fonction
des conditions géographiques et climatiques, du terrain de
culture de la plante, de l'année de culture (ensoleillement,
hygrométrie, etc.), du mode cultural, de la période de récolte,
de l'individu ou l'organe considéré, de la méthode
d'extraction, etc.
a- Diversité selon l'organe végétal
Pour une espèce dont différents organes peuvent renfermer
une huile essentielle, la composition chimique de celle-ci peut
varier d'un organe à un autre.
Ainsi dans le cas de la cannelle (Cinnamomum zeylanicum
Blume), l'écorce donne une essence riche en aldéhyde
cinnamique, la racine fournit un extrait volatil où le camphre
est majoritaire tandis que dans l'huile essentielle obtenue à
partir des feuilles, l'eugénol prédomine.
b- Influence de la période de récolte
La proportion des différents constituants de l'essence d'une espèce donnée
peut varier d'une manière considérable au cours de son développement.
- chez le coriandre (Coriandrum sativum L.), la teneur en linalol est
cinquante pour cent plus élevée dans le fruit mûr que dans le fruit vert.
- chez la sauge (Salvia officinalis L.), la diminution de la teneur en (+)-
camphre qui est observée lorsque les feuilles ont atteint leur taille maximale
correspond à la formation d'une lactone et à sa solubilisation par
glycosylation.
La maturité ou l'état phénologique de la plante au moment de la récolte sont
difficiles à vérifier et à contrôler. Une menthe récoltée quelques jours avant
ou après la floraison va voir son taux d'isomenthone, de menthone, de
menthofurane et d'acétate de menthyle fortement évoluer par rapport à sa
teneur en menthol.
Le problème de la hauteur de prélèvement relève du même phénomène. En
effet, sur une même tige, les feuilles ou les fleurs n'apparaissent pas
simultanément et suivant leur âge, n'ont pas la même composition. Ceci a
été démontré notamment sur la menthe où des différences de composition
chimique ont été observées entre les bords et le centre de la feuille.
c- L'existence des variétés chimiques ou «chémotypes»
Une espèce végétale parfaitement définie botaniquement peut donner des
essences dont la composition chimique est différente suivant les individus.
L'un des exemples caractéristiques est celui du pin sylvestre d'Auvergne
(Pinus sylves tris L.), pour qui il existe deux chémotypes de types A et B.
Chez le type A, le cation terpinyle est majoritairement cyclisé en pinènes,
le type B cyclise d'une façon prépondérante le même cation en 3-carène et
en terpinolène.
Pour certains auteurs, les chémotypes constituent, à l'intérieur de l'espèce,
des variétés chimiques possédant chacune un équipement enzymatique
particulier, déterminé génétiquement et qui oriente la biosynthèse vers la
formation préférentielle d'un constituant précis.
d- Influence des facteurs extrinsèques
Il s'agit de l'incidence des facteurs de l'environnement, des pratiques culturales
et des réactions de la plante au milieu. Les facteurs climatiques (la
température, l'humidité relative, le régime des vents, l'alternance de chaleur et
de lumière, etc.) exercent une influence chez les végétaux.
L'influence du sol ou facteur édaphique est aussi très grande. Les propriétés
physiques du sol (porosité, rétention d'eau...), sa nature (argileuse,
sablonneuse...), sa composition (teneur en azote, terrains calcaires, siliceux...),
etc., sont des facteurs déterminants pour la végétation.
Les pratiques culturales: la densité de la population, l'intensité et les modalités
de l'irrigation, l'apport des engrais, etc., sont également déterminants sur le
rendement et la qualité de l'huile essentielle.
Le prétraitement du matériel végétal: le séchage, les conditions de
conservation, notamment les modifications physiques et biochimiques dues à
l'action de l'air, du soleil, de l'échauffement en tas, etc., ont également une
influence sur la composition de l'huile essentielle.
VIII- Utilisation
a- La parfumerie et la cosmétologie
La parfumerie est le débouché principal des huiles essentielles,
concrètes, absolues, et résinoïdes. Dans la réalisation de ces
formulations, l'industrie de la parfumerie utilise a côté des
constituants issus de la synthèse chimique, des extraits naturels
sélectionnés pour leurs qualités olfactives quelque fois jugées
irremplaçables pour leur originalité ou leur puissance. A titre
d'exemple, l'essence de vétiver, grâce à son odeur agréable, est
recherchée en cosmétologie et en parfumerie haut de gamme
associée à d'autres essences telles que le santal, le patchouli ou la
rose pour lesquelles elle joue le rôle de fixateur naturel. L'huile
essentielle d'ylang-ylang est très employée en cosmétologie, en
parfumerie et en savonnerie de luxe. Les huiles essentielles servent
aussi en hygiène, en esthétique corporelle sous forme de lotions,
d'eaux florales, de crèmes, de gels, de pommades, etc.
Vétiver
Ylang Ylang
b-La pharmacie
L'industrie pharmaceutique utilise les huiles essentielles dans le
domaine des antiseptiques externes; elle tire partie des
propriétés bactériostatiques, bactéricides, antifongiques,
protectrices, etc., des essences naturelles. A titre d'exemple,
l'huile essentielle d'eucalyptus est largement utilisée en
pharmacie pour ses propriétés anti- infectieuses, cicatrisantes,
et pour la réparation des tissus. L'eucalyptol, l'un des
principaux constituants des huiles essentielles d'eucalyptus, est
utilisé dans les préparations pharmaceutiques où il joue le rôle
d'antiseptique, de stimulant de l'expectoration dans les
bronchites chroniques, dans le traitement des inflammations du
nez et de la gorge. Les huiles essentielles sont également
utilisées pour l'aromatisation des formes médicamenteuses
destinées à la voie orale. Elles constituent également le support
d'une thérapeutique particulière: l'aromathérapie.
c- L'industrie agro-alimentaire
Les huiles essentielles sont utilisées en agro-alimentaire comme aromates
dans les préparations culinaires. Plusieurs secteurs alimentaires sont
consommateurs:
-de nombreux arômes de fruits sont utilisés dans les laitages
-les boissons non alcoolisées font appel aux huiles essentielles d'agrumes, de
menthes, etc.;
-les plats cuisinés utilisent les plantes aromatiques sous toutes leurs formes:
oléorésines et huiles essentielles mais aussi forme fraîche, sèche ou surgelée [;
-la charcuterie, les sauces, vinaigres, moutarde font appel à de nombreuses
formes de présentations des plantes aromatiques;
-la liquoristerie utilise largement les huiles essentielles anisées (fenouil, anis,
badiane, etc.).
Les huiles essentielles sont des concentrés à odeur et saveur très agréables qui
présentent une alternative à l'usage des plantes entières, qu'il s'agisse de la
menthe, du citron, du thym, du basilic, etc.
d- L’industrie chimique
Elle utilise des isolats (substances pures isolées des huiles essentielles), comme
matière première pour la synthèse de principes actifs médicamenteux, de
vitamines, de substances odorantes, etc. A titre d'exemple nous pouvons citer
l'exploitation industrielle des pinènes à partir de l'essence de térébenthine et de l'
eugénol à partir de l'essence de giroflier:
Pins térébenthine essence de térébenthine pinènes
myrcène qui est lui même une matière première permettant d'accéder à un grand
nombre de composés intéressants la parfumerie
L’huile essentielle de feuilles de giroflier est utilisée pour produire
l'eugénol destiné à diverses synthèses, notamment celle de la vanilline.
Giroflier (feuilles) huile essentielle eugénol vanilline
PRINCIPALES OPERATIONS
INDUSTRIELLES D’EXTRACTION
VEGETAL
Huiles essentielles
Huiles empyreumatiques HE agrumes
Expression
Entrainement à la
Vapeur d’eau
Distillation
sèche
Extraction par solvant
Oleoresines (résinoides,
Concrètes
POMMADES
D’ENFLEURAGE
ABSOLUES
Lavage à l’alcool
Les oléorésines : concrètes et résinoïdes.
Les extraits obtenus à l'aide de solvants organiques volatils -
éther de pétrole, hexane, éther éthylique, alcool éthylique,
acétone, dioxyde de carbone, chlorure de méthylène, benzène,
toluène, etc... - sont plus complets que les huiles essentielles car
ils contiennent non seulement les composés volatils mais aussi
d'autres constituants qui n'étaient pas entraînables par la vapeur
d'eau (triglycérides, cires, colorants de nature lipidique et
composés sapides). Notons que le solvant doit être éliminé avec
le plus grand soin de manière à ne pas faire disparaître les
constituants les plus volatils. Par ailleurs, la plupart des solvants
utilisés sont l'objet d'une réglementation stricte dictée par des
considérations de santé. En particulier, leur teneur résiduelle
dans les aliments doit être inférieure au ppb (1 mg/kg) ; par
ailleurs, seuls les solvants sans risque de toxicité sont autorisés.
Par cette méthode d'extraction, deux types de produits sont
fabriqués :
- les concrètes à partir de substances végétales fraîches
- les résinoïdes à partir de substances végétales sèches.
Le terme "oléorésine" désigne indifféremment l'un ou l'autre
de ces deux extraits.
Les rendements obtenus par cette technique varient selon la
matière première et le type de solvant utilisé : gousse de
vanille avec l'éthanol (30 à 47% par rapport au poids frais),
poivre avec le chlorure de méthylène (5 à 15%), gingembre
avec l'acétone (3,9 à 10,3%) et avec l'éthanol (3,1 à 6,9%).
ENFLEURAGE : Méthode ancienne d'extraction à froid des produits floraux,
mise au point à Grasse, utilisant la propriété qu'ont certaines graisses d'absorber
et de retenir les éléments odorants. Cette méthode était déjà connue dans
l'antiquité grecque pour la fabrication des baumes et des pommades odorants.
Par la suite, ces graisses parfumées ou pommades furent ensuite lavées à l'alcool
pour donner les absolues de pommade.
- Les concrètes (Extraction par solvant)
Dans ce cas, le matériel végétal, les fleurs par exemple, est chargé dans un
extracteur spécialement construit pour cette opération contenant un solvant
hautement purifié.
Le solvant circulant à travers le matériel végétal en extrait les constituants
d'arôme ainsi que d'autres substances liposolubles. Le solvant est éliminé par
évaporation et on obtient une concrète ou résinoide. Les caractéristiques
physico-chimiques de la concrète obtenue dépendent beaucoup du solvant
ABSOLUE : Les essences absolues sont obtenues à partir de concrètes ou
de résinoïdes. Pour éliminer les cires, on dilue la concrète dans de l'alcool
puis on glace le mélange pour séparer les cires des huiles essentielles. Ces
dernières sont ensuite concentrées par distillation sous pression réduite
afin d'éliminer l'alcool. Les essences absolues ainsi obtenues sont des
matières de grande richesse pour composer les parfums.
Entraînement à la vapeur : distillation
Extraction des huiles essentielles
Quand la plante est laissée intacte, les huiles ne peuvent être entraînées par la
vapeur qui après passage de l’intérieur des tissus à la surface du matériel végétal,
c’est la diffusion. La diffusion est un processus relativement long. Les composés
volatils constitutifs de l’HE sont retenus par la fraction lipidique, ce qui ralentit
leur entraînement par la vapeur d’eau. C’est cette étape qui détermine la durée de
la distillation.
Durant la distillation à la vapeur d’eau, l’eau chaude pénètre dans les tissus
végétaux et dissout les parties d’HE présentes dans les cellules. Cette solution
acqueuse diffuse à travers les parois cellulaires. Quant ces composés dissous dans
l’eau chaude se trouvent à la surface, ils s’évaporent. Le mélange vapeur d’eau –
HE passe ensuite à travers un condenseur où il se refroidit pour donner deux
couches séparées d’huile et d’eau au niveau du récupérateur appelé gekt
« essencier ».
La distillation : principe de base
Le principe de base, commun à tous les montages de production d’HE par
entraînement à la vapeur d’eau, peut être résumé comme suit :
* Une source de production de vapeur d’eau,
* Un alambic pour le traitement du matériel végétal,
* Un serpentin refroidissement plongé dans l’eau froide.
* Un essencier ou est récupérée l’essence (HE) produite.
Le système fonctionne de la manière suivante : la vapeur produite par le
générateur de vapeur traverse la charge du matériel végétal, se charge des
HE contenues dans la plante, avant de quitter l’alambic par la conduite
menant vers le système de refroidissement où la vapeur d’eau chargée d’HE
est condensée. La phase liquide arrive dans l’essencier où l’huile essentielle
se sépare de l’eau et décante à la surface de l’eau.
On distingue généralement trois techniques de base pour l’extraction des HE. Elles
diffèrent essentiellement par le degré de contact entre le matériel végétal et l’eau :
ces techniques :
1- l’hydrodistillation
2- la vapo-hydrodistillation
3- la distillation à la vapeur directe produite séparément.
Hydrodistillation
Dans cette méthode, le matériel végétal à distiller est immergé dans l’eau bouillante.
On réalise le chauffage de l’alambic soit directement (alambic à feu nu), soit
indirectement par l’envoi dans cette dernière d’une vapeur surchauffée produite
séparément (Figure….).
Vapo-hydrodistillation
Dans cette technique, le matériel végétal est supporté par un grillage situé à une
distance adéquate au dessus du fond de l’alambic. La partie inférieure de l’alambic
est remplie d’eau chauffée jusqu’à ébullition afin de produire une vapeur saturée
(Figure….).
Distillation à la vapeur directe produite séparément
La vapeur d’eau saturée ou surchauffée introduite dans l’alambic, généralement
par le fond et traverse directement le végétal (Figure ….).
Légende
1- eau ;
2- matériel végétal ;
3- tôle perforée ;
4- couvercle ;
5- vapeur surchauffée ;
6- vers le condenseur ;
7- condensât de vapeur ;
8- purge.
Les absolues
Les concrètes qu’on vient de décrire ne sont jamais utilisées en l’état. Elles
comportent trop de produits sans parfums et sans intérêts aromatiques.
Leurs couleurs (généralement vert- foncé à noires) ainsi que leurs solubilités
et stabilités physiques dans les solutions hydroalcooliques rendent leurs
utilisations industrielles (parfumerie, savonnerie, cosmétique, industrie des
arômes) impossibles. Certains constituants de ces produits, en agissant
comme pro-oxydants, peuvent jouer un rôle néfaste dans la stabilité
chimique des substances aromatisantes. Pour ces diverses raisons, les
concrètes sont fractionnées par solubilisation dans une solution
hydroalcoolique. En effet, les concrètes mises en solution dans un milieu
alcoolique et à froid laisse précipiter les cires, les résines et diverses
substances hydrophobes à poids moléculaires relativement élevés. Les
substances odoriférantes et à intérêts aromatiques restent solubles dans le
milieu. Après filtration et concentration du filtrat par évaporation sous vide,
on élimine l’eau et l’éthanol et on obtient un extrait aromatique, utilisable
par les industriels et les formulateurs, appelé une "absolue".
TECHNOLOGIE DES AROMES
Les composés d’arômes de part leurs propriétés physicochimiques sont des
molécules instables et sensibles dont l’utilisation directe est difficile en
aromatisation. Une étape de formulation est souvent nécessaire : l’encapsulation,
qui utilise les propriétés filmogènes, absorbantes et ou émulsifiantes de
macromolécules pour piéger ou enrober des composés sensibles dans une
microcapsule, est une technologie de plus en plus utilisée et qui répond à plusieurs
attentes. L’objectif principal de l’encapsulation est d’établir une barrière entre la
substance active et son milieu environnant. Cette barrière permet une protection
contre l’oxygène, l’eau, la lumière ou la chaleur et de minimiser les interactions
entre le composé à protéger et les ingrédients de la matrice alimentaire.
L’encapsulation permet de transformer des produits liquides en poudre afin de
résoudre les problèmes liés au stockage, à la conservation, et à la commodité
d’emploi. Elle assure aussi une libération contrôlée des principes actifs. Ainsi, au
cours des opérations de cuisson, extrusion ou friture, les pertes aromatiques au
cours de process sont complexes à gérer et obligent souvent à des surdosages
importants pour apporter au produit fini la bonne balance aromatique.
L’encapsulation regroupe l’ensemble des technologies permettant la
préparation de microparticules individualisées, constituées d’un matériau
enrobant contenant un principe actif. L’encapsulation est utilisée dans les
domaines pharmaceutique, chimique, cosmétique, agroalimentaire et dans les
industries de l'imprimerie (Augustin et al., 2001 ; Heinzen, 2002).
Dans le domaine alimentaire, les composés aromatiques et les oléorésines, les
vitamines, les colorants, et les enzymes ont été encapsulés (Dziezak, 1988 ;
Jackson & Lie, 1991 ; Shahidi & Han, 1993). L’encapsulation des composés
volatils comporte deux étapes : la 1ère étape est l’émulsification de l’arôme en
présence des matériaux d’enrobage tels qu'un polysaccharide ou une protéine.
La seconde étape consiste à sécher ou refroidir l’émulsion. Les microparticules
obtenues présentent deux types de morphologies soit une microcapsule, soit
une microsphère.
Pour les microparticules du type réservoir, le composé aromatique est contenu
dans un cœur liquide ou semi-liquide. Il est isolé de l’environnement par une
membrane polymérique. Ce type de structure conduit à la production de
microcapsules.
- Dans les systèmes matriciels, le composé est dispersé sous forme de
gouttelettes ou de particules dans une matrice polymérique. Ils permettent la
production de microsphères ou microbilles.
L'objectif de l’encapsulation est, de protéger l’arôme contre les effets
indésirables du milieu environnant tels que la lumière et/ou l'oxydation,
minimiser les interactions entre les molécules aromatiques et les ingrédients de
la matrice alimentaire tels que les protéines, les hydrates de carbone et les
lipides, et cibler leur lieu d’action ou encore contrôler leur libération (Reineccius,
1991;Tari & Singhal, 2002).
II. Matériaux d’encapsulation
Le composé aromatique à protéger est piégé ou enrobé dans une membrane qui
l’isole du milieu extérieur. La taille de la microparticule formée peut changer de
quelques millimètres à moins d'un micromètre (Crouzet, 1998). Dans de tel
système, le principe actif peut être entouré par une membrane d'épaisseur
uniforme ou non uniforme.
Il existe un nombre limité de méthodes d'encapsulation (Versic, 1988), mais une
énorme gamme de différents matériaux peut être employée comprenant des
protéines, des hydrates de carbone, des lipides, des gommes et de la cellulose
(Brazel, 1999).
On peut trouver un ou plusieurs types de matériaux d’encapsulation. En
agroalimentaire, le choix des matériaux est lié à des conditions. En effet, les
polymères doivent appartenir à une liste positive d’autorisation, être approuvés
par le F.D.A. (USA) ou E.F.S.A. (Europe), comestibles, non réactifs et souvent sans
goût particulier. De plus, le passage à une production industrielle implique un coût
modéré. Chaque groupe de matériaux a des avantages et des inconvénients. Pour
cette raison, beaucoup de polymères d’enrobage sont des formulations
composées de plusieurs matériaux.
Le choix de ces polymères dépend d'un certain nombre de facteurs liés aux
objectifs et aux conditions d’utilisation du produit; à la nature du polymère; au
procédé d'encapsulation, au coût d’utilisation (Amrita et al., 1999).
Pour l'encapsulation des composés aromatiques, le polymère d’encapsulation
doit satisfaire certaines exigences telles que : la non réactivité avec le principe
actif; présenter une forme facile à manipuler, avoir une faible viscosité à des
concentrations élevées afin de permettre une élimination complète du solvant
pour les processus ayant besoin d'une phase de desolvatation; apporter à la
substance active une protection maximale contre les facteurs externes
indésirables; assurer des bonnes propriétés d'émulsification; et avoir un
comportement efficace de redispersion afin d’assurer une libération contrôlée
de l’arôme (Trubiano & Lacourse, 1988 ; Shahidi & Han, 1993).
Une bonne connaissance des interactions physico-chimiques qui peuvent
être produites entre les composés aromatiques et les ingrédients de la
matrice alimentaire telles que les lipides (Solms et al., 1973 ; Maier, 1975), les
polysaccharides (Langourieux & Crouzet, 1994) et les protéines (Kinsella &
Damadoran, 1980 ; O'Neill, 1996), est exigée pour contrôler l’aromatisation
des aliments.
Les supports utilisés pour l’encapsulation des arômes apportent diverses
propriétés :
- pouvoir filmogène, qui permet de former un film qui attribue aux capsules
une fonction barrière aux composés d’arômes, à l’oxygène, à la lumière et à
l’humidité ;
- pouvoir émulsifiant, qui favorise une dispersion optimale du principe actif
dans la matrice.
Analyse des extraits aromatiques
Techniques d’analyse des huiles
essentielles:
1- Caractéristiques organoleptiques :
L'aspect, la couleur, l'odeur d'une HE
seront déterminés afin de pouvoir
apprécier la qualité, et émettre un avis,
tant sur le plan économique que
scientifique
Techniques d’analyse des huiles
essentielles:
2- Caractéristiques physiques :
Les HE sont généralement liquides à la
température ordinaire, d'odeur aromatique,
rarement colorées quand elles sont fraîches.
Elles sont volatiles et entraînables par la vapeur
d'eau. Très solubles dans l'eau, elles lui
communiquent leur odeur. Elles sont solubles
dans l'alcool, l'éther, la plupart des solvants
organiques et des huiles fixes.
Indices physico-chimiques
Au début, pour caractériser les HE, on détermine les indices
suivants :
la densité
indice de réfraction
déviation polarimétrique
solubilité dans l’éthanol (pour voir si le produit peut être
ajouté dans les parfums)
indice d’acide
indice de peroxyde
indice d’esters
indice de phénols.
Techniques d’analyse des huiles
essentielles:
• Chromatographie en phase
gazeuse (CPG) :
est une méthode de séparation des
composés gazeux ou susceptibles d'être
vaporisés par chauffage sans
décomposition dans l’injecteur. C'est une
chromatographie d'élution, car les
substances parcourent la totalité de la
Techniques d’analyse des huiles
essentielles:
• Instrumentation : Dans la configuration la plus
classique, le chromatographe est équipé d'un injecteur
diviseur, d'une colonne capillaire et d'un détecteur à
ionisation de flamme. Les données sont traitées par un
système informatique.
Techniques d’analyse des huiles
essentielles:
• L'injecteur : Le système d'injection permet
l'évaporation et le transfert dans la colonne des
échantillons. Parmi les injecteurs classiques, l'injecteur
diviseur est le plus utilisé dans le cas d'échantillon en
solution.
Techniques d’analyse des huiles
essentielles:
• La colonne : Deux grands types de colonnes sont
employés à l'heure actuelle : les colonnes remplies et les
colonnes capillaires.
Techniques d’analyse des huiles
essentielles:
• Le détecteur :Le détecteur est un appareil de
mesure physico-chimique qui doit donner un signal au
passage de chaque constituant, sans interaction avec le
gaz vecteur.
Techniques d’analyse des huiles
essentielles:
Le Chromatogramme est le résultat de l'analyse
permettant de dénombrer les constituants de l'huile
essentielle et de les identifier.
Techniques d’analyse des huiles
essentielles:
indices de Kovats : IK est calculé à partir des
temps de rétention fournis par les
chromatogrammes de l'HE totale et du mélange HE -
paraffines normales. L'indice de Kovats IK d'un
produit inconnu x est donné par la formule suivante
en programmation de température
n : nombre d'atomes de carbone de la paraffine éluée avant le produit inconnu x
tR(x) : temps de rétention réduit du produit inconnu x
tR(n) : temps de rétention réduit de la paraffine normale à n atomes de carbone
éluée avant le produit x
tR(n+1) : temps de rétention réduit de la paraffine normale à n+1 atomes de
carbone éluée après le produit x.
Techniques d’analyse des huiles
essentielles:
• 4-2 Chromatographie en phase gazeuse
couplée au spectromètre de masse :
La spectrométrie de masse est une technique de
détection extrêmement sensible qui permet de
déterminer des structures moléculaires. Elle permet de
déterminer la masse moléculaire, de corréler le spectre
d'un composé avec sa structure, d'expliquer des
mécanismes de ruptures de liaisons, de trouver les
facteurs rendant plus ou moins probable la formation de
Figure 2. Modélisation du couplage
chromatographie en phase gazeuse / spectrométrie de masse.
appareillage
introduction
Couplage
CG/SM
Analyse
quantitative
Analyse
qualitative
Chaque constituant est caractérisé par
son indice de rétention et les ions
caractéristiques qu’il produit
Il suffit d’enregistrer le courant ionique à
une masse caractéristique de la
substance à doser
La surface du pic obtenu par
enregistrement de l’intensité de l’ion à
m/e qui le caractérise, est
proportionnelle à la quantité de cette
substance.
En utilisant un standard interne, on
mesure la concentration des substances
après avoir déterminé leur coefficient de
réponse par rapport à ce standard.
appareillage
introduction
Couplage
CG/SM
Analyse
quantitative
Analyse
qualitative
En enregistrant le courant ionique total
en fonction du temps au cours d’une
analyse par CGP-SM, on obtient une
présentation graphique où chaque pic
correspond généralement à une
substance pure.
appareillage
introduction
Couplage
CG/SM
Analyse
quantitative
Analyse
qualitative

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  • 1. LES ARÔMES ALIMENTAIRES Par Pr. ZRIRA Saadia INSTITUT AGRONOMIQUE ET VETERINAIRE HASSAN II - RABAT FILIERE DE FORMATION EN INDUSTRIES AGRICOLES ET ALIMENTAIRES
  • 2. Un produit alimentaire contient de nombreux composés odorants, que l'on peut percevoir de deux manières, soit par voie nasale directe, ce qui caractérise l'odeur, soit par voie rétronasale lorsque l'aliment est placé dans la bouche, ce qui donne naissance à l'arôme. Ces deux perceptions font partie d'un ensemble désigné sous le nom de flaveur et qui regroupe la saveur, l'astringence, l'odeur, l'arôme et des sensations de fraîcheur et de chaleur. Cette dernière perception provoque la sensation d'un changement de température dans la bouche : impression de fraîcheur donnée par le menthol de la menthe ou encore effet de feu produit par divers composés (capsaïcine du piment enragé, pipérine du poivre, gingérols du gingembre). Définition des arômes
  • 3. Le terme arôme est réservé pour les produits destinés à la consommation. Celui de parfum est consacré pour les produits à usage externe. En fait la notion d'arôme est plus complexe encore. L'arôme d'un aliment est d'après PIEN (1974), une combinaison de deux perceptions sensorielles différentes: Le goût et l'odorat. Ces deux sensations perçues par les bourgeons gustatifs de la cavité buccale d'une part et l'organe olfactif d'autre part constituerait donc l'arôme du produit selon cette définition. Or une telle définition confondrait le terme arôme avec un autre concept d'origine anglophone "Flaveur". Ce terme est défini par RICHARD (1977) comme étant "l'ensemble des sensations perçues par l'organe olfactif, les bourgeons gustatifs et la cavité buccale pendant la consommation d'un produit alimentaire".
  • 4. ❍ L'arôme n'est qu'une composante de la flaveur, composante essentielle certes, mais pas la seule. ❍ " Différent de l'odeur, il se développe à une température voisine de 37°C, éventuellement après mastication et hydrolyse par les amylases salivaires. ❍ C'est le résultat de l'excitation des terminaisons nerveuses des organes olfactifs par des corps volatils libérés par l'aliment". ❍ Les produits responsables de l'arôme d'un produit alimentaire sont donc de faible PM.
  • 5.
  • 6. Ensemble de composés volatils odorants émanant d'un aliment et perçu par la voie rétro nasale lors de son absorption. Les arômes représentent une composante de la saveur, résultant elle-même d'un ensemble de sensations gustatives et olfactives. Jean-Noël JAUBERT définit, quant à lui, l'arôme d'un aliment comme l'ensemble des substances qui y sont présentes au moment de sa consommation et capables de passer dans le torrent gazeux respiratoire pour créer des sensations olfactives. Leurs caractéristiques physico-chimiques: molécules organiques de faible masse moléculaire (M<400 DA) la tension de vapeur à la pression atmosphérique et à la température ambiante est suffisamment élevée pour qu'elles se retrouvent en partie à l'état de vapeur dans l'atmosphère gazeuse et puissent, au contact de la muqueuse olfactive, provoquer un stimulus Définition des arômes alimentaires
  • 7. 1°) Nature des composants odorants Ces constituants volatils appartiennent aux différentes classes de la chimie organique; on trouve des hydrocarbures, généralement de nature terpénique, et des composés possédant un ou plusieurs groupements fonctionnels : alcool, éther-oxyde, aldéhyde, cétone, ester, amine, amide et divers hétérocycles. Ils n'apportent aucune contribution nutritive à l'aliment dans lequel ils se trouvent. Ils sont parfois sensibles à la chaleur et à des radiations lumineuses ce qui nécessite de les conserver à l'abri de la lumière et de l'humidité.
  • 8. Un arôme naturel représente pondéralement une part infime du produit alimentaire dans lequel il se trouve, et pourtant, il est constitué de plusieurs centaines de composés volatils : plus de 800 composés dans l'arôme de café. Mais parmi cette multitude de constituants, tous ne jouent pas le même rôle. Selon la nature de l'aliment, on peut distinguer trois cas de figures : 1.- La note aromatique typique du produit alimentaire est donnée par un seul composé : cuminaldéhyde du cumin, 1-octèn-3-ol du champignon, l-menthol de la menthe poivrée etc... (Figure 2)
  • 9.
  • 10. 2.- Plusieurs composés peuvent reproduire ou donner l'illusion de l'aliment : - arôme de pomme avec le 2-éthyl-butyrate de méthyle, le trans-2-hexènal et l'héxanal (Figure 3)
  • 11. arôme de la pêche avec les gamma-lactones en C6, C8 et C10, la delta-lactone en C10, divers esters, alcools, acides et le benzaldéhyde (Figure 4),
  • 12. 3.- Aucun des composés chimiques volatils identifiés dans un produit ne semble participer à la note caractéristique : cas du poivre et des arômes de chocolat . Certaines molécules odorantes peuvent exalter des saveurs sucrées ou des perceptions olfactives, comme le maltol, l'éthylmaltol (arôme artificiel) et le furanéol ; on dit que ce sont des exhausteurs (Figure 5).
  • 13. La nature des composés aromatiques
  • 14. Les arômes, appelés également substances traces, ne représentent qu'une part infime du produit alimentaire dans lequel ils se trouvent. Ils appartiennent aux différentes classes de la chimie organique. On trouve des hydrocarbures, des composés possédant un ou plusieurs groupements fonctionnels et divers hétérocycles. Pour qu'une molécule soit odorante, il faut qu'elle puisse passer à l'état gazeux et qu'elle soit soluble dans le mucus nasal. 80% des molécules odorantes contiennent C, H et O. Les terpènes ne possédant pas d’O, sont peu soluble dans l’eau.
  • 15. Les hydrocarbures: ☻ la plupart sont de nature terpénique. Ils sont: ☻ Peu stables à la chaleur ☻ Sensibles aux phénomènes d'oxydation, ☻ ne participent que modestement à la note aromatique du produit. Exemples: ●Le -phellandrène et le terpinolène, le menthatriène-1,3,8 et l’-p-diméthylstyrène dont le mélange possède une forte notre de persil. ●(Z)-ocimène, limonène, myrcène, -terpinolène et -3 carène qui, seuls ou en mélange, sont des composés caractéristiques des différentes variétés de mangue.
  • 16. Les alcools ✒ On trouve les alcools aliphatiques et cycliques, saturés et insaturés, de nature terpénique ou non. ✒ Ils apportent une grande diversité de notes olfactives : herbacée, fruitée, citronnée, florale, de moisi.. ☻ La note herbacée, avec le cis-hexène-3ol, ☻ La note fruitée, avec le cis-heptèn-4ol (banane), ☻ La note citronnée, avec le nérol, ☻ La note florale, avec le linalol (coriandre), ☻ La note de moisi, avec la géosmine ou le méthyl-2 iso-bornéol.
  • 17. Les composés carbonylés ☛ Cette classe comprend les aldéhydes et cétones. ☛ Ils participent à de très nombreuses notes aromatiques comme: la note fruitée, la note florale, la note citronnée. ☻ La note fruitée avec la -ionone (fruits rouges), la - damascénone (framboise), ☻ La note florale avec le phénylacétaldéhyde (jacinthe), l'a- ionone (violette), ☻ La note citronnée avec le néral, le géranial et le citronellal.
  • 18. Les esters et les lactones ☻ Les esters, résultat d'une réaction assez facile entre un alcool et un acide, permettent des combinaisons multiples et occupent une place essentielle (40% des molécules). ☻ Ce sont des composés qui apportent essentiellement des notes fruitées, plus ou moins beurrées et qui sont très souvent caractéristiques d'un arôme particulier
  • 19. Les éthers On en connaît un petit nombre. Parmi les plus répandus, citons : ☻ Le cinéole-1,8, composé majoritaire de l'Eucalyptus globulus auquel il apporte son odeur caractéristique. Il fournie, en général, une note de fraîcheur aux compositions aromatiques dans lesquelles il est incorporé en faible quantité, ☻ L'anéthole avec sa note typique d'anis. Les phénols ☻ Ils ont un pouvoir anti-oxygène et une activité bactéricide ou bactériostatique des plus intéressantes. ☻ Les deux plus courants, dans le domaine des herbes aromatiques, sont le thymol et le carvacrol, composés caractéristiques des huiles essentielles de thym, de sarriette et d'origan.
  • 20. Les hétérocycles: ✪ Ils sont caractérisés par: - Leurs notes olfactives très diverses, - Leur caractère et surtout par leur puissance, - Leur contribution importante, parfois majoritaire, dans les arômes d'aliments cuits, grillés ou torréfiés. ✪ La plupart des composés hétérocycliques sont générés lors des réactions thermiques entre un composé de nature glucidique et un acide aminé. Ils sont généralement responsables des notes de cuit: * furfural (caramel), * maltol (caramel), * acétyl-5thiazole (viande grillée), * acétyl-2pyridine (croûte de pain). 57% des composants identifiés dans l'arôme de café
  • 22. 1) Arômes naturels ✪ Arômes naturels de biosynthèse ☛ Arômes préexistant dans la MP ☛ Arômes de fermentation ✪ Arômes naturels de technogénèse 2) Arômes de synthèse
  • 24. Définition des arômes naturels Les arômes naturels sont définis comme le précise le codex alimentarius: « Les arômes naturels et les substances aromatisantes naturelles sont respectivement des préparations et des substances simples, acceptables pour la consommation humaine, obtenues exclusivement par des méthodes physiques, microbiologiques ou enzymatiques à partir de matière première d'origines végétales ou animales, soit telles quelles, soit après transformation en vue d'une consommation humaine par des procédés traditionnels de préparations des aliments ».
  • 25. Les arômes sont, évidement, présents à l'état naturel. Ils sont sécrétés par certaines plantes, certains animaux, et apparaissent également lors de fermentations. Ils sont en général le fruit de l'action des enzymes. Nous nous limiterons ici à l'étude de leur synthèse dans une plante. Il n'y a pas d'unité physiologique dans la genèse des composés odorants. De nombreuses familles botaniques émettent des substances odorantes. Le but recherché dans cette émission est inconnu : peut-être les végétaux se débarrassent-ils de molécules ne pouvant entrer à un moment donner dans la suite du métabolisme de la plante. Les composés présents dans les végétaux sont issus de réactions chimiques qui se déroulent dans les cellules vivantes, et parfois même en dehors d'elles, en général grâce aux enzymes. Les arômes sont alors issus de réactions en chaîne: tout d'abord la biosynthèse des terpènes, ensuite la biogenèse des composés aromatiques. Les mécanismes enzymatiques permettent ainsi d'obtenir toutes les compositions aromatiques présentes dans la nature. Les arômes évoluent au cours de la maturation des produits. Chez le fruit, cela correspond à un phénomène normal et continu. Les principaux composés émis par les plantes sont les alcools, les esters, les hydrocarbures, les acides,... Ils sont le résultat d'un métabolisme interne aux plantes, et proviennent donc des acides aminés ou d'acides gras.
  • 26. Les arômes naturels Deux types d'appellation sont généralement utilisés dans ce cas: ✿ Arôme naturel de ………., exemple : arôme naturel de fraise : il s'agit d'un extrait aromatique obtenu à partir de la fraise par des procédés purement physiques. ✿ Arôme naturel composé de ……….Il s'agit d'un mélange de plusieurs extraits aromatiques naturels.
  • 27. a) Les arômes de biosynthèse préexistant dans la matière Les aromes peuvent être générés par des enzymes spécifiques. C’est cette spécificité qui fait la différence entre un arôme de poire, un arôme de fraise, un arôme de pomme et un arôme d’orange. Cette spécificité peut générer de produits de structures différentes ou très voisines. A titre d’exemple, l’arôme de menthe verte est dû à l-carvone. Celui du carvi est du à la d-carvone . Les enzymes responsables de ces biosynthèses peuvent exister dans la matière première vivante avant toute transformation technologique ou être produites lors de procédés technologiques. On parle alors d’enzyme de technogénèse (Fermentation de produits laitiers, vinification, fromagerie).
  • 28. Cas des épices et aromates Très souvent les substances d'arômes des épices et aromates (poivre, cannelle, cumin, menthe, romarin, persil,…) sont des composés terpéniques (voir huiles essentielles). Parmi ces composés on trouve des hydrocarbures dont le rôle quant à la formation de l'arôme global du produit est généralement faible voire négatif. Ce sont surtout les produits oxygénés qui contribuent à la "formulation" naturelle d'un arôme donné. Ces terpénoïdes oxygénés appartiennent à toutes les fonctions de la chimie organique : les alcools (l-menthol de menthe poivrée), les cétones (thujone d'armoise, carvone de menthe verte et de carvi), les aldehydes (cuminaldehyde du cumin), les oxydes (1,8-cinéole d'eucalyptus et de romarin), les esters (acétate de linalyle dans la lavande), les phénols (thymols et carvacrol dans les thyms, les oignons….). On trouve également des produits oxygénés de structures très voisines des squelettes terpéniques : le trans anéthole caractéristique de l'arôme de l'anis et l'eugénol du clou de girofle.
  • 29. III- Nature des flaveurs contenues dans les herbes et les épices La popularité des épices et herbes aromatiques a été et reste très liée à leurs propriétés organoleptiques. La notion de flaveur des épices et aromates recouvre l'ensemble des perceptions olfacto-gustatives (odeurs, arômes et saveurs). Ces perceptions résultent de stimuli générés par une multitude de composés organiques. Certains de ces composés sont volatils et constituent ce que l'on appelle en général l'huile essentielle. Les autres non-volatils sont plus particulièrement responsables de la saveur et de la couleur. Beaucoup sont sensibles à la chaleur et à la lumière qui provoquent leur dégradation, si bien que les épices et leurs extraits se conservent mieux à l'abri de la lumière et de l'humidité, c'est-à-dire dans des récipients opaques et dans des endroits secs et frais. L'huile essentielle est extraite à partir de l'épice, soit par entraînement à la vapeur d’eau, soit par des procédés mécaniques à partir de l’épicarpe des Citrus (voir Qu'est-ce qu'un arôme alimentaire). Elle est constituée de plusieurs centaines de composés. Parmi cette multitude de constituants, certains jouent un rôle privilégié car ils représentent à eux seuls la note olfactive du produit alimentaire, (Richard et Multon, 1992; Takeoka, 1998 et Belitz et Grosch, 1999), ce sont les composés clés de l'épice (Figure 1).
  • 30.
  • 31. b) Arômes de biosynthèse de technogénèse ✜ Cas des produits laitiers Sous l’action d’enzymes microbiennes (Fermentation) divers constituants du lait (protéines, sucres et lipides) sont transformés pour donner différents dérivés dont certains sont responsables de l’arôme du produit fini (yaourt, fromage, beurre,….). Parmi ces dérivés, on trouve des aldéhydes, des acides gras (surtout à courte chaîne). Le diacétyl et le phénylacetaldéhyde jouent souvent un rôle très important dans l’arôme des produits laitiers. Diacétyl Phénylacétaldehyde CH3 – CO– CO – CH3 CH2 - CHO Le diacétyl provient de l’acétone, composé inodore et sans saveur mais qui au contact de l’air donne le diacétyle. CH3 – CHOH – CO – CH3 + 1/2 O2 CH3 – CO – CO – CH2 + H2O Dans le cas du beurre l’acétone dérive du lactose.
  • 32. c) Arômes de technogénèse (non biosynthétique) Dans ces cas, les produits responsables de l’arôme résultent de réactions non biochimiques (ne sont pas catalysées par des enzymes) se produisant durant le processus technologique. Le chauffage joue dans ce cas un rôle essentiel pour la formation de tels produits. Les réactions de Maillard et de caramélisation restent les principaux phénomènes conduisant à de tels arômes.
  • 33. Formation des arômes dans les aliments Les réactions de brunissement non enzymatique ou réaction de Maillard: •Les sucres réducteurs (glucose, fructose...) et les acides aminés ou dipeptides en sont les précurseurs. En effet, dés que des molécules chimiques contenant un groupe chimique amine NH2 sont chauffés en présence de sucre, une molécule d'eau est éliminée et les deux réactifs sont liés en une "base de Schiff". •Au cours des opérations de cuisson, grillage, torréfaction, conservation ou stockage des aliments, la base de Scjff est plus ou moins rapidement remplacé par un produit d'Amadori, qui réagira avec d'autres composés pour former des molécules cycliques, aromatiques.
  • 34. Formation des arômes dans les aliments • Le stade ultime de la réaction est la formation d'une part de pigments bruns appelés Mélanoïdes et d'autre part de composés volatils odorants. • Propriétés des produits de la réaction de Maillard:  Les produits de la réaction de Maillard confèrent aux aliments des propriétés, le plus souvent intéressantes, telles que la couleur, l’arôme, la valeur nutritionnelle, et une certaine stabilité au cours de la conservation grâce à leur pouvoir antioxydant.
  • 35. Contrôle 1- Donner la définition et un exemple de: - Arôme naturel de biosynthèse; - Arôme naturel de technogénèse non biosynthétique 2- C’est quoi un alcool monoterpénique et un hdrocarbure sesquiterpénique 2- Quel est l’effet de la RM sur les aliments
  • 36. La couleur La polymérisation conduit à des pigments bruns ou noirs insolubles, de poids moléculaire élevé (jusqu’à 50000 D) : les mélanoïdines. Ces dernières donnent la couleur brune caractéristique de certains aliments tels que: café et chocolat torréfiés, croûte du pain, couleur dorée de la bière… Arôme et goût Il existe Deux familles de substances aux propriétés organoleptiques intéressantes : les furaldéhydes et les réductones formés par déshydratation des cétosamines, les aldéhydes obtenus après dégradation de Strecker
  • 37. Cas de l’arôme de viande L’arôme de la viande cuite est un mélange complexe de composés élaborés par des réactions chimiques ou par pyrolyse à partir de précurseurs présents dans la viande fraîche. La réaction de Maillard joue un rôle essentiel dans la viande fraîche. La viande crue n'a pratiquement pas d'odeur, ce sont les diverses formes de cuisson qui provoquent le développement des arômes à partir de précurseurs (peptides, acides aminés, oses et osides et lipides). Signalons les composés soufrés qui jouent un rôle important dans les notes de viande cuite : - Méthional - 2-formyl thiophène - 5-thiométhylfurfural - 3,5-diméthyl 1,2,4-trithiolane
  • 38.  Cas des produits de torréfaction : café, cacao, amandes, produits grillés. L’action de chauffage conduit à la formation de très nombreux constituants responsables de l’arôme caractéristique de chacun des produits. * A.A. + sucres pyrazines R. de Maillard * Sucres furanes Pyrolyse-caramélisation pyridines * Trigonelline (Café) chaleur pyroles
  • 39. d) Les arômes composites Les arômes sont d’origine enzymatique et non enzymatique à la fois. Mie fermentation + action enzymatique * Cas du pain Croûte B.N.E. (caramélisation : furanes RM – pyrazines. * croûte : arôme origine non enzymatique (Maillard et caramélisation). * Mie : arôme origine enzymatique (fermentation).
  • 40. Il s’agit d’un excellent exemple d’arôme double : arôme de biogenèse et de cuisson. L’arôme de la mie de pain est essentiellement un arôme de fermentation (biogenèse). Les alcools éthyliques, propylique et phényléthylique ainsi que l’acétaldehyde et l’acétone sont les principaux constituants de ce type d’arôme . D’autres réactions de fermentation dites secondaires peuvent avoir lieu et modifier sensiblement l’arôme global. Celui-ci dépend en grande partie de la technique de panification. C’est ainsi, par exemple qu’un pétrissage très intense favorise la formation d’acide isobutyrique responsable de « off-flavor » ou mauvais goût du pain. L’arôme ainsi que la couleur de la croûte sont essentiellement les résultats de la RM. Cette réaction se fait entre des sucres réducteurs et des composés aminés.
  • 41. Les arômes de synthèse Les deux classes d’arômes de synthèse sont: Les identiques aux naturels Les arômes artificiels
  • 42. On peut dire de l’industrie mondiale des arômes qu’elle est hautement technique, spécialisée et novatrice. Elle est fortement concurrentielle et concentrée, par rapport à d’autres industries de l’alimentation et des boissons. Le magazine Perfumer & Flavorist rapporte que l’industrie des arômes et des parfums a réalisé des ventes de 20,3 milliards de dollars américains (estimation qui peut varier selon les sources), les arômes représentant la part du lion. À l’échelle mondiale, le marché des arômes a représenté près de 1,2 million de tonnes en 2009 et devrait afficher un taux de croissance annuel composé (TCAC) de 2 % par année d’ici 2014 (Euromonitor 2010 a). L’Amérique du Nord, l’Europe et l’Asie-Pacifique absorbent environ 80 % des ventes mondiales (Euromonitor, 2010 b).
  • 43. Depuis longtemps source privilégiée des arômes naturels, les végétaux les produisent sous forme d'huiles essentielles, de jus de fruits ou encore d'extraits de plantes. Cependant, on ne trouve le composé sensoriel actif qu'en quantités infimes ou encore dans une forme liée, ce qui rend sa purification difficile. Ainsi, il faut cinq millions de fleurs de jasmin pour produire un kilogramme d'extrait aromatisant de la plante ! Ceux qui utilisent les arômes naturels savent également combien aléatoire peut être l'approvisionnement en matières premières. En effet, les rendements en plantes aromatiques dépendent des conditions climatiques de plus en plus fluctuantes, des maladies, des parasites et même de l'instabilité politique de certains pays tropicaux et subtropicaux. Tous ces facteurs ne peuvent que contribuer à rendre le prix des arômes naturels prohibitif.
  • 44. La synthèse chimique a si bien pallié les difficultés rencontrées avec les plantes que la majorité des arômes disponibles sur le marché sont aujourd'hui synthétiques. En 1989, déjà, 84 % des arômes commercialisés provenaient de la voie chimique. Les procédés de synthèse comportent des avantages certains, notamment une maîtrise assurée et des rendements nettement plus élevés. Ils contribuent donc à faire chuter le prix des arômes. À titre d'exemple, un extrait naturel de d-décalactone, une note aromatique de pêche, se détaille à 8 525 dollars le kilogramme, alors que son équivalent synthétique se détaille à 202 dollars. Pourtant, cette solution ne constitue pas une panacée. Dans certains cas, le résultat de la synthèse chimique n'offre pas la subtilité de goût que procure l'arôme naturel. Un autre fait à considérer est que la préférence des consommateurs pour les produits naturels s'est confirmée, ces dernières années.
  • 45. Pourquoi cet extraordinaire engouement ? Prenons l’exemple de l’arôme de vanille qui est un des arômes les plus utilisé dans l’industrie alimentaire. Actuellement la production mondiale d’arôme de vanille d’origine végétale est de 40 tonnes. Or la demande sur le marché international est d’environ 12 000 tonnes par an. En effet, la production d’arôme de vanille d’origine végétale est beaucoup moins importante et moins productive car il faut avoir recours à une série de manipulations pour obtenir l’arôme. La production naturelle n’étant pas assez importante pour satisfaire la demande cela explique en partie notre besoin de synthétiser l’arôme. Une autre explication est le prix, alors que la synthèse d’1 kg d’arôme de vanille coûte 15 €, le prix de revient pour la production d’1 kg d’arôme d’origine naturelle est de 1500 €. Mieux encore, la chimie a inventé une molécule très proche de la molécule naturelle qui a exactement le même goût et pour un coût 2 fois moins important que celui de l’arôme de synthèse.
  • 46. Arômes identiques aux naturels • Composés strictement identiques aux constituants des arômes naturels. • Ils sont produits à partir de produits chimiques issus de produits naturels. • La synthèse consiste en la fabrication artificielle, par voie chimique, de diverses molécules. ex: synthèse de la vanilline à partir de clous de girofle.
  • 47. * Synthèse de l’acétate d’isoamyle L’acétate d’isoamyle est un ester. Les esters sont responsables du goût et de l’odeur agréables de nombreux fruits, fleurs et parfums. Ainsi l’acétate d’isoamyle est présent dans certaines plantes (eucalyptus, jasmin, bergamote) et dans la banane. Il est pour cette raison utilisé dans l’alimentation comme arôme de banane. Pour synthétiser cet arôme nous pouvons réaliser une estérification, c'est-à-dire une réaction chimique entre un acide et un alcool. La synthèse de l’acétate d’isoamyle étant lente à température ordinaire nous devons chauffer le mélange réactionnel (alcool + acide) pour accélérer l’estérification. Pour éviter la perte de réactifs et de produits il nous faut utiliser un condensateur à eau et pour régulariser l’ébullition il est nécessaire d’ajouter quelque pierre ponce dans le ballon. Le système utilisé s’appelle le chauffage à reflux. Remarque L’acétate d’isoamyle a une odeur de banane lorsqu’il est pur et une odeur de poire en solution diluée. Il est utilisé pour l’arôme de ces deux fruits et pour l’arôme miel et caramel par exemple. Cet ester est aussi un composant de la phéromone d’attaque des abeilles, c.à.d. le messager chimique qui est émis par une abeille lorsqu’elle pique et indique à ses semblables de se tenir prête à faire de même !
  • 48. Arômes artificiels • Molécules synthétisées et n’existant pas dans la nature, ex : « bubble gum », • Il existe des arômes synthétiques dérivés d’arômes naturels, mais que l’on a volontairement modifié afin de renforcer le goût. ex: l’éthylvanilline est une version plus puissante de la vanilline naturelle ou identique nature
  • 49. Comment synthétiser? • Analyser le produit naturel et identifier les molécules responsables de la flaveur recherchée. • Reconstitution de l’arôme dans le laboratoire à partir d’éléments chimiques simples. Deux étapes essentielles pour la fabrication d’un arômes:
  • 50. Lors d’une synthèse, le chimiste effectue trois opérations : • le mélange des réactifs, du solvant et du catalyseur, qui précèdent la réaction chimique; • L’extraction du produit attendu; • la purification et l’identification du produit; Comment synthétiser?
  • 51. Quel est le risque sur la santé? • Pas de risque pour la santé parce qu’on n’en consomme que d’infimes quantités, environ 15 grammes par an et par personne. • Les personnes allergiques à un fruit peuvent consommer des produits aromatisés par des arômes de ces fruits. • Certains arômes naturels peuvent, à forte dose, s’avérer toxiques. ex: la coumarine que l’on trouve dans les fraises et la cannelle.
  • 52. Législation • La législation concernant les inscriptions sur les étiquettes de composition est mal connue du consommateur. • ex Un arôme vanille obtenu par voie biotechnologique a le droit au qualificatif « arôme naturel vanille ». La nuance est que le fabricant ne peut pas employer la proposition « de » si l’arome n’est pas naturel ( arôme naturel de vanille). Il faut donc toujours veiller attentivement à la présence de cette préposition « de ».
  • 53. Matières premières synthétiques • Les matières de base sont des corps simples extraits des végétaux. Le tableau suivant répertorie les principaux produits utilisés et leurs origines:
  • 54. Nom du produit Origine Citronnellal et Citronnellol Citronnelle Géraniol Palmarosa Linalol Bois de rose Citral Lemongrass -pinène et -pinène Essence de térébentine (une des plus importante matière première de la chimie des produits odorants) Liqueurs sulfitiques et autres dérivés Bois Ethanol Fermentations diverses Sources minérales, brut de benzoles : benzène, toluène, xylène Fraction gazeuse de la houille Hydrocarbures à courtes chaînes : méthane, éthane, éthylène Fraction gazeuse de la houille et cracking des produits pétroliers Goudrons eaux ammoniacales, naphtes, huiles moyennes et lourdes de la houille Matières premières synthétiques
  • 55.
  • 56. Comparaison entre l’arome naturel et synthétique La vanilline ou 3-Methoxy- 4-hydroxybenzaldéhyde Fomule : C8H8O3 Masse moléculaire : 152,15 Propriétés : cristaux blancs sensibles à la lumière Point de fusion : 81-83°C L’éthylvanilline ou 3-ethoxy- 4-hydroxybenzaldéhyde Formule : C9H10O3 Masse moléculaire : 166,189 Propriétés : poudre blanche, sensible à la lumière Point de fusion : 76-78°C
  • 57. Cas de la vanille La production de gousses de vanille est insuffisante pour couvrir les besoins mondiaux. La vanilline synthétisée à partir du bois et les compositions comprenant des composés "identiques nature" sont indispensables, et personne ne remet en cause cette nécessité. Mais devant la pression des consommateurs et vu l’énorme écart de prix entre le produit naturel et celui de synthèse, frauder devient tentant. Tous les moyens d'analyse même les plus sophistiqués (analyses isotopiques avant ou après déméthylation) ont été déjoués. De telles pratiques sont navrantes, car elles détruisent la confiance des industriels utilisateurs et des consommateurs. Dans ce contexte, l'éthylvanilline à l'odeur douze fois plus puissante que celle de la vanilline, de toxicité équivalente et qui a le malheur de ne pas avoir été trouvée même à l'état de trace dans des gousses de vanille apparaît comme un produit peu recommandable.
  • 59. Dans quels produits ajoute-t-on des arômes ? Parmi les quelque 6 000 arômes identifiés, grâce au couplage de la chromatographie en phase gazeuse à haute résolution avec la spectrométrie de masse , environ 2 500 sont utilisés dans l’industrie agroalimentaire. On trouve des substances aromatisantes au niveau des produits laitiers, fruits, légumes, épices, aromates, viandes, poissons, glaces, confiseries, biscuiteries, en salée au rayon plats cuisinés, sauces, soupes, et au niveau des dentifrices et des médicaments, pour améliorer et souligner le goût du produit alimentaire. En Europe, près de 11 millions de tonnes d’aliments sont enrichis en arômes.
  • 60. Cas des épices et aromates en général Les constituants des huiles essentielles et des oléorésines sont en majorité des composés terpéniques, que la plante sait mieux synthétiser que nous. Dès lors, les produits de synthèses offrent peu d'intérêt, à part quelques exceptions dont celle du menthol. Cas des fruits : Myrtille, cerise, framboise, fraise etc. Fabriquer des arômes à partir de fruits est sur le plan économique un non-sens quand on connaît la très faible teneur en matières odorantes de ces produits. Actuellement, les arômes naturels renforcés, identiques aux naturels ou même les formulations contenant des arômes artificiels représentent la quasi-totalité de ces arômes, dont le côté naturel est souvent seulement apporté par le concentré de fruit peu aromatique qui les accompagne.
  • 61. Objectifs de l’aromatisation • A l’état cru, les aliments ont plus ou moins de saveur suivant leur origine : 1- Les viandes sont peu savoureuses, 2-Les légumes sont riches en arômes, mais sont difficiles à consommer en l’état, 3-Les fruits sont dans la nature les seuls produits qui sont spécifiquement bons enl’état.
  • 62. On peut chercher à aromatiser pour : 1- Corriger un arôme / flaveur défectueux 2- Renforcer un arôme déjà existant ou le compléter. Remarque : exemple de notes qualitatifs d’arôme de référence : + fleurie + herbacée + chimique + acide + terreuse. 3- Donner aux produits un arôme caractéristique Ex : boisson gazeuse, sodas 4-Masquer les défauts des produits : Compenser les altérations technologiques du produit.
  • 63. Contraintes Nature de l’arôme: 1- Rien qu’en observant, même rapidement, la structure chimique des composés aromatiques,on détecte facilement une première fragilité qui est d’autant plus grande que la composition chimique est complexe : les acides, très réactifs, les alcools, les acétates et les cycles aromatiques. De plus, la présence de l’eau et de l’oxygène ouvre la porte aux réactions d’hydrolyse et d’oxydation.
  • 64. Contraintes Nature de l’arôme: 2- Certaines microorganismes transforment ces arômes chimiques en différents produits et déchets plus ou moins perceptibles. Il faut ajouter à cela la caractéristique physique de la vaporisation des arômes qui peut à tout moment modifier l’équilibre aromatique.  Il est bien entendu que tous ces phénomènes seront d’autant plus marqués que la durée de la transformation des ingrédients de départ est longue et que la température est élevée
  • 65. Contraintes  Processus industriel : les opérations de séparation ou, à l’inverse, celles de mélange modifient les équilibres aromatiques. Mais ce sont les apports de chaleur qui entraînent les plus grandes modifications (qu’il s’agisse de pasteurisation, de cuisson,…) et vont activer la quasi-totalité des phénomènes d’altération déjà évoqués.  Donc, plus le traitement thermique est intensif, plus l’arôme doit être surdosé. Mais, en fait le profil aromatique peut également être modifié
  • 66. Contraintes Processus industriel : De plus en plus, c’est le stockage qui devient dans l’industrie une des fonctions les plus critiques en agro-alimentaire à cause des phénomènes secondaires qui peuvent intervenir pendant cette phase : Fermentation par des micro-organismes, oxydation et migration des substances (phénomènes particulièrement connus dans les conserves de poisson).
  • 67. • Des modifications vont intervenir au niveau des équilibres et des vitesses de transfert d’arôme, en fonction des caractéristiques de chaque substance qui donc auront un effet plus ou moins grand sur la sensation perçue par le consommateur. • De plus, certaines macromolécules (glucidiques ou protéiques) vont au cours de la préparation encapsuler des arômes et les protéger, mais il peut arriver que l’encapsulation soit quasiment irréversible et donc que l’arôme ne puisse être relargué.  lorsque l’aliment à aromatiser est riche en matières grasses, il est nécessaire d’augmenter la dose d’arôme pour obtenir la sensation voulue. A l’inverse, l’arôme doit être sous dosé lorsque l’aliment contient du sucre ou des exhausteurs de goût qui vont ‘’booster’’ la perception.
  • 68. Contraintes Modalités d’Incorporation des arômes: Il faut obligatoirement respecter quelques principes fondamentaux en aromatisation : - L’aromatisation doit être prise en compte dés le départ de la conception du produit - L’aromatisation doit être intégrée à la composition et à la préparation de l’aliment
  • 69. -Un aromatisant n’est qu’une composante de l’arôme et de l’aliment - L’intégration doit se faire le plus tôt possible dans le procédé et en respectant l’ordre d’ajout.
  • 70. Contraintes Modalités d’Incorporation des arômes:  L’Instant du mélange Le plus tôt possible et dans la partie la plus « protectrice du milieu constituant l’aliment pour qu’il subisse le moins de traitement, La température le cisaillement et la pression constituent les principaux facteurs de dénaturation des arômes.
  • 72. 1) épices et aromates Les aromates sont des herbes qui ont été utilisés depuis l'antiquité pour l'assaisonnement des aliments. Les aromates peuvent être utilisés à l'état frais ou après séchage. Les plus importants aromates sont : le basilic, le laurier, les menthes, le romarin, la sauge, le thym, la coriandre ... les épices sont des parties de la plantes qui sont utilisés pour l'aromatisation et l'assaisonnement des aliments les plus importants épices sont : le poivre, le cumin le gingembre, la cannelle, la coriandre le paprika les épices aromates peuvent être utilisés pour l'extraction des huiles essentielles d'oléorésines. On assaisonne généralement pour avoir les notes aromatiques suivantes : 1) Une note légère et sucré 2) Une note aromatique moyenne , herbacée et épicée 3) Une note épicée corsée 4) Une note piquante
  • 73. -2) les huiles essentielles les huiles essentielles sont des mélanges complexes de composés aromatiques obtenus à partir de plantes aromatique par des procédés physiques 2-1 les HE d'agrumes Parmi ces HE on peut citer les HE d'agrume (citron, mandarine, orange...) Ces HE sont obtenues par pression de l'écorce. D’autres parties de la plante sont utilisées pour l'extraction des HE (HE extraite à partir des feuilles de citron est appelée huile de petit grain (HE extraite à partir des fleurs est appelée Huile de Neroli (bigaradier) Les HE d'agrumes sont caractérisés par des % élevés d'hydrocarbures terpéniques et faible taux de terpénoides oxygénés qui sont responsables de leur profile aromatique. Les hydrocarbures terpéniques sont caractérisés par leur insolubilité dans l'alcool, et leur tendance à l'oxydation et à la résinification entraînant une détérioration de l'odeur et la flaveur de l'HE dans laquelle ils sont présents. Pour éviter ceci, on procède à l'élimination d'une partie ou la totalité des hydrocarbures : c'est la déterpenattion. L'HE obtenue est appelée HE déterpenée.
  • 74. 2-2 Les HE de menthe Les menthes sont des groupes très complexes de plantes qui appartiennent à la famille des labiacées. Elles sont généralement utilisées dans l'aromatisation soit sous forme de feuilles fraîches, séchées ou comme HE. Parmi ces menthes on peut citer : - La menthe verte « ‫نعناع‬ » - La menthe pouliot « ‫»فليو‬ - La menthe poivrée" ‫العبدي‬ ‫النعناع‬ "
  • 75. 3- les fruits et jus des fruits La plupart des fruits sont constitués d'une écorce qui comprend les tissus charnus qui sont la plus importante source d'arôme. Il existe une corrélation entre la teneur en sucre, la couleur, l'acidité et l'arôme et la balance change au fur et à mesure que le fruit mûrisse. En général, l'arôme atteint son maximum quand le sucre est à son taux le plus élevé et la couleur de la peau est la plus éclatante. L'arôme change et se détériore d'une manière significative quand le fruit dépasse la maturité. Un jus de fruit est défini comme étant un liquide clair ou uniformément trouble obtenu à partir des fruits par pression ou autre moyen mécanique. Les jus ne contiennent pas l'arôme du fruit entier puisque les composés volatils caractéristiques et qui sont la source du profil aromatique, sont présents dans le jus franchement préparé à raison de 0,7%. L'arôme du fruit frais ne peut être reproduit qu'en mélangeant le jus avec les composés aromatiques extraits à partir du reste du fruit.
  • 76. 4- la vanille les gousses de vanille sont les fruits de l'orchidée Vanilla fragrans, récoltés avant maturité puis fermentés puis traités (fumés...) pour obtenir un produit commercial ayant une couleur et une flaveur acceptables. Le traitement comprend 3 étapes : - On laisse tout d'abord, faner et mourir la plante en vue d'arrêter la croissance et pour initier les réactions - On humidifie pour favoriser les réactions enzymatiques afin de stimuler la couleur brune et rendre les gousses souples - Après la récolte, les gousses de vanille n'ont pas l'arôme de la vanille. Ce dernier se développe durant la fermentation et le traitement après la récolte. La présence de 3 glucosides, qui produisent la vanilline et les phénols correspondants a été confirmée en 1947. Le plus important est le glucovanilline. D'autres extraits peuvent être préparés à partir de la vanille : Oléorésine alimentaire Absolue parfumerie
  • 77. 5) Les arômes des boissons Nous allons surtout parler des boissons chaudes comme le chocolat, le café et le thé. * Le cacao Le cacao provient de l'arbre theobroma cacao. L qui pousse dans les pays à climat tropical. Les graines de cacao récoltées sont traitées pour développer l'arôme. Le traitement comprend : - Fermentation pour la formation des précurseurs - Le séchage ↓ aw - Le grillage, qui permet la transformation des précurseurs en composés d’arômes. Le cacao grillé contient plusieurs groupes de composés d’arômes parmi lesquels on peut citer les alcools, aldéhydes, acides, phénols, pyrazines et pyrrols Le cacao est une source de theobromine un alcaloïde apparenté à la caféine, mais qui n’a pas son effet stimulant.
  • 78. •le chocolat Le chocolat est préparé par le broyage des grains de cacao. Il contient 50 à 55% de brume de cacao. * Le café Plus des 500 composés ont été relevés dans l’arôme du café. Le café contient 1,2 à 1,9%de caféine, qui est un alcaloïde sans goût soluble dans l’eau chaude. * Le thé Les thés sont classés selon la méthode de traitement après récolte. On trouve Les thés fermentés (thé noir) Les thés non fermentés (thé vert) Les principaux composés d’arôme du thé sont : Une huile essentielle formée durant la fermentation La caféine (1,8 - 5%) Les tanins (13 – 18%) Un total de 300 composés a été identifié dans l’huile de thé.
  • 80. I- Définition La norme AFNOR définit une huile essentielle comme étant l'extrait obtenu à partir 1 d'une matière première végétale, par entraînement à la vapeur d'eau, par distillation sèche ou par expression des épicarpes de Citrus. Cette définition par procédé d'obtention est restrictive, elle exclut les produits obtenus par tout autre procédé d'extraction (solvants organiques, fluides à l'état supercritique, corps gras, etc.). Ainsi, c'est l'origine de la matière première et le mode technologique de préparation qui définissent une huile essentielle. Selon la nature de la matière première à extraire, les produits obtenus par extraction à l'aide des solvants organiques sont appelés concrètes ou résinoïdes.
  • 81. II- Répartition dans le règne végétal Dans le règne végétal, les huiles essentielles se retrouvent généralement chez les végétaux supérieurs. Les genres capables d'élaborer les constituants qui les composent, sont répartis dans une cinquantaine de familles dont beaucoup appartiennent aux ordres des Lamiales, des Astérales, des Rutales, des Laurales et des Magnoliales. Elles peuvent être stockées à l'intérieur d'un ou de plusieurs organes, à titre d'exemples nous pouvons citer: - les racines du vétiver (Vétiveria zizanioiâes Stapf) - les rhizomes du gingembre (Zingiber officinalis Roscoe) - les écorces du cannelier (Cinnamomum zeylanicum Blume) - le bois du camphrier (Cinnamomum camphora Sieb) - les tiges du romarin (Rosmarinus officinalis L.)
  • 82. - les feuilles de la menthe (Mentha piperita L.) - les aiguilles de pin (Pinus sylves tris L.) - les fleurs du giroflier (Syzygium aromaticum L.)- les graines ou les amandes du muscadier (Myristica fragrans Houtt.) - le péricarpe ou zeste des agrumes de la mandarine (Citrus reticulata Blanco) - les fruits du bigaradier (Citrus aurantium L.) Sur le plan quantitatif, les teneurs en huiles essentielles des plantes pouvant les contenir sont très faibles, souvent inférieures à 1 %. Des teneurs fortes comme celle du bouton floral du giroflier (15%) sont rares et exceptionnelles.
  • 83. IV- Localisation dans la plante Les huiles essentielles sont produites dans le protoplasme cellulaire des plantes aromatiques et représentent les produits du métabolisme cellulaire dit "secondaire".La synthèse et l'accumulation de ces métabolites dans un organe sont associées à la présence de structures histologiques spécialisées qui selon l'espèce botanique peuvent être des cellules sécrétrices, des poches sécrétrices, des poils sécréteurs ou des canaux sécréteurs.
  • 84.
  • 85. V- Caractéristiques physiques Les huiles essentielles sont des substances odorantes volatiles contenues dans les végétaux. En général, elles sont liquides à la température ambiante. Leur densité est généralement inférieure à 1; leur indice de réfraction est souvent élevé; elles sont douées d'un pouvoir rotatoire. Peu solubles dans l'eau, elles sont solubles dans la plupart des solvants organiques. Elles peuvent être incolores ou colorées. Sensibles à l'altération, elles ont tendance à se polymériser pour former des produits résineux. VI - Composition chimique Les huiles essentielles sont des mélanges variables et complexes de différents composés chimiques, dissous l'un dans l'autre, formant des solutions homogènes. Les principaux constituants des huiles essentielles appartiennent de manière quasi exclusive, à deux groupes caractérisés par des origines biogénétiques distinctes: le groupe des terpénoïdes et le groupe des composés
  • 86. -Le groupe des terpénoides D'une manière générale, les huiles essentielles ne contiennent que les terpènes les plus volatils, c'est-à-dire ceux dont la masse moléculaire n'est pas trop élevée: mono- et sesquiterpènes. Ce sont des hydrocarbures ayant respectivement dix et quinze atomes de carbone. Ils peuvent être saturés ou insaturés, acycliques, monocycliques, bicycliques ou polycycliques. Ils peuvent également être accompagnés de leurs dérivés oxygénés: alcools, esters, éthers, aldéhydes, cétones, etc. b) Le groupe des composés aromatiques De manière moins systématique que les terpénoïdes, une autre famille chimique est fréquemment rencontrée parmi les composés volatils. II s'agit des dérivés du phénylpropane. Ce sont très souvent des allyl- et propénylphénols, parfois des aldéhydes, caractéristiques de certaines huiles essentielles d'Apiacées (anis, fenouil, persil, etc.: anéthol, anisaldéhyde, apiole, méthylchavicol...) mais aussi de celles de la girofle, de la muscade, de l’acore, des cannelles, etc. (eugénol, myristicine, asarones, cinnamaldéhydes, ...)
  • 87. VII-Facteurs de variabilité Les travaux de nombreux auteurs ont montré que les plantes réagissaient au milieu environnant et qu'au cours de leur vie, la composition chimique de leurs métabolites pouvait évoluer. Extraites des végétaux, les huiles essentielles sont donc très fluctuantes dans leur composition, qui peut varier en fonction des conditions géographiques et climatiques, du terrain de culture de la plante, de l'année de culture (ensoleillement, hygrométrie, etc.), du mode cultural, de la période de récolte, de l'individu ou l'organe considéré, de la méthode d'extraction, etc.
  • 88. a- Diversité selon l'organe végétal Pour une espèce dont différents organes peuvent renfermer une huile essentielle, la composition chimique de celle-ci peut varier d'un organe à un autre. Ainsi dans le cas de la cannelle (Cinnamomum zeylanicum Blume), l'écorce donne une essence riche en aldéhyde cinnamique, la racine fournit un extrait volatil où le camphre est majoritaire tandis que dans l'huile essentielle obtenue à partir des feuilles, l'eugénol prédomine.
  • 89. b- Influence de la période de récolte La proportion des différents constituants de l'essence d'une espèce donnée peut varier d'une manière considérable au cours de son développement. - chez le coriandre (Coriandrum sativum L.), la teneur en linalol est cinquante pour cent plus élevée dans le fruit mûr que dans le fruit vert. - chez la sauge (Salvia officinalis L.), la diminution de la teneur en (+)- camphre qui est observée lorsque les feuilles ont atteint leur taille maximale correspond à la formation d'une lactone et à sa solubilisation par glycosylation. La maturité ou l'état phénologique de la plante au moment de la récolte sont difficiles à vérifier et à contrôler. Une menthe récoltée quelques jours avant ou après la floraison va voir son taux d'isomenthone, de menthone, de menthofurane et d'acétate de menthyle fortement évoluer par rapport à sa teneur en menthol. Le problème de la hauteur de prélèvement relève du même phénomène. En effet, sur une même tige, les feuilles ou les fleurs n'apparaissent pas simultanément et suivant leur âge, n'ont pas la même composition. Ceci a été démontré notamment sur la menthe où des différences de composition chimique ont été observées entre les bords et le centre de la feuille.
  • 90. c- L'existence des variétés chimiques ou «chémotypes» Une espèce végétale parfaitement définie botaniquement peut donner des essences dont la composition chimique est différente suivant les individus. L'un des exemples caractéristiques est celui du pin sylvestre d'Auvergne (Pinus sylves tris L.), pour qui il existe deux chémotypes de types A et B. Chez le type A, le cation terpinyle est majoritairement cyclisé en pinènes, le type B cyclise d'une façon prépondérante le même cation en 3-carène et en terpinolène. Pour certains auteurs, les chémotypes constituent, à l'intérieur de l'espèce, des variétés chimiques possédant chacune un équipement enzymatique particulier, déterminé génétiquement et qui oriente la biosynthèse vers la formation préférentielle d'un constituant précis.
  • 91. d- Influence des facteurs extrinsèques Il s'agit de l'incidence des facteurs de l'environnement, des pratiques culturales et des réactions de la plante au milieu. Les facteurs climatiques (la température, l'humidité relative, le régime des vents, l'alternance de chaleur et de lumière, etc.) exercent une influence chez les végétaux. L'influence du sol ou facteur édaphique est aussi très grande. Les propriétés physiques du sol (porosité, rétention d'eau...), sa nature (argileuse, sablonneuse...), sa composition (teneur en azote, terrains calcaires, siliceux...), etc., sont des facteurs déterminants pour la végétation. Les pratiques culturales: la densité de la population, l'intensité et les modalités de l'irrigation, l'apport des engrais, etc., sont également déterminants sur le rendement et la qualité de l'huile essentielle. Le prétraitement du matériel végétal: le séchage, les conditions de conservation, notamment les modifications physiques et biochimiques dues à l'action de l'air, du soleil, de l'échauffement en tas, etc., ont également une influence sur la composition de l'huile essentielle.
  • 92. VIII- Utilisation a- La parfumerie et la cosmétologie La parfumerie est le débouché principal des huiles essentielles, concrètes, absolues, et résinoïdes. Dans la réalisation de ces formulations, l'industrie de la parfumerie utilise a côté des constituants issus de la synthèse chimique, des extraits naturels sélectionnés pour leurs qualités olfactives quelque fois jugées irremplaçables pour leur originalité ou leur puissance. A titre d'exemple, l'essence de vétiver, grâce à son odeur agréable, est recherchée en cosmétologie et en parfumerie haut de gamme associée à d'autres essences telles que le santal, le patchouli ou la rose pour lesquelles elle joue le rôle de fixateur naturel. L'huile essentielle d'ylang-ylang est très employée en cosmétologie, en parfumerie et en savonnerie de luxe. Les huiles essentielles servent aussi en hygiène, en esthétique corporelle sous forme de lotions, d'eaux florales, de crèmes, de gels, de pommades, etc.
  • 95. b-La pharmacie L'industrie pharmaceutique utilise les huiles essentielles dans le domaine des antiseptiques externes; elle tire partie des propriétés bactériostatiques, bactéricides, antifongiques, protectrices, etc., des essences naturelles. A titre d'exemple, l'huile essentielle d'eucalyptus est largement utilisée en pharmacie pour ses propriétés anti- infectieuses, cicatrisantes, et pour la réparation des tissus. L'eucalyptol, l'un des principaux constituants des huiles essentielles d'eucalyptus, est utilisé dans les préparations pharmaceutiques où il joue le rôle d'antiseptique, de stimulant de l'expectoration dans les bronchites chroniques, dans le traitement des inflammations du nez et de la gorge. Les huiles essentielles sont également utilisées pour l'aromatisation des formes médicamenteuses destinées à la voie orale. Elles constituent également le support d'une thérapeutique particulière: l'aromathérapie.
  • 96. c- L'industrie agro-alimentaire Les huiles essentielles sont utilisées en agro-alimentaire comme aromates dans les préparations culinaires. Plusieurs secteurs alimentaires sont consommateurs: -de nombreux arômes de fruits sont utilisés dans les laitages -les boissons non alcoolisées font appel aux huiles essentielles d'agrumes, de menthes, etc.; -les plats cuisinés utilisent les plantes aromatiques sous toutes leurs formes: oléorésines et huiles essentielles mais aussi forme fraîche, sèche ou surgelée [; -la charcuterie, les sauces, vinaigres, moutarde font appel à de nombreuses formes de présentations des plantes aromatiques; -la liquoristerie utilise largement les huiles essentielles anisées (fenouil, anis, badiane, etc.). Les huiles essentielles sont des concentrés à odeur et saveur très agréables qui présentent une alternative à l'usage des plantes entières, qu'il s'agisse de la menthe, du citron, du thym, du basilic, etc.
  • 97. d- L’industrie chimique Elle utilise des isolats (substances pures isolées des huiles essentielles), comme matière première pour la synthèse de principes actifs médicamenteux, de vitamines, de substances odorantes, etc. A titre d'exemple nous pouvons citer l'exploitation industrielle des pinènes à partir de l'essence de térébenthine et de l' eugénol à partir de l'essence de giroflier: Pins térébenthine essence de térébenthine pinènes myrcène qui est lui même une matière première permettant d'accéder à un grand nombre de composés intéressants la parfumerie L’huile essentielle de feuilles de giroflier est utilisée pour produire l'eugénol destiné à diverses synthèses, notamment celle de la vanilline. Giroflier (feuilles) huile essentielle eugénol vanilline
  • 98.
  • 100. VEGETAL Huiles essentielles Huiles empyreumatiques HE agrumes Expression Entrainement à la Vapeur d’eau Distillation sèche Extraction par solvant Oleoresines (résinoides, Concrètes POMMADES D’ENFLEURAGE ABSOLUES Lavage à l’alcool
  • 101. Les oléorésines : concrètes et résinoïdes. Les extraits obtenus à l'aide de solvants organiques volatils - éther de pétrole, hexane, éther éthylique, alcool éthylique, acétone, dioxyde de carbone, chlorure de méthylène, benzène, toluène, etc... - sont plus complets que les huiles essentielles car ils contiennent non seulement les composés volatils mais aussi d'autres constituants qui n'étaient pas entraînables par la vapeur d'eau (triglycérides, cires, colorants de nature lipidique et composés sapides). Notons que le solvant doit être éliminé avec le plus grand soin de manière à ne pas faire disparaître les constituants les plus volatils. Par ailleurs, la plupart des solvants utilisés sont l'objet d'une réglementation stricte dictée par des considérations de santé. En particulier, leur teneur résiduelle dans les aliments doit être inférieure au ppb (1 mg/kg) ; par ailleurs, seuls les solvants sans risque de toxicité sont autorisés.
  • 102. Par cette méthode d'extraction, deux types de produits sont fabriqués : - les concrètes à partir de substances végétales fraîches - les résinoïdes à partir de substances végétales sèches. Le terme "oléorésine" désigne indifféremment l'un ou l'autre de ces deux extraits. Les rendements obtenus par cette technique varient selon la matière première et le type de solvant utilisé : gousse de vanille avec l'éthanol (30 à 47% par rapport au poids frais), poivre avec le chlorure de méthylène (5 à 15%), gingembre avec l'acétone (3,9 à 10,3%) et avec l'éthanol (3,1 à 6,9%).
  • 103. ENFLEURAGE : Méthode ancienne d'extraction à froid des produits floraux, mise au point à Grasse, utilisant la propriété qu'ont certaines graisses d'absorber et de retenir les éléments odorants. Cette méthode était déjà connue dans l'antiquité grecque pour la fabrication des baumes et des pommades odorants. Par la suite, ces graisses parfumées ou pommades furent ensuite lavées à l'alcool pour donner les absolues de pommade. - Les concrètes (Extraction par solvant) Dans ce cas, le matériel végétal, les fleurs par exemple, est chargé dans un extracteur spécialement construit pour cette opération contenant un solvant hautement purifié. Le solvant circulant à travers le matériel végétal en extrait les constituants d'arôme ainsi que d'autres substances liposolubles. Le solvant est éliminé par évaporation et on obtient une concrète ou résinoide. Les caractéristiques physico-chimiques de la concrète obtenue dépendent beaucoup du solvant
  • 104.
  • 105. ABSOLUE : Les essences absolues sont obtenues à partir de concrètes ou de résinoïdes. Pour éliminer les cires, on dilue la concrète dans de l'alcool puis on glace le mélange pour séparer les cires des huiles essentielles. Ces dernières sont ensuite concentrées par distillation sous pression réduite afin d'éliminer l'alcool. Les essences absolues ainsi obtenues sont des matières de grande richesse pour composer les parfums.
  • 106. Entraînement à la vapeur : distillation Extraction des huiles essentielles Quand la plante est laissée intacte, les huiles ne peuvent être entraînées par la vapeur qui après passage de l’intérieur des tissus à la surface du matériel végétal, c’est la diffusion. La diffusion est un processus relativement long. Les composés volatils constitutifs de l’HE sont retenus par la fraction lipidique, ce qui ralentit leur entraînement par la vapeur d’eau. C’est cette étape qui détermine la durée de la distillation. Durant la distillation à la vapeur d’eau, l’eau chaude pénètre dans les tissus végétaux et dissout les parties d’HE présentes dans les cellules. Cette solution acqueuse diffuse à travers les parois cellulaires. Quant ces composés dissous dans l’eau chaude se trouvent à la surface, ils s’évaporent. Le mélange vapeur d’eau – HE passe ensuite à travers un condenseur où il se refroidit pour donner deux couches séparées d’huile et d’eau au niveau du récupérateur appelé gekt « essencier ».
  • 107. La distillation : principe de base Le principe de base, commun à tous les montages de production d’HE par entraînement à la vapeur d’eau, peut être résumé comme suit : * Une source de production de vapeur d’eau, * Un alambic pour le traitement du matériel végétal, * Un serpentin refroidissement plongé dans l’eau froide. * Un essencier ou est récupérée l’essence (HE) produite. Le système fonctionne de la manière suivante : la vapeur produite par le générateur de vapeur traverse la charge du matériel végétal, se charge des HE contenues dans la plante, avant de quitter l’alambic par la conduite menant vers le système de refroidissement où la vapeur d’eau chargée d’HE est condensée. La phase liquide arrive dans l’essencier où l’huile essentielle se sépare de l’eau et décante à la surface de l’eau.
  • 108.
  • 109. On distingue généralement trois techniques de base pour l’extraction des HE. Elles diffèrent essentiellement par le degré de contact entre le matériel végétal et l’eau : ces techniques : 1- l’hydrodistillation 2- la vapo-hydrodistillation 3- la distillation à la vapeur directe produite séparément. Hydrodistillation Dans cette méthode, le matériel végétal à distiller est immergé dans l’eau bouillante. On réalise le chauffage de l’alambic soit directement (alambic à feu nu), soit indirectement par l’envoi dans cette dernière d’une vapeur surchauffée produite séparément (Figure….). Vapo-hydrodistillation Dans cette technique, le matériel végétal est supporté par un grillage situé à une distance adéquate au dessus du fond de l’alambic. La partie inférieure de l’alambic est remplie d’eau chauffée jusqu’à ébullition afin de produire une vapeur saturée (Figure….). Distillation à la vapeur directe produite séparément La vapeur d’eau saturée ou surchauffée introduite dans l’alambic, généralement par le fond et traverse directement le végétal (Figure ….).
  • 110.
  • 111. Légende 1- eau ; 2- matériel végétal ; 3- tôle perforée ; 4- couvercle ; 5- vapeur surchauffée ; 6- vers le condenseur ; 7- condensât de vapeur ; 8- purge.
  • 112.
  • 113. Les absolues Les concrètes qu’on vient de décrire ne sont jamais utilisées en l’état. Elles comportent trop de produits sans parfums et sans intérêts aromatiques. Leurs couleurs (généralement vert- foncé à noires) ainsi que leurs solubilités et stabilités physiques dans les solutions hydroalcooliques rendent leurs utilisations industrielles (parfumerie, savonnerie, cosmétique, industrie des arômes) impossibles. Certains constituants de ces produits, en agissant comme pro-oxydants, peuvent jouer un rôle néfaste dans la stabilité chimique des substances aromatisantes. Pour ces diverses raisons, les concrètes sont fractionnées par solubilisation dans une solution hydroalcoolique. En effet, les concrètes mises en solution dans un milieu alcoolique et à froid laisse précipiter les cires, les résines et diverses substances hydrophobes à poids moléculaires relativement élevés. Les substances odoriférantes et à intérêts aromatiques restent solubles dans le milieu. Après filtration et concentration du filtrat par évaporation sous vide, on élimine l’eau et l’éthanol et on obtient un extrait aromatique, utilisable par les industriels et les formulateurs, appelé une "absolue".
  • 115. Les composés d’arômes de part leurs propriétés physicochimiques sont des molécules instables et sensibles dont l’utilisation directe est difficile en aromatisation. Une étape de formulation est souvent nécessaire : l’encapsulation, qui utilise les propriétés filmogènes, absorbantes et ou émulsifiantes de macromolécules pour piéger ou enrober des composés sensibles dans une microcapsule, est une technologie de plus en plus utilisée et qui répond à plusieurs attentes. L’objectif principal de l’encapsulation est d’établir une barrière entre la substance active et son milieu environnant. Cette barrière permet une protection contre l’oxygène, l’eau, la lumière ou la chaleur et de minimiser les interactions entre le composé à protéger et les ingrédients de la matrice alimentaire. L’encapsulation permet de transformer des produits liquides en poudre afin de résoudre les problèmes liés au stockage, à la conservation, et à la commodité d’emploi. Elle assure aussi une libération contrôlée des principes actifs. Ainsi, au cours des opérations de cuisson, extrusion ou friture, les pertes aromatiques au cours de process sont complexes à gérer et obligent souvent à des surdosages importants pour apporter au produit fini la bonne balance aromatique.
  • 116. L’encapsulation regroupe l’ensemble des technologies permettant la préparation de microparticules individualisées, constituées d’un matériau enrobant contenant un principe actif. L’encapsulation est utilisée dans les domaines pharmaceutique, chimique, cosmétique, agroalimentaire et dans les industries de l'imprimerie (Augustin et al., 2001 ; Heinzen, 2002). Dans le domaine alimentaire, les composés aromatiques et les oléorésines, les vitamines, les colorants, et les enzymes ont été encapsulés (Dziezak, 1988 ; Jackson & Lie, 1991 ; Shahidi & Han, 1993). L’encapsulation des composés volatils comporte deux étapes : la 1ère étape est l’émulsification de l’arôme en présence des matériaux d’enrobage tels qu'un polysaccharide ou une protéine. La seconde étape consiste à sécher ou refroidir l’émulsion. Les microparticules obtenues présentent deux types de morphologies soit une microcapsule, soit une microsphère.
  • 117. Pour les microparticules du type réservoir, le composé aromatique est contenu dans un cœur liquide ou semi-liquide. Il est isolé de l’environnement par une membrane polymérique. Ce type de structure conduit à la production de microcapsules. - Dans les systèmes matriciels, le composé est dispersé sous forme de gouttelettes ou de particules dans une matrice polymérique. Ils permettent la production de microsphères ou microbilles. L'objectif de l’encapsulation est, de protéger l’arôme contre les effets indésirables du milieu environnant tels que la lumière et/ou l'oxydation, minimiser les interactions entre les molécules aromatiques et les ingrédients de la matrice alimentaire tels que les protéines, les hydrates de carbone et les lipides, et cibler leur lieu d’action ou encore contrôler leur libération (Reineccius, 1991;Tari & Singhal, 2002).
  • 118. II. Matériaux d’encapsulation Le composé aromatique à protéger est piégé ou enrobé dans une membrane qui l’isole du milieu extérieur. La taille de la microparticule formée peut changer de quelques millimètres à moins d'un micromètre (Crouzet, 1998). Dans de tel système, le principe actif peut être entouré par une membrane d'épaisseur uniforme ou non uniforme. Il existe un nombre limité de méthodes d'encapsulation (Versic, 1988), mais une énorme gamme de différents matériaux peut être employée comprenant des protéines, des hydrates de carbone, des lipides, des gommes et de la cellulose (Brazel, 1999). On peut trouver un ou plusieurs types de matériaux d’encapsulation. En agroalimentaire, le choix des matériaux est lié à des conditions. En effet, les polymères doivent appartenir à une liste positive d’autorisation, être approuvés par le F.D.A. (USA) ou E.F.S.A. (Europe), comestibles, non réactifs et souvent sans goût particulier. De plus, le passage à une production industrielle implique un coût modéré. Chaque groupe de matériaux a des avantages et des inconvénients. Pour cette raison, beaucoup de polymères d’enrobage sont des formulations composées de plusieurs matériaux.
  • 119. Le choix de ces polymères dépend d'un certain nombre de facteurs liés aux objectifs et aux conditions d’utilisation du produit; à la nature du polymère; au procédé d'encapsulation, au coût d’utilisation (Amrita et al., 1999). Pour l'encapsulation des composés aromatiques, le polymère d’encapsulation doit satisfaire certaines exigences telles que : la non réactivité avec le principe actif; présenter une forme facile à manipuler, avoir une faible viscosité à des concentrations élevées afin de permettre une élimination complète du solvant pour les processus ayant besoin d'une phase de desolvatation; apporter à la substance active une protection maximale contre les facteurs externes indésirables; assurer des bonnes propriétés d'émulsification; et avoir un comportement efficace de redispersion afin d’assurer une libération contrôlée de l’arôme (Trubiano & Lacourse, 1988 ; Shahidi & Han, 1993).
  • 120. Une bonne connaissance des interactions physico-chimiques qui peuvent être produites entre les composés aromatiques et les ingrédients de la matrice alimentaire telles que les lipides (Solms et al., 1973 ; Maier, 1975), les polysaccharides (Langourieux & Crouzet, 1994) et les protéines (Kinsella & Damadoran, 1980 ; O'Neill, 1996), est exigée pour contrôler l’aromatisation des aliments. Les supports utilisés pour l’encapsulation des arômes apportent diverses propriétés : - pouvoir filmogène, qui permet de former un film qui attribue aux capsules une fonction barrière aux composés d’arômes, à l’oxygène, à la lumière et à l’humidité ; - pouvoir émulsifiant, qui favorise une dispersion optimale du principe actif dans la matrice.
  • 121. Analyse des extraits aromatiques
  • 122. Techniques d’analyse des huiles essentielles: 1- Caractéristiques organoleptiques : L'aspect, la couleur, l'odeur d'une HE seront déterminés afin de pouvoir apprécier la qualité, et émettre un avis, tant sur le plan économique que scientifique
  • 123. Techniques d’analyse des huiles essentielles: 2- Caractéristiques physiques : Les HE sont généralement liquides à la température ordinaire, d'odeur aromatique, rarement colorées quand elles sont fraîches. Elles sont volatiles et entraînables par la vapeur d'eau. Très solubles dans l'eau, elles lui communiquent leur odeur. Elles sont solubles dans l'alcool, l'éther, la plupart des solvants organiques et des huiles fixes.
  • 124. Indices physico-chimiques Au début, pour caractériser les HE, on détermine les indices suivants : la densité indice de réfraction déviation polarimétrique solubilité dans l’éthanol (pour voir si le produit peut être ajouté dans les parfums) indice d’acide indice de peroxyde indice d’esters indice de phénols.
  • 125. Techniques d’analyse des huiles essentielles: • Chromatographie en phase gazeuse (CPG) : est une méthode de séparation des composés gazeux ou susceptibles d'être vaporisés par chauffage sans décomposition dans l’injecteur. C'est une chromatographie d'élution, car les substances parcourent la totalité de la
  • 126. Techniques d’analyse des huiles essentielles: • Instrumentation : Dans la configuration la plus classique, le chromatographe est équipé d'un injecteur diviseur, d'une colonne capillaire et d'un détecteur à ionisation de flamme. Les données sont traitées par un système informatique.
  • 127. Techniques d’analyse des huiles essentielles: • L'injecteur : Le système d'injection permet l'évaporation et le transfert dans la colonne des échantillons. Parmi les injecteurs classiques, l'injecteur diviseur est le plus utilisé dans le cas d'échantillon en solution.
  • 128. Techniques d’analyse des huiles essentielles: • La colonne : Deux grands types de colonnes sont employés à l'heure actuelle : les colonnes remplies et les colonnes capillaires.
  • 129. Techniques d’analyse des huiles essentielles: • Le détecteur :Le détecteur est un appareil de mesure physico-chimique qui doit donner un signal au passage de chaque constituant, sans interaction avec le gaz vecteur.
  • 130. Techniques d’analyse des huiles essentielles: Le Chromatogramme est le résultat de l'analyse permettant de dénombrer les constituants de l'huile essentielle et de les identifier.
  • 131. Techniques d’analyse des huiles essentielles: indices de Kovats : IK est calculé à partir des temps de rétention fournis par les chromatogrammes de l'HE totale et du mélange HE - paraffines normales. L'indice de Kovats IK d'un produit inconnu x est donné par la formule suivante en programmation de température n : nombre d'atomes de carbone de la paraffine éluée avant le produit inconnu x tR(x) : temps de rétention réduit du produit inconnu x tR(n) : temps de rétention réduit de la paraffine normale à n atomes de carbone éluée avant le produit x tR(n+1) : temps de rétention réduit de la paraffine normale à n+1 atomes de carbone éluée après le produit x.
  • 132. Techniques d’analyse des huiles essentielles: • 4-2 Chromatographie en phase gazeuse couplée au spectromètre de masse : La spectrométrie de masse est une technique de détection extrêmement sensible qui permet de déterminer des structures moléculaires. Elle permet de déterminer la masse moléculaire, de corréler le spectre d'un composé avec sa structure, d'expliquer des mécanismes de ruptures de liaisons, de trouver les facteurs rendant plus ou moins probable la formation de
  • 133. Figure 2. Modélisation du couplage chromatographie en phase gazeuse / spectrométrie de masse. appareillage introduction Couplage CG/SM Analyse quantitative Analyse qualitative
  • 134. Chaque constituant est caractérisé par son indice de rétention et les ions caractéristiques qu’il produit Il suffit d’enregistrer le courant ionique à une masse caractéristique de la substance à doser La surface du pic obtenu par enregistrement de l’intensité de l’ion à m/e qui le caractérise, est proportionnelle à la quantité de cette substance. En utilisant un standard interne, on mesure la concentration des substances après avoir déterminé leur coefficient de réponse par rapport à ce standard. appareillage introduction Couplage CG/SM Analyse quantitative Analyse qualitative
  • 135. En enregistrant le courant ionique total en fonction du temps au cours d’une analyse par CGP-SM, on obtient une présentation graphique où chaque pic correspond généralement à une substance pure. appareillage introduction Couplage CG/SM Analyse quantitative Analyse qualitative