Evolution de la valeur nutritionnelle des fruits
et légumes lors de leur transformation
David PAGE
UMR Sécurité et Qualitédes Produits d’Origine Végétale
Angers – 14 et 15 Janvier 2013
Pourquoi transformer les fruits et légumes ?Les fruits sont des organismes vivants qui évoluent vite
Temps
Concentrations
Récolte Consommation
Stockage
Préparation
Frais
(D’après Renard CMGC, 2007)
Pourquoi transformer les fruits et légumes ?Des transformations qui stabilisent les produits
Temps
Concentrations
Récolte Consommation
Stabilisation
Stockage
Préparation
Frais
Transformé
(D’après Renard CMGC, 2007)
Les apports nutritionnels des F&L
0%
10%
20%
30%
40%
50%
60%
70%
80%
90%
100%
NRJ
Fibr
e
Bêta
car
Vit B1
Vit B2
Vit b3
Vit b5
Vit B6
Vit b9
Vit
B12
Vit
C
Vit E
Cal
cium
Pho
spho
reP
otas
sium Fe
rM
agnes
ium
Zinc
Cui
vre
Po
urc
en
tag
e, %
HOMMES FEMMES
Contributions (en %) des fruits et légumes à l'apport journalier de chaque nutriment
Echantillon de 536 hommes et 665 femmes âgés de 18 à 75 ans, issu de l'étude INCA 1999
Fibres
β-carotène
Folates
Vit. C
K
Fruites et légumes transformésQuels éléments pour quels produits…
• Les 3 principales molécules concernées
– 3 vitamines: folates, vitamine C, β-carotène
– Fibres alimentaires
– Minéraux et eau
• Les produits
– 1ére et 4éme gamme: conservation d’un végétal vivant
– 2éme et 5éme gamme: conservation après stabilisation
– 3éme gamme: conservation en froid négatif
– Jus, produits séchés….
6
La transformation induit des modifications Pourquoi des variations?
• Poursuite du métabolisme (ana / catabolisme)– Maturation / sénescence
– Interaction avec le stade de récolte
• Parage– Concentrations plus élevées dans les parties externes
• Lessivage– Etapes de lavage (après découpe)
– Cuissons avec liquide porteur
• Dégradations enzymatiques– Oxydation enzymatique
• Dégradations thermiques– Couple temps / température
7
Maturation et stockageInfluence sur la teneur en caroténoïdes
II IV VI
β caroténe
lycopène
mg/kg mf
Stades de maturation
Tomate cerise
Stockage
Tomate cerise
0
50
100
150
200
250
0
50
100
150
200
250
0 1 2 3
Durée de stockage (semaine)
Slimestad & Verheul, 2005
20°
12°
4°
8
Niveaux de perte à la cuissonUne grande variabilité de résultats
Blanchiment
Cuisson eau
Cuisson vapeur
Microonde
Surgélation
(jusqu’à consommation)
Friture
Vit C
10-30%
20-50%
10-30%
20-40%
<50%
<20%
Folates
30-90%
20-80%
0-30%
0-30%
Caroténoides
-10 – 10%
10-60% (2h)
10-20%
<10%
50%
Trois points clés à propos de qualité…
des produits à base de fruits et légumes transformés
• Importance de tenir compte de l’état initial des
produits que l’on transforme:
vers plus d’intégration des productions pour la transformation
• La dégradation thermique n’est pas le seul
facteur prédominant de perte nutritionnelle
Cas des folates : vers des procédés mieux adaptés aux produits
• La teneur en molécules bioactives n’est pas seule
synonyme de qualité :
notion de bioaccéssibilité
Des filières pour la transformationVers plus d’intégration de la production *
• Evolution de la valeur nutritionnelle d’une
préparation de tomate en fonction du mode
de récolte et du mode de transformation
*Projet ANR: Flonudep 2009-2013
Plan expérimental
3 méthodes de récoltes
Récolte
Mécanique Intactes
Tomates
Abimées
Trois méthodes de récoltes
Transport en caisse
(évite la compression)
Récolte à la main
Récolte à la main
Intactes
Trois méthodes de récoltes
Abimées Artificiellement
Une chute de 3m à travers un tube vertical jusque sur un plateau inox
Suivit d’un stockage durant 24h à 20°C
Récolte à la main
Abimées standard (transport)
Intactes Abimées
Trois méthodes de récoltes
Stockage (24h à 25°C)
Récolte Mecanique
Récolte méchanique en même temps dans le même champs
Transport : 50 km – Camion bennes
Echantillonnage dans le canal de déchargement
Stockage (24h – 20°C)
Récolte à la main Récolte mécanique
Transport(50 km - Bennes)
Abimées standard (transport)
Intactes Abimées Mécanique
Trois méthodes de récoltes
Stockage(24h - 25°C)
Material and methods
3 méthodes de récoltes
2 traitements
Récolte
Mécanique Intactes
Tomates
Abimées
Hot break Cold break
Hot break treatment
Rapide concassage dans un broyeur à marteau
Juste au dessus d’un convecteur tubulaire préchauffé
Chauffage Immediat
à 95°C
Broyage et tamisage
Durée du procédé: 20 min
Cold break treatment
Broyage et tamisage
Maceration
(30 min – 25°C)Chauffage progressif à 95°C
(20 min)
Durée du procédé: 55 min
Material and methods
3 méthodes de récoltes
2 traitements
2 Produits
Récolte
Mécanique Intactes
Tomates
Abimées
Hot break Cold break
Puree Concentré
Pasteurisation
Deux produits
Purées (5° Brix)
Pasteurisation(110°C – 20 min)
Concentrés (20° Brix)
(à 40°C, Evaporation sous vide)
Evolution de la valeur nutritionnelle
• Macro-élements
– (fibers, acides organiques et sucres)
• Vitamin C
• Carotenoids
– (contenu et bioaccessibilité du lycopene)
Macro-élements : Teneur en fibres
Methodes de récoltes
(tomates fraiches )
0
5
10
15
20
25
30
35
Intact Buised Mechanical
A.I.M.(% w/w)
0
5
10
15
20
25
30
35
Fresh Cold Break Hot Break
A.I.M.
(% w/w)
Effet Traitements
(Sur purées)
Fresh
Hot Break
Cold Break
0
5
10
15
20
25
a Intact b Bruised c MechanicalIntact Bruised Mechanical
Macro-elements : sucres et acides
0
20
40
60
80
100
120
140
a Intact c Mechanic b Bruised
Glucose(g/100g DM)
Citric Acid(g/100g DM)
Intact Bruised Mechanical
Fresh
Hot Break
Cold Break
Carotenoids : Teneur en Lycopene
Lycopene (mg/g FM)
Harvesting Methods
(Fresh tomatoes)
+
Pasteurization
*
0
0,02
0,04
0,06
0,08
0,1
0,12
Fresh Treatment Pasteurization Concentration
Lycopene (mg/g FM)
0
0,02
0,04
0,06
0,08
0,1
0,12
Intact Bruised Mechanical
Fresh
Hot Break
Cold Break
Effet Traitements
(Sur purées)
Methodes de récoltes
(tomates fraiches )
Teneur en Vitamine C
0
1
2
3
4
5
6
Intact Bruised Mechanical
0
1
2
3
4
5
6
Fresh Treatment Pasteurization Concentration
Vitamin C(mg/g DM)
Vitamin C(mg/g DM)
Treatment Effects
(Purees)
+
Pasteurization
**
*
**
Fresh
Hot Break
Cold Break
Methodes de récoltes
(tomates fraiches )
Trois point clés à propos de qualité…
des produits à base de fruits et légumes transformés
• Importance de tenir compte de l’état initial des
produits que l’on transforme:
vers plus d’intégration des productions pour la transformation
• La dégradation thermique n’est pas le seul
facteur prédominant de perte nutritionnelle
Cas des folates : vers des procédés mieux adaptés aux produits
• La teneur en molécules bioactives n’est pas seule
synonyme de qualité :
notion de bioaccéssibilité
La perte de valeur nutritionnelle durant le
procédé n’est pas forcement due à la
dégradation thermique
• Farceurs influençant la pertes de folates le
long d’une chaine de transformation
industrielle de haricots vert et d’épinards.
Thèse de Nicolas Delchier 2012
•vitamine B9, hydrosoluble
• Structure tripartie
Les folates
Noyau ptéridine Acide para-aminobenzoïque
Queue polyglutamate
Nicolas Delchier 2012
Sources:
40 % Proviennent des F&V
Epinard: 1.9 mg/kg
Haricots verts: 0.7 mg/kg
Les folates
Nicolas Delchier 2012
Apports journalier recommandés:
Hommes: 330 µg/jour
Femmes: 300 µg/jour
Femmes enceintes: 400 µg/jour
Les folates
Nicolas Delchier 2012
Sources:
40 % Proviennent des F&V
Epinard: 1.9 mg/kg
Haricots verts: 0.7 mg/kg
function biologique:
Synthèse d’ADN
et de Proteines
Apports journalier recommandés:
Hommes: 330 µg/jour
Femmes: 300 µg/jour
Femmes enceintes: 400 µg/jour
Les folates
Nicolas Delchier 2012
Sources:
40 % Proviennent des F&V
Epinard: 1.9 mg/kg
Haricots verts: 0.7 mg/kg
function biologique:
Synthèse d’ADN
et de Proteines
Apports journalier recommandés:
Hommes: 330 µg/jour
Femmes: 300 µg/jour
Femmes enceintes: 400 µg/jour
En cas de carence…
Défaut du tube neural
Maladies Cardiovasculaires
Les folates
Nicolas Delchier 2012
Sources:
40 % Proviennent des F&V
Epinard: 1.9 mg/kg
Haricots verts: 0.7 mg/kg
Identification des pertes au cours des traitements industriels
Echantillonnage ligne d’appertisation d’haricots verts (Aout 2010)
Matière première Suivi sur 24h
Blanchiment
Jutage
Lavage
Parage
Stérilisation
Aspersion
ImmersionP
P
P
P
Produit fini
0 0.1 0.2 0.3 0.60.4 0.5 0.7
Loss of 30%
a
a
a
a
b
Lavage
Tri
Transfert
Blanchiement
Addition du jus de couvrement
Stérilisation
mg/kg FW as 5-CH3H4folate-Glu1
No effect of
Blanching
= 20% Diffusion
= 10% Perte nette
Matière brute
Produit final
0
0,2
0,4
0,6
0,8
Frais Frozen Cans
Raw Boiled Liquid Raw LiquidBoiled Cans Liquid
Diffusion =
20 %
Equilibrium
Steamed
Amount equivalent 5-CH3H4folate-Glu1 mg/kg FW
mg/L for liquids
Identification des pertes durant la préparation domestique : haricots verts
(Delchier et al. 2012, LWT)
0
0,2
0,4
0,6
0,8
Frais Congelé
Raw Boiled Liquid Steamed Raw LiquidBoiled Cans Liquid
Diffusion =
20 %
Equilibrium
No effect
Amount equivalent 5-CH3H4folate-Glu1 mg/kg FW
mg/L for liquids
(Delchier et al. 2012, LWT)
Identification des pertes durant la préparation domestique
0
0,2
0,4
0,6
0,8
Fresh Frozen Boites
Raw Boiled Liquid Steamed Raw LiquidBoiled Cans Liquid
Diffusion =
20 %
Equilibrium
No effect
17
Amount equivalent 5-CH3H4folate-Glu1 mg/kg FW
mg/L for liquids
Identification des pertes durant la préparation domestique : haricots verts
Frais Congelés Boites
Equilibre
Raw Boiled Liquid Steamed Raw LiquidBoiled Cans Liquid
Diffusion
= 25 %
Pertes nettes = 23%
Diffusion = 50 %
0
0,5
1
1,5
2
2,5
16
Amount equivalent 5-CH3H4folate-Glu1 mg/kg FW
mg/L for liquids
Identification des pertes durant la préparation domestique : Epinards
Liqui
d
Raw Boiled Steamed Raw LiquidBoiled Cans Liquid0
0,5
1
1,5
2 Epinards
0
0,2
0,4
0,6
0,8
Raw Boiled Liquid Steamed Raw LiquidBoiled Cans Liquid
Haricots verts
17
Amount equivalent 5-CH3H4folate-Glu1 mg/kg FW
mg/L for liquids
Haricots vert et épinard : deux structures et deux diffusivités associées
Impact du tissus végétal
sur les phénomènes de
diffusion
Trois point clés de la qualité…
des produits à base de fruits et légumes transformés
• Importance de tenir compte de l’état initial des
produits que l’on transforme:
vers plus d’intégration des productions pour la transformation
• La dégradation thermique n’est pas le seul
facteur prédominant de perte nutritionnelle
Cas des folates : vers des procédés mieux adaptés aux produits
• La teneur en molécules bioactives n’est pas seule
synonyme de qualité :
notion de bioaccéssibilité
Caroténoïdes libérés de la matrice
Emulsion
Micelles mixtes
lymphe
Sang
• Ingestion
Digestion des caroténoïdes
Le procédé de fabrication : Le procédé de fabrication : Le procédé de fabrication : Le procédé de fabrication : traitements thermiques, broyagestraitements thermiques, broyagestraitements thermiques, broyagestraitements thermiques, broyages
La mastication : broyage, enzymes..La mastication : broyage, enzymes..La mastication : broyage, enzymes..La mastication : broyage, enzymes..
dans l’estomac, incorporant les caroténoïdesdans l’estomac, incorporant les caroténoïdesdans l’estomac, incorporant les caroténoïdesdans l’estomac, incorporant les caroténoïdes
formées par l’action de sels biliairesformées par l’action de sels biliairesformées par l’action de sels biliairesformées par l’action de sels biliaires
Présence de Présence de Présence de Présence de protéine de protéine de protéine de protéine de transport (SRtransport (SRtransport (SRtransport (SR----BI)BI)BI)BI)
Transport à travers la membrane
1
2
3
4
Bioaccessibilité des caroténoïdes
La proportion qui quitte la matrice alimentaire et va rejoindre la
phase lipidique du bol stomacal : un model simple d’évaluation
Forte influence du procédé
0
10
20
30
40
50
60
Fresh Treatment Pasteurization Concentration
Fresh
Hot Break
Cold Break
******
*
Cas d’un micro-constituant hydrophile : LA bioaccessibilité des procyanidines est gérée par les interactions avec
la paroi : rôle de la décompartimentation
Parois
ProcyanidinesDestruction des membranes
Décompartimentation
Procédés thermiquesou mécaniques
Enzymes
Interactions procyanidines/parois
Ingestion des
complexes
Métabilisation
Conclusions et Perspectives de recherches
• Vers une meilleure intégrations de matières premières de qualité: des F&L dédiés à la transformation
• Il existe de nombreux mécanismes de perte des molécules nutritionnellement actives: la dégradation thermique n’est pas la seule source
• Contenu n’est pas forcement identique à qualité : il faut tenir compte de la bioaccéssibilité.
• Comprendre la décompartimentation cellulaire pour mieux maitriser la réactivité des matrices fruits: un enjeu pour les industriels.