Evolution de la valeur nutritionnelle des fruits et légumes lors de leur transformation David PAGE

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1 UMR Sécurité et Qualité des Produits d Origine Végétale Angers 14 et 15 Janvier 2013 Evolution de la valeur nutritionnelle des fruits et légumes lors de leur transformation David PAGE

2 Pourquoi transformer les fruits et légumes? Les fruits sont des organismes vivants qui évoluent vite Concentrations Stockage Frais Préparation Récolte (D après Renard CMGC, 2007) Temps Consommation

3 Pourquoi transformer les fruits et légumes? Des transformations qui stabilisent les produits Concentrations Stabilisation Stockage Transformé Frais Préparation Récolte (D après Renard CMGC, 2007) Temps Consommation

4 Les apports nutritionnels des F&L 100% 90% 80% 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 β-carotène HOMMES FEMMES Vit. C Pourcentage, % 70% Fibres 60% 50% 40% Folates K 30% 20% 10% 0% NRJ Fibre Bêta car Vit B1 Vit B2 Vit b3 Vit b5 Vit B6 Vit b9 Vit B12 Vit C Vit E Calcium Phosphore Potassium Fer Magnesium Zinc Cuivre

5 Fruites et légumes transformés Quels éléments pour quels produits Les 3 principales molécules concernées 3 vitamines: folates, vitamine C, β-carotène Fibres alimentaires Minéraux et eau Les produits 1 ér e et 4 éme gamme: conservation d un végétal vivant 2 éme et 5 éme gamme: conservation après stabilisation 3 éme 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 6

7 Maturation et stockage Influence sur la teneur en caroténoïdes Stades de maturation Tomate cerise Stockage Tomate cerise mg/kg mf β caroténe lycopène II IV VI Durée de stockage (semaine) 7 Slimestad & Verheul, 2005

8 Niveaux de perte à la cuisson Une grande variabilité de résultats Vit C Folates Caroténoides Blanchiment 10-30% 30-90% % Cuisson eau 20-50% 20-80% 10-60% (2h) Cuisson vapeur 10-30% 0-30% 10-20% Microonde 20-40% 0-30% <10% Surgélation (jusqu à consommation) Friture <50% <20% 50% 8

9 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 teneuren molécules bioactives n est pas seule synonyme de qualité : notion de bioaccéssibilité

10 Des filières pour la transformation Vers plus d intégration de la production* Evolution de la valeur nutritionnelle d une préparation de tomate en fonction du mode de récolte et du mode de transformation *Projet ANR: Flonudep

11 3 méthodes de récoltes Plan expérimental Intactes Tomates Abimées Récolte Mécanique

12 Récolte à la main Trois méthodes de récoltes Transport en caisse (évite la compression)

13 Trois méthodes de récoltes Récolte à la main Intactes

14 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

15 Trois méthodes de récoltes Récolte à la main Abimées standard (transport) Stockage (24h à 25 C) Intactes Abimées

16 Récolte Mecanique Récolte méchanique en même temps dans le même champs Stockage (24h 20 C) Transport : 50 km Camion bennes Echantillonnage dans le canal de déchargement

17 Trois méthodes de récoltes Récolte à la main Récolte mécanique Abimées standard (transport) Stockage (24h -25 C) Transport (50 km -Bennes) Intactes Abimées Mécanique

18 3 méthodes de récoltes Materialand methods Intactes Tomates Abimées Récolte Mécanique 2 traitements Hot break Cold break

19 Hot break treatment Rapide concassage dans un broyeur à marteau Juste au dessus d un convecteur tubulaire préchauffé Broyage et tamisage Chauffage Immediat à 95 C Durée du procédé: 20 min

20 Cold break treatment Broyage et tamisage Maceration (30 min 25 C) Chauffage progressif à 95 C (20 min) Durée du procédé: 55 min

21 3 méthodes de récoltes Materialand methods Intactes Tomates Abimées Récolte Mécanique 2 traitements Hot break Cold break 2 Produits Puree Concentré Pasteurisation

22 Deux produits Purées (5 Brix) Concentrés (20 Brix) (à 40 C, Evaporation sous vide) Pasteurisation (110 C 20 min)

23 Evolution de la valeur nutritionnelle Macro-élements (fibers, acides organiques et sucres) Vitamin C Carotenoids (contenu et bioaccessibilité du lycopene)

24 Macro-élements : Teneur en fibres Methodes de récoltes (tomates fraiches ) Effet Traitements (Sur purées) A.I.M. (% w/w) Intact Buised Mechanical A.I.M. (% w/w) Fresh Cold Break Hot Break Fresh Hot Break Cold Break

25 Macro-elements : sucres et acides a Intact Intact Glucose (g/100g DM) b Bruised c Mechanical Bruised Mechanical Citric Acid (g/100g DM) a Intact c Mechanic b Bruised Intact Bruised Mechanical Fresh Hot Break Cold Break

26 Carotenoids : Teneur en Lycopene Lycopene (mg/g FM) 0,12 Methodes Harvesting de Methods récoltes (tomates (Fresh tomatoes) fraiches ) Lycopene (mg/g FM) 0,12 Effet Traitements (Sur purées) 0,1 0,08 0,1 0,08 * 0,06 0,06 0,04 0,04 0,02 0,02 0 Fresh Hot Break Cold Break Intact Bruised Mechanical 0 Fresh Treatment Pasteurization Concentration + Pasteurization

27 Teneur en Vitamine C Vitamin C (mg/g DM) Methodes de récoltes (tomates fraiches ) ** Intact Bruised Mechanical Vitamin C (mg/g DM) Treatment Effects (Purees) ** Fresh Treatment Pasteurization Concentration + Pasteurization * Fresh Hot Break Cold Break

28 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

29 La perte de valeur nutritionnelle durant le procédé n est pas forcement due à la dégradation thermique Farceurs influençant la pertes de folatesle long d une chaine de transformation industrielle de haricots vert et d épinards. Thèse de Nicolas Delchier 2012

30 Lesfolates vitamine B9, hydrosoluble Structure tripartie Noyau ptéridine Acide para-aminobenzoïque Queue polyglutamate Nicolas Delchier 2012

31 Lesfolates Sources: 40 % Proviennent des F&V Epinard: 1.9 mg/kg Haricots verts: 0.7 mg/kg Nicolas Delchier 2012

32 Lesfolates Apports journalier recommandés: Hommes: 330 µg/jour Femmes: 300 µg/jour Femmes enceintes: 400 µg/jour Sources: 40 % Proviennent des F&V Epinard: 1.9 mg/kg Haricots verts: 0.7 mg/kg Nicolas Delchier 2012

33 Lesfolates Apports journalier recommandés: Hommes: 330 µg/jour Femmes: 300 µg/jour Femmes enceintes: 400 µg/jour Sources: 40 % Proviennent des F&V Epinard: 1.9 mg/kg Haricots verts: 0.7 mg/kg function biologique: Synthèse d ADN et de Proteines Nicolas Delchier 2012

34 Lesfolates Apports journalier recommandés: Hommes: 330 µg/jour Femmes: 300 µg/jour Femmes enceintes: 400 µg/jour Sources: 40 % Proviennent des F&V Epinard: 1.9 mg/kg Haricots verts: 0.7 mg/kg function biologique: Synthèse d ADN et de Proteines Nicolas Delchier 2012 En cas de carence Défaut du tube neural Maladies Cardiovasculaires

35 Identification des pertes au cours des traitements industriels Echantillonnage ligne d appertisation d haricots verts (Aout 2010) Matière première Suivi sur 24h Lavage Parage Blanchiment P P Aspersion Immersion Jutage Stérilisation P Produit fini P

36 Matière brute a Lavage Tri Transfert Blanchiement a a a Loss of 30% No effect of Blanching Addition du jus de couvrement Stérilisation b Produit final = 20% Diffusion = 10% Perte nette mg/kg FW as 5-CH 3 H 4 folate-glu1

37 Identification des pertes durant la préparation domestique : haricots verts Amount equivalent 5-CH 3 H 4 folate-glu1 mg/kg FW mg/l for liquids 0,8 0,6 0,4 Frais Frozen Cans Diffusion = 20 % Equilibrium 0,2 0 Raw Boiled Liquid Steamed Raw Boiled Liquid Cans Liquid (Delchier et al. 2012, LWT)

38 Identification des pertes durant la préparation domestique Amount equivalent 5-CH 3 H 4 folate-glu1 mg/kg FW mg/l for liquids 0,8 0,6 Frais No effect Congelé Diffusion = 20 % 0,4 Equilibrium 0,2 0 Raw Boiled Liquid Steamed Raw Boiled Liquid Cans Liquid (Delchier et al. 2012, LWT)

39 Identification des pertes durant la préparation domestique : haricots verts Amount equivalent 5-CH 3 H 4 folate-glu1 mg/kg FW mg/l for liquids 0,8 0,6 0,4 Fresh Frozen Boites No effect Diffusion = 20 % Equilibrium 0,2 0 Raw Boiled Liquid Steamed Raw Boiled Liquid Cans Liquid 17

40 Identification des pertes durant la préparation domestique : Epinards Amount equivalent 5-CH 3 H 4 folate-glu1 mg/kg FW mg/l for liquids 2,5 2 Frais Congelés Boites Pertes nettes = 23% 1,5 1 Diffusion = 25 % Diffusion = 50 % Equilibre 0,5 0 Raw Boiled Liquid Steamed Raw Boiled Liquid Cans Liquid 16

41 Haricots vert et épinard : deux structures et deux diffusivités associées Amount equivalent 5-CH 3 H 4 folate-glu1 mg/kg FW mg/l for liquids 2 Epinards 1,5 1 0,5 0 0,8 0,6 0,4 Raw Boiled Liqui Steamed Raw Boiled Liquid Cans Liquid d Haricots verts Impact du tissus végétal sur les phénomènes de diffusion 0,2 0 Raw Boiled Liquid Steamed Raw Boiled Liquid Cans Liquid 17

42 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

43 Digestion des caroténoïdes Ingestion 1 2 Caroténoïdes libérés de la matrice Emulsion Le procédé de fabrication : traitements thermiques, broyages La mastication : broyage, enzymes.. 3 dans l estomac, incorporant les caroténoïdes Micelles mixtes formées par l action de sels biliaires 4 Transport à travers la membrane lymphe Sang Présence de protéine de transport (SR-BI)

44 Bioaccessibilité des caroténoïdes La proportion qui quitte la matrice alimentaire et va rejoindre la phase lipidique du bol stomacal: un model simple d évaluation

45 Forte influence du procédé *** *** Fresh Hot Break Cold Break * Fresh Treatment Pasteurization Concentration

46 Cas d un micro-constituant hydrophile : LA bioaccessibilité des procyanidinesest gérée par les interactions avec la paroi : rôle de la décompartimentation Procyanidines Parois Enzymes Destruction des membranes Décompartimentation Procédés thermiques ou mécaniques Interactions procyanidines/parois Ingestion des complexes Métabilisation

47 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 cellulairepour mieux maitriser la réactivité des matrices fruits: un enjeu pour les industriels.