Étude et modélisation d'un traitement thermique suivi d'un conditionnement (température, aw et CO2) pour la maîtrise de la flore fongique d’altération des dattes à humidité intermédiaire

par Amine Belbahi

Thèse de doctorat en APAB - Agroressources, Procédés, Aliments, Bioproduits

Sous la direction de Philippe Bohuon.


  • Résumé

    La datte Deglet-Nour est traditionnellement récoltée et consommée au stade de maturité complet Tamar caractérisée par une faible activité en eau (aw< 0,76). Cette datte est stable dans des conditions ambiantes. En revanche, à un stade de maturité précoce (Routab), la Deglet-Nour est intéressante sur le plan organoleptique, mais susceptible de développement microbien en raison de son activité en eau intermédiaire (aw = 0,80−0,85). Ce travail s'est intéressé à d'une part, réduire la charge microbienne initiale des dattes par une opération de traitement thermique de surface post-récolte, puis d'autre part, à prolonger la durée de vie des dattes en inhibant le développement fongique par l'effet (seul ou combiné) de trois facteurs environnementaux que sont la température, l'aw et l'atmosphère enrichie en CO2 (emballage sous atmosphère modifiée). Les souches fongiques présentent à la surface des dattes ont été isolées et identifiées sur des dattes collectées dans trois régions du sud algérien ; il s'agit d'Aspergillus niger, d'Alternaria alternata et de Candida apicola. La charge fongique varie entre 2,4 et 5,8 10^2 UFC/g et est localisée uniquement à la surface des dattes. Un modèle d'inactivation thermique des souches a été développé. La thermosensibilité des souches a été évaluée avec un D_50 de 2,3 ± 0,4 min et 22,1 ± 2,1 min, pour C. apicola et Asp. niger respectivement. Les valeurs de sont 9,4 ± 2,6°C et 9,6 ± 0,1°C, pour C. apicola et Asp. niger, respectivement. Ce modèle cinétique a été validé en condition de traitement thermique instationnaire. Un modèle numérique de transfert d'énergie en 2D axisymétrique a été conçu et résolu par la méthode des éléments finis. Il prend notamment en compte, les diverses parties d'une datte (pulpe, lame d'air, noyau) et permet d'estimer la réduction de charge des levures et l'impact sur la qualité. Ces informations ont permis de rationaliser les barèmes de pasteurisation en surface des dattes tout en limitant le brunissement non-enzymatique. Les effets de la température (10−40°C), de l'aw (0,993−0,818) et de la concentration en CO2 (9,4−55,1%, v/v) sur les vitesses de croissance des deux souches ont été quantifiées et modélisées par un modèle primaire linéaire à deux phases et le modèle secondaire du γ-concept. Il inclue les interactions entre l'aw et le CO2. Les limites de croissance/non-croissance ont été prédites par une approche déterministe, et l'évaluation de la performance du modèle a été menée sur une pâte de datte. Asp. niger manifeste une plus grande vitesse de croissance et tolérance aux faible aw que Alt. alternata, tandis que Alt. alternata est plus tolérantes aux fortes concentrations en CO2 et aux basses températures (respectivement pour Asp. niger et Alt. alternata : µ_opt = 28,6 et 12,1 mm jour^–1 ; aw_min= 0,786 et 0,808 ; CO2_max= 79,8 et 95,1% ; T_min = 4,4°C et 1,6°C). Le modèle γ-concept surestime les vitesses de croissance sur la pâte de datte, en revanche le modèle reste optimiste avec des prédictions conservatrices. Cette étude a mis en évidence l'intérêt d'un traitement thermique pour pasteuriser la surface des dattes tout en limitant le brunissement non-enzymatique ; de plus l'effet inhibiteur CO2 sur la croissance des deux moisissures est très efficace et un conditionnement enrichi en CO2 semble pertinent pour la conservation de ces dattes immatures.

  • Titre traduit

    Study and modeling of heat treatment followed by preservation (temperature, CO2 and aw) to control fungal spoilage of intermediate-moisture dates


  • Résumé

    The Deglet-Nour date is traditionally harvested and consumed at full ripeness stage (Tamar) characterized by a reduced water activity (aw<0.76). This date is stable under ambient storage conditions. In contrast, unripe Deglet-Nour (Routab stage) has interesting organoleptic properties, but is prone to microbial contamination due to its intermediate water activity levels (aw = 0.80−0.85). On the one hand, this work focused on the reduction of the initial microbial load by post-harvest surface heat treatment operation and, on the other hand, extending the shelf life of the dates by the inhibition of fungal growth using three environmental factors: temperature, aw and CO2-enriched atmosphere (modified atmosphere packaging). The fungal strains initially present on the Deglet-Nour dates surface were isolated from three districts in Algeria (Biskra, Tolga and Doucen). These strains were identified at the molecular level as Aspergillus niger, Alternaria alternata and Candida apicola. The fungal load ranged from 2.4 to 5.8 10^2 CFU/g. A thermal inactivation model for these strains was developed. Decimal reduction times at 50°C (D_50) were 22,1 ± 2,1 min and 2.3 ± 0.4 min for A. niger and C. apicola, respectively. The z-values were 9.6 ± 0.1°C and 9.4 ± 2.6°C for A. niger and C. apicola, respectively. This kinetic model was validated in unsteady heat treatment conditions. In parallel, a 2D axial-symmetric model of heat transfer was designed and solved by the finite element method. It takes into account the various sub-domains of date (pulp, air layer and pit) and assesses the yeast inactivation rate and the impact on quality. These data allowed for streamlining pasteurization schedules on dates surface. The effect of temperature (10−40°C), aw (0.993−0.818) and CO2 concentrations (9.4-55.1%, V/V) on the growth rates of Asp. niger and Alt. alternata have been quantified and modeled using the two-phase linear model and the γ-concept. The boundary between growth/no-growth was predicted using a deterministic approach and the model performance evaluation was conducted on pasteurized date past. A significant effect of the environmental factors on the growth of both strains has been found. Asp. niger displayed a faster growth rate and higher tolerance to low aw than Alt. alternata, which in turn proved more resistant to CO2 concentration and low temperature (respectively for Asp. niger and Alt. alternata: µ_opt = 28.6 and 12.1 mm day^–1; aw_min= 0.786 and 0.808; CO2_max= 79.8 and 95.1% ; T_min = 4.4°C and 1.6°C). The γ-concept model overestimated growth rates on date past; however, it is optimistic and provides somewhat conservative predictions. This study highlights the benefit of heat treatment to pasteurize dates surface while minimizing the color date degradation. In addition, the inhibitory effect of CO2 on the growth of both molds is very efficient, and CO2-enriched atmosphere seems relevant for the preservation of unripe dates.

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