Etude des interactions physico-chimiques qui influencent au cours du temps la qualité des crèmes dessert conservées à température ambiante : mise en place d'une technique de vieillissement accéléré

Identification of the physicochemical interactions which are affecting the quality of shelf-stable pudding during storage at room temperature : development of an accelerated aging test

• Auteur / Autrice : Anne-Laure Moufle
• Direction : Romdhane Karoui
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Ingénierie des Fonctions Biologiques
• Date : Soutenance le 21/12/2017
• Etablissement(s) : Artois
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de la matière, du rayonnement et de l'environnement (Villeneuve d'Ascq, Nord)
• Partenaire(s) de recherche : Entreprise : SAS Mont Blanc
• Jury : Président / Présidente : Stéphane Guilbert
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Romdhane Karoui, Christophe Blecker, Christine Chene, Mohammed Foukani
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Stéphane Guilbert, Christophe Blecker

Mots clés

Mots clés contrôlés

Essais accélérés (technologie)

Aliments -- Biotechnologie

Crèmes (desserts)

Mots clés libres

Crèmes dessert

Qualité

Vieillissement accéléré

Rhéologie

Fluorescence

Moyen infrarouge

Shelf-stable pudding

Quality

Accelerated aging

Rheology

Fluorescence

Mid-infrared

Résumé

En science des aliments, les tests de vieillissement accéléré appliqués aux produits « longue conservation » sont encore peu développés, notamment sur des produits fabriqués à l’échelle industrielle. Le vieillissement accéléré constitue pourtant un réel enjeu dans la course à l'innovation qui pousse les entreprises à réduire les cycles de développement et de lancement de nouveaux produits. L’objectif principal de la présente étude est donc de mettre en place, par une approche intégrée, une technique de vieillissement accéléré sur des produits du commerce : des crèmes dessert conditionnées en gourde qui se conservent plusieurs mois à température ambiante.La date de durabilité minimale (DDM) - 12 mois sur les crèmes dessert étudiées - dépend des modifications biochimiques, chimiques et physiques et ne repose pas sur des critères microbiologiques. La caractérisation biochimique/chimique et sensorielle des crèmes dessert à la fraise (pH acide) et à la vanille (pH neutre) a permis d’identifier les réactions qui contribuaient le plus à la dégradation de la qualité de ces produits : (i) la lipolyse à l’origine de défauts de flaveur de type rance/fromage ; et (ii) la réaction de Maillard responsable de l’apparition de notes de cuit. À cela s’ajoute une diminution de l’intensité aromatique des arômes fraise et vanille. Quant à la caractérisation physique de ces mêmes produits, celle-ci a montré que l’évolution des indices de consistance et d’écoulement dépendait de la recette.Des tests de vieillissement accéléré d’une durée de trois mois ont été développés : (i) un test unique pour simuler les changements de flaveur – stockage des produits à 32 °C ; et (ii) deux tests pour simuler les changements de texture – stockage des produits à 32 °C ou cycles de température entre 4°C et ~ 20 °C (sur la base d’un cycle par semaine) en fonction de la recette. Dans la pratique, pour mener un test de vieillissement sur un nouveau produit dont l’évolution est inconnue, il est nécessaire de placer les produits dans trois conditions de stockage pendant trois mois : (i) température ambiante ~ 20 °C - témoin ; (ii) 32 °C ; et (iii) cycles 4/~ 20 °C. Si l’indice de consistance augmente et/ou l’indice d’écoulement diminue au cours des trois mois à température ambiante, les cycles 4/~ 20 °C sont en mesure d’accélérer les changements de texture ; dans le cas contraire, c’est le test à 32 °C qui permet de mimer au mieux ces changements.Ces travaux ont aussi permis d’évaluer le potentiel des techniques spectroscopiques, rapides et non destructives, pour le suivi du vieillissement et/ou la mise en place d’un test de vieillissement accéléré des crèmes dessert. La spectroscopie de fluorescence est particulièrement adaptée pour sélectionner les tests de vieillissement accéléré adéquats aux crèmes dessert longue conservation en raison de son important pouvoir de discrimination et de la bonne reproductibilité des résultats d’un lot à l’autre. Cette technique apparait être beaucoup plus sensible que le moyen infrarouge.

In food science, the adoption of accelerated aging tests on shelf-stable products is still low, including among mass-produced food. However, in the race for innovation, accelerated aging has become a competitive advantage for companies by allowing them to reduce time-to-market of new products.The aim of this study was to develop, through an integrated approach, an accelerated aging test for shelf-stable pudding, packaged in flexibles pouches and stored at room temperature. The products studied had a shelf-life of 12 months, mostly limited by biochemical, chemical and physical changes rather than microbial changes. The biochemical/chemical and sensory characterization of strawberry (acid pH) and vanilla (neutral pH) pudding enabled the identification of the reactions contributing the most to the degradation in quality: (i) lipolysis causing rancid / cheese flavors; and (ii) Maillard reaction causing the appearance of cooked notes. Furthermore, a loss in strawberry or vanilla flavor intensity was observed. As for the physical characterization of these same products, it showed that the evolution of the consistency and flow behavior indexes was different according to the recipe.Three-months accelerated aging tests were developed: (i) one test to simulate changes in flavor – storage at 32 °C ; and (ii) two tests to simulate changes in texture – storage at 32 °C or under cycles of 4/~ 20 °C (one cycle per week) according to the recipe. Thus, accelerated aging tests should be conducted in new products development process by using three different storage conditions during three months: (i) room temperature ~ 20 °C ; (ii) 32 °C ; and (iii) cycles of 4/~ 20 °C. If the consistency index increase and/or the flow behavior index decrease over the three months period on samples stored at room temperature, cycles of 4/~ 20 °C is the suitable test to accelerate changes in texture; otherwise, the test at 32 °C should be used.This study also unleashed the potential of spectroscopic techniques which are rapid and nondestructive for monitoring the aging of shelf-stable pudding and/or the development of accelerated aging tests. Indeed, fluorescence spectroscopy, which is more sensitive than mid-infrared, is a better technology to identify the most suitable accelerated aging tests for shelf-stable pudding as it showed a high discrimination power and good results reproducibility from one batch to another.