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Justine Nabineau BTSA ANABIOTEC Paul tonneau Session examen 2014 Corentin Dupas Cathie Bellion EPREUVE E7-2 M58 Analyse organoleptique et chimique du miel en fonction de son vieillissement, de son origine et de sa conservation. Epreuve E7-2 du M58 – Analyse organoleptique et chimique du miel en fonction de son vieillissement, de son origine et de sa conservation. 1/11

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Justine Nabineau BTSA ANABIOTECPaul tonneau Session examen 2014Corentin Dupas

Cathie Bellion

EPREUVE E7-2M58

Analyse organoleptique et chimique du miel en fonction deson vieillissement, de son origine et de sa conservation.

Epreuve E7-2 du M58 – Analyse organoleptique et chimique du miel en fonction de son vieillissement, de son origine et de sa conservation. 1/11

Introduction

En raison du coût du miel et de sa progressive raréfaction, il est légitime d'en effectuer desanalyses afin de détecter d'éventuelles fraudes pouvant être commises (ajout d'eau, de sucre ou d'unquelconque additif, labellisation injustifiée, contrefaçon, etc).De plus, le public étant aujourd'hui de plus en plus demandeur de qualité, et soucieux de sa santé, lesprofessionnels apicoles veulent s'attirer la confiance des consommateurs en prouvant que leur produitcorrespond aux critères d'exigence.

Des producteurs ont fait appel à nos services afin de leur fournir des résultats traitant du lien entrechauffage et concentration en hydroxy-méthyl-fulfural (HMF) de leur miel, qui sera comparé à d'autres issusde la grande distribution, ceci étant couplé à une analyse organoleptique d'un miel ayant subi un chauffage.

Ce projet a un intérêt particulier pour notre établissement, du à la mise en place d'un rucher école.Les analyses effectuées pourront nous renseigner sur le chauffage optimal à adopter qui jouera le moinssur la qualité du miel, lors de son conditionnement et de la mise en pots du miel, ainsi que sur latempérature de stockage.

Nous allons donc effectuer, deux analyses : la détermination de la concentration d'HMF contenudans les miels, par une méthode colorimétrique, puis une analyse sensorielle qui complétera l'étude, pourvoir l'influence du chauffage sur l'appréciation du goût par le consommateur.

Après avoir présenté les recherches bibliographiques, on sera en mesure de proposer unedémarche de mise en œuvre du projet répondant à la problématique :Quel est le lien entre le chauffage et le taux d'HMF, et sa conséquence au niveau organoleptique ?

Enfin on pourra délivrer des résultats et des réponses ainsi que des propositions d'amélioration.

I - Généralités

1 - Les abeilles :

Les abeilles sont des insectes producteurs de miel. Il en existe près de 950 espèces. La seulevivant en colonie étant l’Apis Melifera. Dans les ruche, on dénombre environ 50 000 abeilles dont une reine.Le rôle de la reine est de pondre des œufs du printemps à l'automne. Sa durée de vie est 4 à 5 ans. Lesautres abeilles, appelées « les ouvrières » ont une durée de vie plus courte qui est de quelques semaines.Dès leurs naissances et tout au long de leur vie, les ouvrières effectuent diverses tâches en fonction de leurâge (nettoyeuses, nourrices, ventileuses, bâtisseuses). La colonie a une zone de butinage qui s'étend à 3Km de la ruche, ce qui correspond à 2 826 Ha. Une colonie saine sera mieux protégée contre toutes lesattaques d'animaux et de maladies. La santé de l'abeille est une chose très complexe. On parle souvent del'action dévastatrice des pesticides, ce qui est vrai, mais la réduction de la biodiversité est un facteur toutaussi important. Ainsi les importations massives de races lointaines ont rendu nos abeilles très fragiles.Depuis une trentaine d’années, les populations d’abeilles diminuent en France. Ce déclin pourrait à termeengendrer de lourdes conséquences environnementales et économiques.

2 - Le miel :

Le miel est une substance sirupeuse et sucrée, plus ou moins épaisse, allant du jaune au marronselon son origine. Il est le produit du nectar des fleurs et du miellat (sécrété par les pucerons), récolté parles abeilles et transformé par les enzymes de leur estomac en glucose et en fructose. Le miel est avanttout la nourriture destinée aux abeilles. La riche teneur du miel en glucose lui permet de passer trèsrapidement dans le système circulatoire. Les différents types de miels sont définis par leurs caractéristiquessensorielles : la couleur, l’arôme, la saveur, la viscosité et la tendance plus ou moins marquée à cristalliserau cours du processus de conditionnement et de l'entreposage. La cristallisation du miel est signe d'unproduit de haute qualité. Les apiculteurs effectuent un chauffage du miel lors de la mise en pots pourfaciliter le coulage.

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Comme tout produit de consommation, il représente aujourd'hui un marché mondial qui risquecependant de connaître une phase de régression. En effet, entre 2004 et 2010, la production nationale demiel a diminuée de 28 %. La France a importé sur la même période 25 500 t de miel (hausse de 49 %) et aexporté 4 000 t.

3 - Composition du miel :

Tout comme sa fabrication, la composition du miel est assez complexe. Elle varie en fonction de sonlieu de production, de son origine florale, et de son conditionnement. En général les principaux éléments desa composition sont l'eau, les glucides 80 %, les protides moins de 1 %, des acides organiques enmoyenne 0,3 % et des sels minéraux 0,2 %. Certains composants sont présents en infime quantitéecomme les vitamines, les enzymes (l’invertase, l’amylase et la gluco-oxydase), des antibiotiques naturelsainsi que des substances aromatiques.

L'appréciation de la qualité du miel par le consommateur se fait principalement par dégustation.Cependant pour appliquer une réglementation sur le produit, un moyen de contrôle quantitatif doit êtreutilisé. Le principal critère mesurable de la qualité du miel est la concentration en hydroxyméthylfurfural(HMF). Cet important facteur relatif à la qualité du miel est un indicateur pour la fraîcheur et le sur-chauffage. Le miel brut ne contient pratiquement pas d'HMF. Cependant sa teneur augmente au cours dustockage en fonction de la température. Il provient d'une dégradation lente du fructose, lequel en milieuacide se décompose et perd trois molécules d'eau, ce qui est probablement un processus auto catalytique.Le taux de HMF peut fournir toutes les informations nécessaires concernant l'exposition à la chaleur den'importe quel miel. C'est un révélateur de dégradation du produit.

Pour la santé, l'ingestion d'un miel à concentration élevée de HMF (40 ou 80 mg/kg) ne présentepas de risques. Par contre, un miel qui possède une concentration d'HMF aussi élevée est un mieldénaturé. A l'état frais, le miel contient plusieurs composés aromatiques qui lui donnent un goût typique,étant donné que ses composés sont très volatiles, un miel soumis à un mauvais traitement subira unealtération du goût.

Décret n°2003-587 du 30 juin 2003 pris pour l'application de l'article L. 214-1 du code de laconsommation en ce qui concerne le miel.

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II - Présentation du co ntexte du projet :1 - Contacts avec les partenaires :

Partenaires/contacts :

Coordonnées : Dateentrevue :

Objectifs : Conclusion :

M. Gilles PIEDEBOUT

[email protected]

20 novembre 2013

Informations sur le projet et miels

Cibler le projet

M. Max MORE 09140 Seix05 61 66 95 05

Janvier 2014

Obtenir des miel et peut-être un rendez-vous

Accord pour 2 miels

M. J.P MAHA & Mme R. RUCK

85420 Maillezais0251872125

Obtenir des miels 2 miels analyse sensorielle (1 Kg)

M. Jacques EYMERY

Formateur apiculteur

[email protected]

02 51 51 73 85

Décembre 2013

Obtenir des infos sur lesabeilles, conception du miel, demander une participation pour réaliser nos analyses

Accord pour fournir 4 miels différents issu de l'apiculture BIO

2 - Budget :

Pour la mise en place de notre projet, nous avons établi un budget prenant en compte nos différentsbesoins et contraintes.Tableau récapitulatif du budget prévisionnel global :

3 - Choix de la méthode de quantification :

Après de nombreuses recherches nous avons trouvé plusieurs analyses pour le contrôle qualité dumiel comme l'humidité, la teneur en eau, la teneur en glycérol, le dosage de l'invertase, la recherched'antibiotiques ou la teneur en HMF. Après discutions avec certains partenaires nous avons opté pourl'analyse du HMF.Cette analyse peut se faire par HPLC combinée à un détecteur UV qui est la méthode de référence. Maispour des raisons économiques et pratiques, notre choix s'est porté sur la méthode d'analyse parspectrophotométrie d'absorption moléculaire qui suit une réaction à l'aide de réactif à la paratoluidine.

L'HMF change la couleur du miel (bruni le miel) ainsi que son goût (il le rend acide). Par chauffagela texture du miel est aussi modifiée (elle passe de granuleuse à liquide), ce qui justifie les questionsposées dans le questionnaire de l'analyse sensorielle.

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BUDGET

Dépenses Recettes

produits chimiques 58 €

Financement lycée 135 €

matériel usage unique 37 €

39 €

4 miels exploitant 20,00 € Participation exploitant 20,00 €Total TTC des dépenses 155 € Total TTC des recettes 155 €

consommables analyse Sensorielle

III - Hydroxy-méthyl-furfural ou HM F :

Autre nom : 5-Hydroxy Méthyl-2-FurfuralFormule : C6H603Type de substance : dérivé du fructose et du glucose.

Le HMF est un composé organique proche du furfural. Comme lui, c'est un produit secondaire de ladégradation des sucres. Il provient en particulier de la déshydratation du fructose. La molécule d'HMF estconstituée d'un cycle de furane porteur d'une fonction aldéhyde et d'une fonction alcool. Comme denombreux composés il est responsable de goûts et de couleurs dans l'alimentation. Il se retrouvenotamment dans les confitures, le caramel et le miel chauffés, ayant subi un mauvais ou long stockage. Cen'est pas un produit toxique, aux concentrations standardisées.

Le HMF est notamment utilisé comme indicateur pour évaluer la qualité du miel.

Un miel fraîchement extrait ne contient pas ou peu de HMF (max. 3 mg HMF/kg de miel).Un miel de l'année a généralement un taux de HMF qui ne dépasse pas 10 mg/kg.La majorité des miels rencontrés dans le commerce international ont un taux de HMF ne dépassant pas 30mg/kg.Étant donné le climat tempéré en Europe, l'Union Européenne a fixé la limite à 40 mg/kg hormis pourles miels destinés à l'industrie. Si des taux supérieurs sont trouvés, on peut suspecter que le miel a étésurchauffé à un moment donné au cours du conditionnement.Les principaux facteurs qui induisent la formation de HMF :

• la température est le principal facteur. Un miel chauffé ou stocké à trop haute température conduit àla formation rapide et importante de HMF.

• l'acidité du miel : le HMF se forme plus vite dans un miel acide (miel de fleurs) que dans un mielplus basique (miel de miellat, miel de châtaignier...).

• la teneur en eau : beaucoup d'eau dans le miel accélère la formation de HMF.Dans le tableau suivant, vous trouverez le temps nécessaire pour obtenir 40 mg HMF/kg de miel selon latempérature du miel [selon White et al. (1964), Hadorn et al. (1962), Sancho et al. (1992)], ce quicorrespond à la limite proposée par l'Union Européenne.

Un miel conservé à température ambiante atteint la limite européenne après 2 à 4 ans.Si lors d'une étape du conditionnement, l'apiculteur est amené à chauffer le miel (notamment parce qu'il acristallisé) et qu'il emploie pour ce faire un matériel non adapté, le miel peut facilement chauffer jusqu'à 60à 70 °C. Il suffit alors de quelques heures pour que le miel atteigne la limite recommandée.

1 - Objectif :L'évaluation de la quantité d'hydroxy-methyl-furfural (H.M.F.) dans le miel.

2 - Principe :Mesure à une longueur d'onde déterminée de la coloration rouge due à l'action de H.M.F. Surl'acide barbiturique et la paratoluidine.

Protocole du dosage des HMF dans le miel :

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température temps quantité mode de chauffage

2g normal

100°C3h

100g étuve

100g BM

2minutes 100g Micro-onde

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Peser 2 grammes de mielDissoudre dans 4 à 5 mL d'eau

Transvaser dans une fiole de 10 mLCompléter avec de l'eau au trait de jauge

TEMOINDans un tube a essai

Mettre 2 mL de solution de miel 5 mL de réaction à la paratoluidine

1 mL d'eau distillée

ESSAIDans un tube à essai

Mettre 2 mL de solution de miel5 mL de réaction à la paratoluidine

1 mL de solution d'acide barbiturique

Agiter plusieurs fois Faire le zéro avec le témoin

À 550 nm

Expression des résultats  :

192 x extinction (D°) épaisseur de la cuve (en cm)

Solution d'acide barbiturique  : dans une fiole de 100 mL

Dissoudre 500 mg d'acide barbiturique dans 70 mL d'eau distillée au bain d'eau.

Refroidir, et compléter avec de l'eau jusqu'au

trait de jauge.

Réactif à la paratoluidine  : dans une fiole jaugée de 100 mL,

dissoudre 10 gramme de paratoluidine Dans 50 mL d'isopropanol

Ajouter après refroidissement 10 mL d'acide acétique cristallisable

Compléter jusqu'au trait de jauge avec l'isopropanol.

Conserver le réactif en flacon brun et au réfrigérateur.

Métrologie des balances

Matrice : - Miel normal- Miel chauffé au micro-ondes- Miel chauffé au bain marie- Miel chauffé à l'étuve

Intra analytique

Pré analytique

Analytique

Post analytique

IV - Analyse sensorielle :

C'est une analyse qui permet d'étudier les caractéristiques sensorielles des produits en faisantintervenir l'homme comme seul instrument de mesure à partir de ses cinq sens (la vue, l'odorat, le goût, letoucher et l’ouïe) ou encore appeler les descripteurs du produit. Ce type d'analyses permet d'étudierdifférents problèmes ou de répondre à diverses questions posées par le fabricant.

L'observation d'un aliment nous renseigne sur sa forme, sa couleur, son état, et sa consistance.L'odorat nous apporte de nombreux renseignements sur l'état du produit et sur sa comestibilité. C'est aussiun élément qui permet d'anticiper le goût. L'analyse du goût se fait principalement sur la langue dès lecontact physique. Les principaux goûts sont le sucré, le salé, l'acide, l'amer et l'umami.

1 - Jury d'analyses sensorielle :

Le jury d'analyse sensorielle constitue un réel « appareil de mesure » et, par suite, de ses membresdépendront les résultats des analyses sensorielles réalisées. Le recrutement des personnes acceptant departiciper à un jury doit donc être réalisé avec soin et considéré comme un réel investissement aussi bien en-temps qu'en matière de financement.Les évaluations sensorielles peuvent être réalisées par trois différents types de personnes :- les sujets naïfs ;- les sujets qualifiés ;- les experts.

Lors de cette analyse on cherche à mesurer des préférences de plaisir. On fait donc un test hédoniqueen présence d'un jury naïf. C'est un test consommateur qui nécessite donc l'interrogation d'un grand nombre depersonnes.

2 - Principe de l'analyse sensorielle :

Deux types de tests sont possibles :– De distinction des saveurs : Présentation à chaque sujet, dans un ordre connu, de substances témoins

correspondant aux saveurs, présentées sous formes de solutions aqueuses de concentration donnée.Après chaque dégustation, identification de la saveur par le sujet et enregistrement de son avis sur lasaveur en question.

– De différenciation des types de seuil : Pour une saveur donnée, présentation à chaque sujet de lasubstance témoin approprié, sous forme d'une série de dilutions, dont la concentration va dans l'ordrecroissant. Après chaque dégustation, enregistrement des résultats du sujet.

3 - Protocole de l'analyse sensorielle

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Matrice :- Miel normal- Miel chauffé au bain-marie

Préparation du jury :

- Explication du projet- Explication d'une analyse sensorielle- Explication du questionnaire

Préparation des échantillons :

- 2 cuillères contenant les 2 échantillons - Un verre d'eau - Une serviette

Déroulement de l'analyse sensorielle :

- Observation, dégustation- Remplissage du questionnaire

Résultat / Interprétation :

- Dépouillement des questionnaires

Pré analytique

Analytique

Post analytique

4 – Analyse sensorielle du miel

Numéro :

Aspect visuel (regarder le produit) :

La couleur donne-t-elle envie ?......................................................... □ OUI □ NON

Pour vous de quelle couleur est le miel ?

□ Jaune □ Beige □ Orange □ Marron

Donner une note de satisfaction sur la couleur :................................ /5

A quelle texture vous attendez-vous ?

□ Molle □ Dure □ Collante □ Gélatineuse □ Liquide □ autre ..................…………………………….......

Donner une note de satisfaction sur la texture :................................... /5

Noter l'homogénéité de la texture :

□ Très homogène □ Homogène □ Peu homogène □ Hétérogène □ Très hétérogène

Aspect à l'odeur (sentir le produit) :

Sentez-vous une odeur particulière ?.................................... □ OUI □ NON

L'odeur des arômes est-elle :

□ Très forte □ Forte □ Douce □ Très douce □ Aucune odeur

Aspect en bouche (goûter le produit) :

Donner une note de satisfaction sur la texture en bouche :............... /5

Noter la texture en bouche :

□ Très collant □ Collante □ Peu collante

□ Très granuleux □ Granuleux □ Peu granuleux □ Lisse □ Très lisse

Noter le goût (Entourer votre réponse) :

0 – Très peu 1 – Peu 2 – Moyennement 3 – Fortement 4 – Très fortement

Acide : | | | | |

0 1 2 3 4

Amer : | | | | |

0 1 2 3 4

Salé : | | | | |

0 1 2 3 4

Sucré : | | | | |

0 1 2 3 4

Noter le goût général :

0 – Très mauvais 1 – Mauvais 2 – Appréciable 3 – Bon 4 – Très bon

Goût général : | | | | |

0 1 2 3 4

Donner une note de satisfaction général sur le produit :..................... /5

Avez-vous perçu des différences entre les deux miels :.............................. □ OUI □ NON

Lesquels ? …......................................................................................……………..........................………………….

Quel miel avez-vous préféré ? Pourquoi ? ….....................................................…………….........…………………..

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V - Résultats et interprétation (HMF et analyses sensorielle) :

1 - Analyse chimique

Ce graphique met en évidence les différentes concentrations de HMF en fonction du type de

chauffage.

En observant le graphique ci-dessus, on peut tout d'abord remarquer que les concentrations enHMF pour chaque miel mais pour un même chauffage sont presque identique. Les plus fortesconcentrations en HMF sont retrouvés majoritairement dans le chauffage au bain marie, puis dans lechauffage à l'étuve, ensuite dans les miels non chauffés et pour finir dans les miels chauffés au micro-ondes.

Nous pouvons dans un premier temps, constater que le miel non chauffé a une concentration enHMF supérieure a celle des miels chauffés au micro-ondes, sauf pour le miel 7.

Ensuite, nous pouvons remarquer que la concentration en HMF pour le chauffage au bain marie esttrès élevé (allant de 13 à 38 mg/kg) et pour le miel 3, elle atteint presque la limite d'acceptabilité.Le chauffage à l'étuve est plutôt régulier de 10 à 18 mg/kg de HMF, et les miels non chauffés ont uneconcentration un peu élevé pour des miels qui n'ont subi aucun traitement. On devrait avoir une valeur aualentour de 3 mg/kg or pour le miel 3 on est a 1mg/kg.

Concernant le chauffage au micro-ondes, pour lequel nous obtenons des concentrations en HMFinférieures aux miels non chauffés, nous avons supposé que lors du chauffage aux micro-ondes lesmolécules d'HMF ont été dégradés par l'agitation des liaisons et molécules d'hydrogène.

On peut supposer que le chauffage au bain marie a engendré une haute concentration en HMF carles pots étant fermés, le taux d'humidité a été maintenu, ce qui a facilité l'oxydation des sucres (à l'originedu HMF).

Pour le conditionnement du miel (industrie Agro-alimentaire), on peut donc préconiser un chauffageflash au micro onde. Traitement supposé utilisé dans les miels liquides du marché que l'on a testé, et qui sesont révélés faiblement concentré en HMF par rapport au miel issu d'une récolte artisanale.

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Miel 1 Miel 2 Miel 3 Miel 4 Miel 5 Miel 6 Miel 70

5

10

15

20

25

30

35

40

Graphique Chauffage/ [HMF]

Pas de chauffage (mg/kg)

Chauffage étuve 100°C 3h (mg/kg)

Chauffage bain-marie 100°C 3h (mg/kg)

Chauffage micro-ondes 300W 2min (mg/kg)

Miels

Co

nce

ntr

atio

n H

MF

2 - Analyse sensorielle :

Le miel d'été chauffé, a une texture et une couleur plus appréciée que le miel d'été non chauffé.Beaucoup de personnes ont trouvé le miel non chauffé granuleux, ce qui leur a déplu. Le miel chaufféquant à lui avait un aspect liquide (lisse) plus agréable. La majorité des candidats ont trouvés que le mielchauffé a un goût plus fort mais peu persistant contrairement au miel non chauffé qui lui a un goût plusdiversifié, moins fort mais plus persistant.

VI - Discussion et perspective :

Durant la semaine de réalisation du projet, nous n'avons pas rencontré de très grandes difficultés.On peut noter un problème rencontré lors du chauffage des miels au micro-onde. En effet, le réglage duchauffage s'effectue via la puissance, et non la température. Après des essais réalisés à pleine puissance(850 W), nous obtenions des miels caramélisés qui se solidifiaient en refroidissant et donc les résultatsobtenus étaient inexploitables. Nous avons donc choisi d'abaisser la puissance et d'en adapter la durée dechauffage : 2 minutes à 300 W.

Un autre petit problème pratique est survenu lors de la dilution des miels dans les béchers : le mielétant un produit collant, on avait des difficultés à le diluer. Nous avons donc utilisé de l'eau tiède pour unemeilleure dissolution.

VII - Hygiène et sécurité :

Pour préparer l'analyse sensorielle nous avons utilisé différents chauffages à 100°C. Il a donc fallufaire attention à ne pas se brûler.

En chimie on utilise aussi un bain-marie pour mieux dissoudre l'acide barbiturique. On utilise de la p-toluidine concentrée (99 %) qui est dangereuse pour l’environnement et toxique. Il faut donc manipuler

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Miel non chaufféCouleur

jaune beige orange marron51 46 3 0

TextureTres granuleux granuleux peu granuleux Très lisse lisse

41 46 5 3 3

Miel chauffé au bain-marieCouleur

jaune beige orange marron5 5 62 32

TextureTres granuleux granuleux peu granuleux Très lisse lisse

0 3 0 57 38

sous hotte avec une blouse, les gants, les lunettes de protection tout en respectant les précautionshabituelles de laboratoire.

VIII - Gestion des déchets :

En analyse sensorielle tous les déchets sont jetés aux ordures ménagères.En chimie, on jette les déchets contenant les réactifs de P-toluidine dans le bidon « métaux ». Les solutionsde miel peuvent être jetées dans l'évier.

Conclusion :

Après des analyses chimiques, nous pouvons tirer plusieurs renseignements sur l'influence duchauffage sur l'HMF. Nous pouvons confirmer qu'un fort chauffage entraîne une production d'HMF assezimportante et qu'il varie selon le chauffage apporté car un chauffage au bain-marie produit en peu de tempsun taux d'HMF élevé.Après une analyse organoleptique, nous pouvons dire que l'HMF joue un certain rôle dans l'appréciation duproduit, car il y a une petite préférence pour le miel chauffé au bain-marie.

Ce projet aura une suite au sein de notre lycée car des ruches vont y être installées et donc lesprochains élèves pourrons poursuivre nos études sur le miel, et faire de nouvelles analyses.

Sources bibliographiques :

AFNOR. Contrôle de la qualité des produits alimentaires méthodes d'analyse officielles. Évaluation de lateneur en hydroxyméthylfurfural » Saint-Jean-de-Braye : édition Afnor. 1989. p. 269.

ROBERT, Paul. « Le nouveau Petit Robert ». Le Petit Robert, 2007. Miel, p. 1595.

SCHWEITZER, Paul. "L'HMF et les miels". « Apiculture-l'HMF et les miels » [En ligne] Consulté le :09/12/2013. Disponible sur : http://www.beekeeping.com/abeille-de-france/articles/hmf.htm.

http://agriculture.gouv.fr/Les-chiffres-cles-de-l-apiculture

http://laruchekenyane.over-blog.com/2013/11/alertons-les-populations-avant-qu-il-ne-soit-trop-tard.html

http://gdsa85.jimdo.com/

http://www.cari.be/article/le-berger-des-abeilles-et-latelier-royal/

http://www.abeillesentinelle.net/abeille/les-abeilles-en-danger.html

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