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.