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Vers la construction d’« aliments intelligents »

Ce carrefour de l’innovation agronomique, le 7e du volet alimentation, a présenté des résultats de recherche récents mobilisables par les industriels. Il abordait les impacts sensoriel et nutritionnel de la déstructuration des aliments lors de leur digestion. En effet, au-delà de leur composition, les aliments possèdent des structures, à différentes échelles, qui déterminent leurs propriétés. Les résultats étaient présentés autant que possible en lien avec les procédés. La troisième session s’est attachée à proposer des solutions d’ingénierie pour améliorer la fonctionnalité des aliments.

Carrefour de l'innovation agronomique - Structure des aliments - Rennes, 13 mai 2014. © Inra, ROCLE Christophe
Par Nicole Ladet
Mis à jour le 02/10/2014
Publié le 21/05/2014

Comment construire des « aliments intelligents », porteurs de propriétés nutritionnelles et sensorielles adaptées ? Plusieurs pistes étaient explorées lors de ce colloque.

Préserver le goût : focus sur la bouche et le pharynx

La perception de la saveur (sucrée, salée, acide, amère…) et des arômes (odeurs) se joue aux toutes premières étapes de la digestion dans la bouche et le pharynx. Par exemple, la sensation de salé est d’autant plus intense que la vitesse de libération du sel en bouche est rapide. Cette vitesse augmente avec la surface de contact entre l’aliment et la salive, elle-même amplifiée par la présence de gras qui renforce aussi la perception de crémeux et de fondant. De fortes variabilités interindividuelles, liées à des différences de physiologie, sont cependant observées et quantifiées. Le défi des modèles utilisés est de prendre en compte ces variations, ce qui commence à être fait. Un arôme congruent avec la sensation de salé, par exemple la sardine ou le fromage, renforce la perception de l’intensité salée. Utilisé en légère quantité dans du pain, cet arôme permet de réduire la quantité de sel utilisé en conservant une note de dégustation acceptable. Il en est de même avec l’arôme du levain. Or, actuellement, nous consommons encore en trop grande quantité le sel qui est facteur de maladies cardiovasculaires. Le pain français représente 25 % de nos apports quotidiens en sel.

C’est également en bouche que les aliments sont hydratés par la salivation et morcelés. La fragmentation se joue dès les premiers coups de dents. Elle provoque une décompartimentation qui révèle les arômes des végétaux. L’étude en microscopie électronique confocale de l’association entre protéines laitières, amidon et carraghénane, composants de crèmes dessert et flans, a montré qu’il était possible de maîtriser leur qualité sensorielle en pilotant le procédé de fabrication. À partir d’une même composition initiale, l’ordre d’incorporation des ingrédients et l’intensité du cisaillement permettent de créer une palette de textures différentes, perçues par les consommateurs.

Assimiler les protéines : focus sur l’estomac

L’estomac a un rôle central dans le broyage fin des aliments et dans les sécrétions protéolytiques. Il permet d’optimiser la poursuite de la digestion dans l’intestin. De nombreux travaux de l’Inra ont étudié l’assimilation des protéines du lait du nouveau-né au sénior ou pour des populations ciblées : personnes en surpoids, sportifs, etc. Si l’on compare un lait gélifié par présure par rapport à une gélification acide, le gel présure libère moins de protéines et procure plus de satiété, ce qui se montre plus adapté aux besoins des personnes en surpoids. Au contraire, le gel acide, avec un temps de résidence plus court dans l’estomac, provoque un pic massif d’acides aminés dans le plasma. Au final, à composition égale, le gel acide permet une meilleure assimilation des protéines que le gel caséine.

Tirer le bénéfice des fibres : focus sur l’intestin

L’intestin joue un rôle central dans l’absorption d’eau et l’assimilation des fibres, favorisée par la motricité. Il héberge en outre de nombreuses bactéries qui constituent le microbiote intestinal et ont un rôle essentiel dans la digestion des fibres que nous ne pourrions pas assimiler sans lui. La digestion des fibres libère des produits potentiellement bénéfiques : butyrate (protecteur vis-à-vis des maladies inflammatoires chroniques de l’intestin et du cancer du colon), acétate, propionate (protecteur vis-à-vis du diabète et de l’obésité) et des gaz. Les bactéries fibrolytiques décomposent l’amidon et la cellulose en sucres simples (oses), ce qui permet leur croissance et l’alimentation d’autres bactéries. L’apport de certaines fibres purifiées (prébiotiques) dans l’alimentation stimule les effets santé des bactéries. Le pain français n’est pas le plus riche en fibres. Les recherches montrent qu’un pain plus dense est moins déstructuré lors de la mastication. L’amidon est ensuite moins accessible aux enzymes digestives dans l’intestin, l’index glycémique est moins important (moins de sucre et d’énergie pour l’organisme). L’enrichissement en fibres est en revanche défavorable au goût, avec une sensation de « collant ».

La digestion libère également les vitamines et les polyphénols des fruits et légumes. Il a été montré, en étudiant ce processus chez des mini-porcs, que  les polyphénols et les caroténoides (tels le lycopène des tomates) diminuent notablement l’oxydation des lipides amorcée par le fer de la viande. Cette action antioxydante est favorable à la santé. La pomme est un excellent contributeur pour libérer des composés phénoliques lors de la digestion. Les process industriels ont aussi un rôle : une sauce tomate issue d’un procédé cold break transfère peu de lycopène, contrairement au hot break.

Contact(s)
Contact(s) scientifique(s) :

  • Catherine Esnouf, directrice scientifique adjointe Alimentation
Département(s) associé(s) :
Microbiologie et chaîne alimentaire, Caractérisation et élaboration des produits issus de l’agriculture, Alimentation humaine

Modèles et modélisation

Pour des raisons éthiques et réglementaires, des modèles in vitro sont utilisés pour « faire la preuve du concept » avant d’aller vers des modèles plus compliqués in vivo tels que les rats ou les « mini-porcs » plus proches de l’Homme. Les modèles in vitro peuvent être statistiques (recréant les processus mécaniques, enzymatiques et chimique de la bouche, estomac, etc.) ou dynamiques lorsqu’ils intègrent les flux. Les modèles multicompartimentaux associent plusieurs « étages » de la digestion et sont plus proches de la physiologie digestive. Leur mise au point est associée à un travail de paramétrage et de modélisation. L’Inra a développé et diffusé dans ses unités un outil de simulation de la digestion souple et multi-paramétrable.

La modélisation est très présente dans les différents travaux présentés, 5 unités Inra ont des travaux très poussés :

  • Génie et microbiologie des processus alimentaires, Inra Versailles-Grignon
  • Science et technologie du lait et de l’œuf, Inra Rennes
  • Qualité des produits animaux, Inra Clermont-Ferrand – Theix
  • Biopolymères, interactions, assemblages, Inra Nantes
  • Sécurité et qualité des produits d’origine végétale, Inra Avignon
Erwan Engel lors du Carrefour de l'innovation agronomique sur la structure des aliments, Rennes 13 mai 2014. © Inra, ROCLE Christophe

Le devenir des contaminants des aliments lors de la digestion

La sécurité sanitaire des aliments est aussi essentielle que leurs qualités nutritives et sensorielles. Les contaminants alimentaires peuvent être d’origine très diverses. Ils sont issus de la production (pesticides, médicaments vétérinaires), de la contamination des stocks (mycotoxines dans les céréales), de certains procédés de cuisson, ou encore de l’emballage. Que deviennent-ils lors de la digestion ?
Voir interview vidéo d’Erwan Engel

Retrouver les vidéos et publications du Carrefour

Le carrefour de l’innovation agronomique « Comprendre et utiliser la structure des aliments pour améliorer les qualités nutritionnelles et sensorielles » s'est tenu à Agrocampus Ouest le 13 mai 2014 en partenariat avec le pôle de compétitivité Valorial.
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-    diaporamas projetés lors des différents exposés
-    les articles relatifs à ce carrefour parus dans la revue « Innovations agronomiques »
-    dossier « Poudres laitières » du canal Entreprises, monde agricole