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Mieux maîtriser la qualité du fromage fondu

Comme tout aliment transformé, le fromage fondu tire ses spécificités de sa formulation mais aussi des procédés qui lui sont appliqués. Ses qualités sensorielles et nutritionnelles dépendent en partie de réactions physicochimiques qui favorisent l’apparition de composés à impact positif ou négatif sur la flaveur du produit fini. Disposer de marqueurs réactionnels, ainsi que prédire et limiter l’apparition de défauts d’odeur, telle était la gageure d’une thèse menée au sein du laboratoire QuaPA en partenariat avec un industriel fromager, au travers d’une convention CIFRE. Ce travail fait figure de pionnier en matière d’identification et de modélisation de marqueurs réactionnels dans un aliment réel et ouvre la voie à la fabrication raisonnée d’aliments.

fromage fondu. © Inra
Mis à jour le 31/05/2013
Publié le 09/11/2011

Le fromage fondu est issu de la seconde transformation du lait. Sa fabrication implique le mélange, le chauffage et la texturation de produits laitiers (fromage, beurre et poudre de lait) et non laitiers (agents émulsifiants et sel). Le produit obtenu, généralement tartinable, possède une durée de conservation longue, souvent supérieure à 6 mois. Au cours de la fabrication et du stockage – et particulièrement lors de l’étape de cuisson - interviennent des réactions d’oxydation des lipides, de caramélisation et de Maillard, à l’origine de la formation de composés odorants dont certains sont potentiellement indésirables. L’enjeu de la thèse conduite au sein de l’unité QuaPA était de réaliser un modèle de prédiction de la disparition et de l’apparition des marqueurs réactionnels, au cours de l’élaboration du fromage fondu en conditions industrielles.

Une formulation modèle et un dispositif de traitement thermique adaptés à l’échelle du laboratoire

Appréhender les effets de la cuisson sur l’évolution des composés odorants d’un fromage fondu en conditions industrielles, n’est pas aisé en raison de la variabilité et de la complexité des matières premières utilisées, des procédés de cuisson et des difficultés analytiques posés par la détection d’éléments à l’état de trace. Le développement d’outils méthodologiques s’est donc avéré un prérequis nécessaire. A cet effet, la mise au point d’une matrice fromagère modèle préparée à froid a rendu possible la dissociation des étapes de formulation et de cuisson tout en garantissant un produit fini de texture comparable à celle d’un produit industriel. Un système de cuisson clos original a également été mis au point, assurant des cinétiques de traitement thermique comparables aux conditions industrielles, tout en empêchant la fuite de composés volatils et l’entrée de volatils de l’environnement extérieur au système.

Les composés volatils, des marqueurs de suivi de l’avancement des réactions

Les scientifiques ont établi que la fraction volatile contenait bien l’information nécessaire au suivi de l’évolution chimique de la composition d’un fromage fondu au cours de sa fabrication industrielle. L’utilisation de différents couplages de chromatographie en phase gazeuse à l’olfactométrie a fourni une quantification partielle des composés odorants traces et ultra-trace ainsi que de leurs précurseurs, dans les systèmes expérimentaux. Les composés volatils marqueurs des traitements thermiques ont ainsi été identifiés et semi quantifiés.

Des efforts de modélisation focalisés sur la réaction de Maillard

Afin d’intégrer les marqueurs des traitements thermiques dans un schéma réactionnel, les chercheurs ont confronté les marqueurs identifiés avec les connaissances théoriques disponibles dans la littérature. L’approche de modélisation choisie, dite « stoechio-cinétique multi-réponses », visait à approfondir les interconnexions existantes entre les réactions successives. Par cette méthode, il a été possible de modéliser les variations de teneurs des marqueurs de la réaction de Maillard. Un schéma réactionnel observable a été élaboré, constitué de 14 équations équilibrées mettant en relation 25 constituants.

Une approche innovante mais limitée par la sensibilité des procédés analytiques et la complexité des réactions suivies

C’est à notre connaissance, l’une des premières fois que la modélisation « stoechio-cinétique multi-réponses » est effectuée à partir d’une matrice alimentaire réelle. Si le modèle développé ne peut être transféré en l’état vers les équipements industriels, il permet cependant de montrer que les barèmes appliqués en conditions industrielles sont par exemple bien adaptés pour réduire le risque de formation de défauts de « trop cuit », puisqu’ils minimisent le temps passé à des températures élevées à partir desquelles des produits odorants de la réaction de Maillard dont le maltol et le furanéol se forment.

La quantification des composés volatils dans une matrice aux propriétés de texture variables au cours des traitements demeure le point critique majeur qui, une fois levé, permettra de disposer de toutes les informations nécessaires à la sélection du schéma réactionnel le plus performant.

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