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La conservation des aliments, les techniques

© Inra, A.H. Cain

Les techniques de conservation des aliments ont pour but de préserver leur comestibilité et leurs propriétés gustatives et nutritives.

La conservation des aliments vise à préserver leur comestibilité et leurs propriétés gustatives et nutritives. Elle implique notamment d’empêcher la croissance de microorganismes et de retarder l’oxydation des graisses qui provoque le rancissement. Les méthodes courantes de conservation de la nourriture reposent principalement sur un transfert d’énergie ou de masse qui ont pour objectif d'allonger la durée de vie des produits alimentaires (pasteurisation et stérilisation, séchage, déshydratation osmotique, réfrigération et congélation) ou de les transformer par le jeu de réactions biochimiques ou de changement d'état (cuisson, fermentation, obtention d'état cristallisé ou vitreux…). Ces transformations sont rarement exclusives et les transferts souvent couplés sont associés à des changements d’états.

 

Les techniques de conservation par la chaleur

 

• La pasteurisation a pour but la destruction des microorganismes pathogènes et d’altération. Ce traitement thermique doit être suivi d'un brusque refroidissement puisque tous les microorganismes ne sont pas éliminés et qu’il est nécessaire de ralentir le développement des germes encore présents. Les aliments pasteurisés sont ainsi habituellement conservés au froid (+4°C). En dehors de la réfrigération, d'autres moyens de conservation peuvent être utilisés parallèlement pour contrer le développement des microorganismes survivants : ajout d'agents chimiques de conservation, emballage sous vide, réduction de l'activité de l'eau (activity of water ou A_w),….
  Cette technique concerne, par exemple, le lait et les produits laitiers, les jus de fruits, la bière, le vinaigre, le miel…

Détails d'étiquettes. © Inra, A.H. Cain 



 

• La stérilisation est un traitement thermique qui a pour finalité de détruire toute forme microbienne vivante.

• L’appertisation est un procédé de conservation qui consiste à stériliser par la chaleur des denrées périssables dans des contenants hermétiques (boîtes métalliques, bocaux). Sont considérées comme conserves les denrées alimentaires, d’origine animale ou végétale, périssables, dont la conservation est assurée par un procédé associant le conditionnement dans un récipient étanche à l’eau, aux gaz et aux microorganismes, à toute température inférieure à 55°C et un traitement par la chaleur (décret n° 55-241 du 10 février 1955). 

Différents types de conserves. © Inra, A.H. Cain

• Le traitement à ultra haute température (UHT) consiste à chauffer le produit à une température assez élevée, entre 135°C et 150°C, pendant un temps très court, entre 1 à 5 secondes. Ce procédé met en œuvre soit le chauffage indirect dans des échangeurs tubulaires ou à plaques soit le chauffage direct par contact entre le  produit et de la vapeur d’eau sous pression. Le produit stérilisé est ensuite refroidi puis conditionné aseptiquement. Ce process est utilisé pour la stérilisation des produits liquides (lait, jus de fruits, …) ou de consistance plus épaisse (desserts lactés, crème, jus de tomate, soupes,…).
  
  Les semi-conserves sont des denrées alimentaires périssables, conditionnées en récipients étanches aux liquides et ayant subi un traitement tel que la stérilisation ou le saumurage, en vue d’assurer une conservation limitée (décret n° 55-241 du 10 février 1955).
  
     

Les techniques de conservation par le froid

 

Le froid est une technique de conservation des aliments qui arrête ou ralentit l'activité cellulaire, les réactions enzymatiques et le développement des microorganismes. Il prolonge ainsi la durée de vie des produits frais, végétaux et animaux en limitant leur altération.
Le froid ne détruit ni les toxines ni les microorganismes éventuellement contenus dans les aliments. La majorité des microorganismes présents peuvent donc reprendre leur activité dès le retour à une température favorable. On distingue deux procédés qui utilisent cette technique, la réfrigération et la congélation.
 

• La réfrigération consiste à entreposer les aliments à une température basse, proche du point de congélation, mais toujours positive par rapport à celui-ci. Généralement, la température de réfrigération se situe aux alentours de 0°C à +4°C. A ces températures, la vitesse de développement des microorganismes contenus dans les aliments est ralentie. La réfrigération permet donc la conservation des aliments périssables à court ou moyen terme. Des règles fondamentales doivent être respectées dans l'application du froid : la réfrigération doit être faite le plus tôt possible après collecte, elle doit s'appliquer à des aliments initialement sains et être continue tout au long de la filière de distribution.

Pictogramme  indiquant réfrigérateur avec congélateur. © Inra, A.H. Cain

• La congélation maintient la température au cœur de la denrée jusqu’à -18°C. Ce procédé provoque la cristallisation en glace de l'eau contenue dans les aliments. On assiste alors à une diminution importante de l'eau disponible, soit à une baisse de l'activité de l'eau (A_w), ce qui ralentit ou stoppe l'activité microbienne et enzymatique. La congélation permet donc la conservation des aliments à plus long terme que la réfrigération.
  
  Selon la vitesse de refroidissement des aliments, on distingue :

la congélation rapide ou surgélation au cours de laquelle les denrées sont stabilisées par abaissement rapide de la température jusqu’à -18°C à coeur. Cette technique permet la formation de nombreux et petits cristaux de glace qui ne détériorent pas l'aliment. Seul un faible exsudat se produit lors de la décongélation.

la congélation lente qui s’applique à des produits qui, par leur aspect ou leur mode de récolte, ne peuvent satisfaire à certaines exigences, par exemple vitesse de congélation à laquelle sont soumis les produits surgelés. Le refroidissement de l'aliment s'effectue lentement ce qui entraîne la formation de cristaux de glace de taille relativement importante par rapport à celle des cellules du produit. Les aiguilles tranchantes des cristaux de glace peuvent percer et déchirer la paroi des cellules peu résistantes et favoriser une certaine exsudation lors de la décongélation. 

Bac de congélateur. © Inra, A.H. Cain

 Le blanchiment est un traitement thermique qui consiste à plonger les aliments dans de l'eau chauffée au voisinage de son point d'ébullition ou à les exposer à la vapeur, pendant quelques minutes. Les produits ainsi traités sont généralement des fruits ou des légumes avant la mise en conserve pour réduire la flore microbienne de surface et faciliter la mise en boîte ou avant la congélation pour inactiver les enzymes de l'aliment, préserver la couleur naturelle et faciliter l'ensachage du produit. 

 

Les techniques de conservation par séparation et élimination d’eau

La déshydratation est une technique physique de conservation des aliments. Elle consiste à éliminer, partiellement ou totalement, l'eau contenue dans l'aliment. Ce procédé présente deux intérêts principaux : l'activité de l'eau du produit ainsi traité atteint des valeurs suffisamment basses pour inhiber le développement des microorganismes et stopper les réactions enzymatiques ; la diminution du poids et du volume est une économie importante pour le conditionnement, le transport et le stockage.

Suivant l'intensité de déshydratation, on distingue :

• la concentration qui consiste à augmenter la masse d'un produit par unité de volume et peut être réalisé par déshydratation partielle,
• le séchage qui consiste à enlever l'excès d'humidité par évaporation de l'eau. On aboutit à des produits alimentaires dits secs,

Produits alimentaires secs : haricots, saucissons, aulx. © Inra, A.H. Cain

• la lyophilisation, autrefois appelée cryodessiccation, qui consiste à congeler un aliment puis à le soumettre au vide, l'eau passe ainsi directement de l'état solide à celui de vapeur, c'est la sublimation de la glace. Cette technique qui donne des produits de qualité se réhydratant bien, reste d'un prix de revient élevé. Elle est réservée à certaines applications comme le café soluble, certains potages instantanés et l'alimentation de personnes en conditions extrêmes (astronautes, alpinistes ...).

© Inra, A.H. Cain

 

D’autres méthodes permettent de freiner ou bloquer le développement microbien en réduisant l’activité de l’eau tout en en conférant du goût à l’aliment comme le fumage ou l’addition de sel ou de sucre.

• Le fumage ou fumaison consiste à soumettre une denrée alimentaire à l’action des composés gazeux qui se dégagent lors de la combustion de végétaux. Le fumage joue plusieurs rôles : aromatisation et coloration, préservation par effet antimicrobien et modification de la texture du produit. Il s’applique principalement aux produits carnés pour lesquels le séchage suivi du fumage permet de conserver les viandes et poissons grâce à l'action combinée de la déshydratation et des antiseptiques contenus dans la fumée.

  © Inra, A.H. Cain

   

• La conservation par le sel ou salage consiste à soumettre une denrée alimentaire à l’action du sel soit en le répandant directement à la surface de l’aliment (salage à sec) soit en immergeant le produit dans une solution d’eau salée (saumurage). En diminuant l'activité de l'eau du produit, ce procédé permet de freiner ou de bloquer le développement microbien. Cette techniques est essentiellement utilisée en fromagerie, en charcuterie et pour la conservation de certaines espèces de poissons (harengs, saumon, …). Elle est parfois associée au fumage.

Produits alimentaires conservés par le sel : olives, viande, poisson. © Inra, A.H. Cain

• La conservation par le sucre ne peut se faire qu’à chaud puisque l’aliment doit perdre une partie de l’eau qu’il contient par évaporation tandis que le sucre, une fois dissous, se lie aux molécules d’eau et les rend indisponibles pour la croissance de microorganismes.

Confiture d'abricot. © Inra, A.H.  Cain

Les fruits confits sont préparés grâce à la technique du confisage. Celle-ci a d’abord pour but de rendre le produit perméable pour faciliter le passage du sucre (on peut le blanchir dans l'eau chaude ou le congeler) puis à le plonger dans des solutions de concentration croissante de sucre, provoquant ainsi un important départ d’eau du produit vers la solution et un transfert du sucre à contre-courant (osmose).

Fruits confits. © Inra, A.H. Cain

Par extension, confire consiste à préparer des denrées alimentaires en vue de leur conservation en les faisant cuire lentement dans une graisse (porc, oie, canard), en les enrobant de sucre ou en les plongeant dans du sirop de sucre (confiserie, fruits confits) ou en les mettant en bocaux dans de l’alcool (fruits à l’eau de vie, ) dans du vinaigre (câpres, pickles, cornichons, oignons) ou dans une préparation à l’aigre doux (chutney).

Légumes préparés façon pickles. © Inra, A.H. Cain

Alcool et vinaigre constituent également des antiseptiques parfaits qui contribuent à la conservation des denrées alimentaires en limitant le développement microbien.
 

Les techniques de conservation par additifs alimentaires

Parmi les additifs alimentaires, on distingue les additifs de conservation, ou conservateurs chimiques (E200 à E 297), qui sont utilisés dans le but de prolonger la durée de conservation des aliments.
Ils ont comme objectifs d'assurer :

• l'innocuité de l'aliment, par inhibition de la multiplication des microorganismes pathogènes et de la production de toxines;
• la stabilité organoleptique de l'aliment par inhibition des microorganismes d'altération.

Les conservateurs chimiques n'ont pas la capacité de rendre sain un produit qui ne l'était pas avant son traitement, ni d’améliorer la qualité d'un mauvais produit ; ils peuvent seulement conserver au produit ses caractéristiques initiales plus longtemps qu'à l'ordinaire.

On distingue :

• les conservateurs minéraux (chlorure de sodium, nitrates et nitrites de sodium et de potassium, anhydride sulfureux et sulfites, anhydride carbonique, peroxyde d'hydrogène ou eau oxygénée),
   

Détails d'une étiquette de cidre et assiette de saucisson sec.
© Inra, A.H. Cain

• les conservateurs organiques (acides gras saturés et sels de sodium, potassium ou calcium, l'acide sorbique et les sorbates de calcium, sodium et potassium, l'acide benzoïque et ses dérivés, les autres acides organiques, les alcools, les antioxydants phénoliques), 
• les antibiotiques, les enzymes et les autres inhibiteurs d'origine végétale ou animale.

La fermentation

 

Ce procédé biologique tire parti des microorganismes présents sur ou dans les matières premières leur servant de substrat. Elle permet la conservation des aliments tout en améliorant les qualités nutritionnelles des produits et en augmentant les qualités organoleptiques des aliments. La maîtrise du processus de fermentation consiste à favoriser une flore utile au détriment d’une flore indésirable afin de prévenir les risques sanitaires pouvant survenir chez les consommateurs.
Actuellement, plus de 3 500 aliments fermentés traditionnels d’origine animale ou végétale existent de par le monde (produits laitiers comme les yaourts ou les fromages ; produits carnés comme le saucisson ; pain et viennoiseries ; légumes fermentés comme la choucroute ou les olives). Les boissons alcoolisées ne sont pas les seules boissons fermentées puisque cacao, café et thé en font partie : les fèves, les grains ou les feuilles dont ils sont issus sont mis à fermenter après récolte afin de développer des arômes caractéristiques. Les produits de fermentation revêtent également une spécificité géographique : si en Europe les fromages, les vins, les bières et le pain sont particulièrement appréciés, en Afrique, les aliments fabriqués à partir de féculents fermentés (igname ou manioc) tiennent une place importante dans l’alimentation tandis qu’en Asie, les produits dérivés de soja ou de poissons sont consommés quotidiennement.

Grains d'orge à malt et son produit dérivé, la bière. © Inra, J. Weber

Autres techniques
 

• L'ionisation ou irradiation des aliments repose sur l'exposition des denrées alimentaires à l'action de rayonnements ionisants électromagnétiques (rayons  et ) ou constitués d’émissions de particules et a pour but d’assainir et/ou d’augmenter la durée de conservation des aliments en réduisant ou éliminant les organismes pathogènes et d’altération (microorganismes, insectes, …). Dans les aliments d’origine végétale, l’irradiation retarde également la germination et la maturation, elle est également une alternative à la fumigation chimique dans le cas du cacao, du café, des herbes ou des épices.

Epices préservés par irradiation. © Inra, A.H. Cain

•  La technique des hautes pressions consiste à exposer, à froid, des aliments à des pressions élevées (100 à 500 MPa) pendant des temps variables (5 à 20 min). Ce procédé, également connu sous le terme de pascalisation, peut être utilisé pour améliorer la durée de vie du produit en réduisant le nombre de microorganismes et l’activité de certaines enzymes ou être appliqué aux matières premières et aux ingrédients pour modifier certains aspects de leur fonctionnalité. La mise en œuvre de ce procédé reste aujourd'hui limitée en raison de son coût. Des applications industrielles existent toutefois pour les jus de fruits en France, les confitures, gelées et purées au Japon et la crème d’avocat aux Etats-Unis.   
• La microfiltration repose sur l’utilisation de membranes poreuses (diamètre d’ouverture des pores compris entre 0,1 et 10 µm) qui retiennent les microorganismes  et font de cette technique un procédé de stérilisation à froid notamment pour les liquides comme le vin ou le lait . Ainsi, le lait, d’abord écrémé car la crème colmaterait les pores du filtre, puis microfiltré est ensuite recomposé avec la teneur en matière grasse voulue. Il se conserve au froid.

Lait microfiltré. © Inra, A.H. Cain.

• Le conditionnement sous atmosphère modifiée (modified atmosphere packing ou MAP) consiste à remplacer l'air contenu dans l’emballage par un gaz ou un mélange gazeux, le tout étant ensuite stocké à basse température. Cette technique permet, en réduisant le niveau d’oxygène tout en maintenant le niveau d’humidité, de bloquer la prolifération microbienne et ainsi de prolonger la durée de conservation des aliments tout en  préservant ses qualités organoleptiques.
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 Détails d'étiquettes. © Inra, A.H. Cain

•  La biopréservation est une méthode biologique qui permet de réduire le risque microbiologique tout en préservant les qualités nutritionnelles et organoleptiques du produit. Elle repose sur la maîtrise de la croissance des microorganismes pathogènes et d’altération en utilisant des souches bactériennes à action inhibitrice (compétition nutritionnelle et/ou production de métabolites). Elle concerne actuellement surtout les produits de la mer, carnés et laitiers. 
  
  Crevettes. © Inra, A.H. Cain
   

Contact : Catherine Foucaud-Scheunemann, Mission Communication

Coordonnées : Catherine.Foucaud@versailles.inra.fr