Légende de la leçon
Vert : définitions
I. La dégradation et la conservation des aliments
Les fruits et légumes frais se dégradent plus ou moins vite selon les conditions dans lesquelles ils sont placés. Lorsqu’une pomme est coupée ou a subi une meurtrissure, elle brunit. Le beurre ou l’huile peuvent aussi subir les méfaits du temps.
1) Les paramètres influençant la dégradation
Le brunissement enzymatique est un processus naturel altérant la nourriture. C’est un processus chimique, mettant en œuvre des polyphénoloxydases (tyrosinase, catéchol-oxydase et d’autres enzymes) qui créent des mélanines et des benzoquinones, donnant une couleur brune. Il nécessite une exposition à l’oxygène. Il est indésirable dans le cas d’une pomme coupée, d’un avocat, d’une pomme de terre.
Le beurre peut rancir et l’huile peut devenir acide sous l’effet de l’oxydation avec le dioxygène de l’air. La présence de lumière accélère le phénomène.
Brunissement enzymatique sur une pomme coupée
Les aliments frais ou les boîtes ouvertes vont rapidement conduire à une prolifération microbienne se manifestant par la présence de moisissures.
La présence de dioxygène, de lumière, de certains micro-organismes ou d’ions, ainsi qu’une température plus élevée, favorisent la dégradation des aliments.
2) La prévention
Différentes techniques permettent de limiter la dégradation en exploitant un aspect du processus biochimique. Elles peuvent être d’ordre chimique :
- l’ajout de jus de citron ou d’acide citrique abaisse le pH et limite le fonctionnement des enzymes responsables en éliminant le cuivre cofacteur nécessaire ;
- la vitamine C, les citrates et les sulfites sont des antioxydants. Ils captent le dioxygène et évitent ainsi l’oxydation ;
- un gaz inerte tel que le diazote ou une atmosphère contrôlée empêche le dioxygène nécessaire de réagir.
Elles peuvent être d’ordre physique :
- l’abaissement de la température dans des réfrigérateurs ou congélateurs réduit la vitesse de dégradation ;
- la cuisson et/ou la pasteurisation suivies de la mise en pots stériles fermés de manière étanche permet une conservation prolongée ;
- l’utilisation de rayonnement élimine les microbes.
Il est possible de mesurer la quantité d’acide gras libre présent dans une huile, une graisse ou un beurre afin d’analyser leur qualité alimentaire.
Vérification de la température lors d’une pasteurisation
3) Les applications industrielles
a) Lors de la fabrication
La fabrication doit mettre en œuvre des ingrédients de qualité afin de limiter ensuite les additifs et d’éviter dès le départ la présence de substances potentiellement nocives.
La préparation doit être réalisée dans des locaux adaptés, éventuellement sous atmosphère contrôlée avec des récipients et du matériel stériles, répondant à des normes draconiennes d’hygiène.
La cuisson, la pasteurisation, l’emballage ayant une innocuité vis-à-vis de l’aliment et sous vide d’air (paramètres physiques), ainsi que la présence d’antioxydants, d’acidifiants naturels ou de gaz inerte (paramètres chimiques) permettent d’obtenir un aliment disposant dès le départ de conditions optimales. L’aliment peut aussi être déshydraté, éventuellement réfrigéré, voire congelé.
Remarque
Les produits laitiers frais sont stockés sur le site de production pendant un certain temps malgré toutes les précautions prises lors de la production, afin de garantir au consommateur l’absence de risque bactériologique.
b) Lors du transport
Les conditions de transport sont importantes pour la conservation : les emballages ne doivent pas être détériorés, ni être soumis à des écarts de température ou d’humidité importants. Les produits frais ou congelés doivent respecter la chaîne du froid ; dans le cas contraire, ils peuvent rapidement être avariés.
c) Lors du stockage
Le stockage est essentiel à la bonne conservation des aliments : ils doivent être placés dans des endroits propres, à la bonne température, avec une humidité adaptée, en évitant la présence d’animaux ou de contamination bactérienne. L’ouverture des palettes de conditionnement ou des cartons doit être réalisée avec précaution pour ne pas détériorer les emballages.
Remarque
Le consommateur est l’acteur final. Il doit utiliser de préférence un sac isotherme et limiter au maximum le temps de transport entre le moment de l’achat et l’arrivée au domicile, où les denrées seront rapidement rangées dans le réfrigérateur ou le congélateur. Par ailleurs, une fois chez lui, il doit ranger les produits à la bonne place dans le réfrigérateur.
Les températures maximales indiquées sur les étiquetages des denrées préemballées doivent être respectées : elles conditionnent la date limite de consommation de l’aliment.
II. La qualité chimique des aliments
1) La détermination de la fraîcheur d’un lait
Le lait est un aliment liquide, très légèrement acide (pH voisin de 6,6). L’état de fraîcheur d’un lait peut être déterminé par son acidité ; en effet, il ne contient pas d’acide lactique C3H6O3 au départ mais, au cours du temps, une partie du lactose se transforme en cet acide : ainsi, l’acidité augmente quand le lait est moins frais.
Pour vérifier l’état de fraîcheur d’un lait, on détermine donc la concentration massique de l’acide lactique en le faisant réagir avec une base. C’est un dosage pH-métrique d’un volume Va = 20,0 ml de ce lait par une solution aqueuse d’hydroxyde de sodium (Na+ + HO–) de concentration CB = 5,00 × 10−2 mol.L–1.
Dosage Dornic du lait
L’équation de la réaction servant de support à ce titrage est :
C3H6O3 + HO– → C3HO3− + H2O.
Le suivi avec le pH-mètre permet de tracer une courbe pH en fonction du volume de solution aqueuse d’hydroxyde de sodium. On peut aussi réaliser un dosage avec un indicateur coloré. On détermine l’équivalence, qui correspond à l’apport d’ion hydroxyde nécessaire pour réagir avec l’acide lactique. n(C3H6O3) = n(HO–).
On en déduit la concentration molaire CA et la concentration massique. Si la concentration massique dépasse 1,8 g.L–1 d’acide lactique, alors le lait n’est pas frais.
Application
Lors du dosage d’un volume VA = 20,0 ml de lait, il faut verser un volume VBe = 12,0 ml de solution aqueuse d’hydroxyde de sodium de concentration CB = 5,00 × 10−2 mol.L–1.
On montre qu’il faut apporter une quantité n(C3H6O3) = n(HO–) soit : CA.VA = CB.VBe d’ions hydroxyde pour réagir avec la quantité d’acide lactique présente.
1. En déduire que la concentration molaire en acide lactique dans le lait est égale à : CA = 0,030 mol.L–1.
2. Déterminer la masse d’acide lactique présente dans un litre de lait sachant que la masse molaire de l’acide lactique est M(C3H6O3) = 90 g.mol–1.
3. Ce lait est-il frais ? Justifier.
Solution
1. D’après la relation CA.VA = CB.VBe, on trouve CA = CB.VBe/VA = 5,00 × 10−2 × 12,0/20,0 = 0,030 mol.L–1.Dans ce calcul, les volumes peuvent rester en millilitres car il y a un rapport de volumes, il suffit de les exprimer avec la même unité.
2. La concentration massique Cm peutêtre déduite de la concentration molaire CA : Cm = CA × M = 0,030 × 90 = 2,7 g.L–1. Ainsi, un litre de lait contient 2,7 g d’acide lactique.
3. Ce lait n’est pas frais puisqu’il dépasse la norme de 1,8 g.L–1 : il comporte trop d’acide.
2) Les doses toxicologiques de référence
a) Les additifs alimentaires
Les additifs alimentaires sont des substances ajoutées pour préserver ou améliorer l’innocuité, la fraîcheur, le goût, la texture ou l’aspect des aliments. Certains sont utilisés depuis des siècles pour la conservation, comme le sel (pour conserver des viandes telles que le bacon ou les poissons séchés), le sucre (pour la confiture) ou le dioxyde de soufre (pour le vin).
De nombreux autres sont plus récents ; ils peuvent avoir une origine naturelle, synthétique (reproduction d’un additif naturel par synthèse) ou même artificielle (création d’un additif n’existant pas dans la nature). Il est nécessaire de valider leur innocuité en fixant des doses maximales de consommation. Il en va de même des résidus d’engrais ou de pesticides employés pour la croissance des plantes mais aussi des résidus de médicaments employés dans les élevages.
b) La dose journalière admissible (DJA) ou dose journalière tolérable (DJT)
Certaines molécules organiques employées dans l’alimentation présentent des effets secondaires mis en évidence scientifiquement. Il faut alors en limiter la consommation quotidienne.
La dose journalière admissible (DJA) donne une indication de la masse de substance pouvant être ingérée chaque jour sans préjudice pour la santé du consommateur. Elle s’exprime en milligramme de substance par kilogramme du consommateur. Ainsi, un individu plus lourd pourra consommer une masse plus importante tout en respectant la DJA. En général, les DJA sont fixées pour qu’il n’y ait aucun danger en respectant cette dose.
Exemple
Une personne de masse m = 75 kg ne doit pas consommer plus de 40 × 75 = 3 000 mg = 3,0 g chaque jour si la DJA d’une substance vaut 40 mg.kg–1.
Ces valeurs sont établies pour les additifs alimentaires et les résidus de pesticides dont la présence dans les aliments répond à des besoins techniques ou qui sont nécessaires pour la protection des plantes (OMS).
La dose journalière tolérable (DJT) est une notion proche de la DJA, mais plus large : elle ne concerne pas seulement les additifs alimentaires et les résidus de pesticides. C’est l’estimation de la masse d’une substance présente dans les aliments ou l’eau de boisson, exprimée en fonction du poids corporel (mg/kg ou µg/kg de poids corporel), qui peut être ingérée quotidiennement pendant toute la vie sans risque appréciable pour la santé.
Exemple
Quelques valeurs de DJA pour des édulcorants en milligramme par kilogramme de poids corporel :
saccharine : 5
cyclamate : 7
acésulfame potassium : 15
aspartame : 40