040211imitation cheese [Mode de compatibilité]

Effects of emulsifying salts reduction on imitation
cheese manufacture and functional properties
El-Bakry et al., 2008
Adeline Boire, 04/02/2011
Contexte & objectifs de l’étude
Problématique industrielle : fabriquer des ‘fromages’ qui fondent.
Fromage = lait (eau, globule gras,
protéines, sel minéraux) + présure
« Imitation cheese » = mélange d’eau,
d’huile végétale, de protéines
(caséine) + sels émulsifiants
Obtention d’un gel protéique très sensible à la chaleur
Contexte & objectifs de l’étude
Matières premières
Avantages :
- produit traditionnel
- goût authentique
Inconvénients :
- cher
- risque microbiologique
Avantages :
- peu cher
- pratique industrialisation
Inconvénients :
- nutrition
(- riche en additif )
Contexte & objectifs de l’étude
Matières premières
Produits riches en NaCl et en sel
émulsifiants contenant du Na
risque cardiovasculaire
qualité nutritionnelle diminuée
Objectif de l’étude : caractériser l’effet
de la diminution de la teneur en sel de
fonte sur le procédé de fabrication et
sur les qualités du produit fini
Avantages :
- peu cher
- facilement industrialisation
Inconvénients :
- nutrition
(- riche en additif )
Démarche de l’étude
Fabrication d’une pâte fromagère à l’échelle laboratoire (800 g)
Mélange des ingrédients
(vit. mélange, durée)
Chauffage du mélange
(rampe, durée pallier)
Caractéris° interact°
(prot-prot, prot-eau)
Caractérisation du produit fini obtenu
Structure du produit
Comportement
rhéologique à froid
Comportement
rhéologique à chaud
Comparaison référence vs réduction de 5 à 40 %
Méthodes utilisées
Fabrication d’une pâte fromagère à l’échelle laboratoire (800 g)
Mélange des ingrédients
(vit. mélange, durée)
Chauffage du mélange
(rampe, durée pallier)
Farinograph + bains
Caractéris° interact°
(eau-matrice, prot-eau)
Relaxation RMN
Caractérisation du produit fini obtenu
Structure du produit
Microscopie
Comportement
rhéologique à froid
Rhéomètre + TPA
Comportement
rhéologique à chaud
Test écoulement
1. Fabrication de la pâte fromagère
Objectif :
Ingrédients incompatibles
Matrice protéique continue
renfermant les globules gras
Caséine
EAU
Huile
Sels, ac.
Extrait de Noronha et al., 2008
1. Fabrication de la pâte fromagère
Quelques mots sur les caséines
Extrait de http://biochim-agro.univ-lille1.fr/proteines/
1. Fabrication de la pâte fromagère
Quelques mots sur la fabrication du fromage
Paracaséines hydrophobes restent en surface du micelle
diminution charge micellaire
diminution de l’hydratation
interaction hydrophobe entre les micelles force cohésive
formation d’un gel de caséine
1. Fabrication de la pâte fromagère
Fabrication du fromage d’un fromage fondu
-Rôle des sels émulsifiants :
- « do not act directly as emulsifiant »
- Pénétration du sel dans espaces intermicellaires
- Ca2+ + –〉〉 CaHPO4
échange de cations polyvalents réticulants (Ca2+) contre des cations
monovalents (Na+)
déclenche la séparation des chaînes peptidiques ou des sub-micelles de
paracaséine.
Favorise la dispersion des protéines et leur hydratation
1. Fabrication de la pâte fromagère
Objectif :
Ingrédients incompatibles
Matrice protéique continue
renfermant les globules gras
Caséine
EAU
Huile
Sels, ac.
Extrait de Noronha et al., 2008
Mise en œuvre des matières premières
Le Farinograph
Caractéristiques :
- Mélangeur
- Contrôle de la vitesse
- Peut être thermo-régulé
- Enregistrement du couple et de la
température en temps réel
Sigma Mixer S300 - Brabender
mélange d’ingrédients dans des conditions contrôlées
analyse de l’évolution du couple en fonction des formulations ou
des procédés
calcul d’énergie
viscosité ?
1. Fabrication de la pâte fromagère
- Courbe obtenue pour un produit standard :
1. Fabrication de la pâte fromagère
- Courbe obtenue pour un produit standard :
Hydratation des caséines
1
1. Fabrication de la pâte fromagère
- Courbe obtenue pour un produit standard :
Hydratation des caséines
1
Extrait de Noronha et al., 2008
1. Fabrication de la pâte fromagère
- Courbe obtenue pour un produit standard :
Formation de la matrice protéique
2 la matière grasse
Incorporation de
Extrait de Noronha et al., 2008
1. Fabrication de la pâte fromagère
- Courbe obtenue pour un produit standard :
Formation de la matrice protéique
2 la matière grasse
Incorporation de
Extrait de Noronha et al., 2008
1. Fabrication de la pâte fromagère
- Courbe obtenue pour un produit standard :
Pâte homogène
Extrait de Noronha et al., 2008
1. Fabrication de la pâte fromagère
- Pétrissage de farine de blé dans un brabender
Effet de la réduction en sels emulsifiants
a) sur le procédé de mise en forme
- Effet sur le pic 1
Effet de la réduction en sels emulsifiants
a) sur le procédé de mise en forme
- Effet sur le pic 1
Dans l’article « a result of poor casein hydration »
Hydratation d’agrégat plus gros?
Effet de la réduction en sels emulsifiants
a) sur le procédé de mise en forme
-Diminution du pic 2
« attributed to the incorporation of the emulsified fat during imitation cheese
manufacture »
- Allongement de la durée de mise en forme (30 %)
- Interprété comme une augmentation du temps pour émulsifier les
matières grasses
- Pourtant plus de globules gras plus de surface
Méthodes utilisées
Fabrication d’une pâte fromagère à l’échelle laboratoire (800 g)
Mélange des ingrédients
(vit. mélange, durée)
Chauffage du mélange
(rampe, durée pallier)
Farinograph + bains
Caractéris° interact°
(eau-matrice, prot-eau)
Relaxation RMN
Caractérisation du produit fini obtenu
Structure du produit
Microscopie
Comportement
rhéologique à froid
Rhéomètre + TPA
Comportement
rhéologique à chaud
Test écoulement
Interaction eau-matrice
Relaxation RMN
RMN = Résonance Magnétique Nucléaire
= propriété de certains noyaux atomiques possédant un spin nucléaire
placés dans un champ magnétique
Relaxation RMN = relachement de l’énergie absorbée par un noyau
atomique lors d’un rayonnement électromagnétique
= émission d'énergie sous la forme d'ondes qui constituent le signal
enregistré en RMN.
2 types de relaxation :
- Longitudinale - retour au niveau de basse énergie ("parallèle") des spins
excités
- Transversale – dépend du déphasage des spins
Interaction eau-matrice
Relaxation RMN
Relaxation RMN d’un fromage témoin
Correspond au
proton les moins
mobiles de l’eau
Eau fortement liée
Proton phase
lipidique
Extrait de Noronha et al., 2008
Eau mobile
Effet de la réduction en sels émulsifiants
a) sur le procédé de mise en forme
- Disponibilité de l’eau
- Eau moins disponible
- interprétation article :
- energie mécanique plus de probabilité de
rencontre entre eau et
protéine + plus petite
taille des globules gras
Effet de la réduction en sels émulsifiants
b) sur les qualités finales du produit
• Augmentation de l’élasticité du produit (rhéomètre)
• Augmentation de sa fermeté (TPA)
• Diminution de sa capacité à s’écouler (180°C, 10 min)
- Interprétation donnée par l’article : traitement mécanique
plus long diminution de la taille des globules gras
- Quid de la structure de la phase protéique ?
Effet de la réduction en sels émulsifiants sur la
structure de la matrice
hypothèses
- réduire la qté de sel émulsifiant
plus de liaison Ca2+ entre les submicelles
1. moins bonne dispersion des micelles
2. structure plus stable, plus ‘rigide’ (liaison covalente >
interaction hydrophobe)
structure plus rigide
élasticité supérieure + effet température moindre moins bon écoulement
Quelques questions sur la caractérisation
rhéologique des produits
- Est-il possible de remonter à la viscosité à partir du couple
enregistré en farinographe ?
contrainte appliquée complexe
- Relation « Hardness » et élasticité/viscosité
V = Cte, ρ = Cte ; interface plus nombreuse, énergie de
surface supérieure
- Détermination des vitesses de chauffage en rhéologie
dynamique (ici 5°C/min)