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L'alimentation à découvert

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Catherine Esnouf
, 
Jean Fioramonti
, 
Bruno Laurioux

Deuxième partie. Fabriquer les aliments : du champ à l'assiette

2.9. Comment conserver les aliments : stérilisation, pasteurisation, surgélation, séchage, 4e gamme

Catherine Renard

Texte intégral

1On conserve les aliments pour en préserver la comestibilité à long terme. Certains aliments se conservent d’eux-mêmes (fruits secs, grains, graines) mais la plupart demandent un traitement. La conservation doit assurer la sécurité microbiologique et prévenir la dégradation de l’aliment par les enzymes (endogènes ou liés à des microorganismes d’altération) et l’oxydation (Figure 1). Ces méthodes s’appliquent donc surtout aux aliments à haute teneur en eau, les plus favorables à la croissance des microorganismes ainsi qu’à l’expression des enzymes endogènes.

Fig. 1 – Activité de l’eau* et stabilité des aliments : vitesses des principales réactions de dégradation, quelques exemples d’activité de l’eau dans les aliments

2Les deux options consistent à éliminer les microorganismes ou à rendre les aliments et leur environnement impropres à leur croissance. Les méthodes inhibant la croissance des microorganismes sont le froid, la diminution de l’activité de l’eau* (séchage, ajout de sel, d’alcool ou de sucres), la compétition avec d’autres microorganismes (fermentations), l’utilisation d’agents chimiques (fumage, vinaigre, additifs). L’élimination des microorganismes doit être assortie de conditions de stockage adaptées : emballage étanche, basse température.

3Deux niveaux d’élimination des microorganismes peuvent être distingués : soit une pasteurisation au sens large, c’est-à-dire l’élimination des formes végétatives des microorganismes pathogènes et banaux, pour une durée de vie de quelques jours à quelques semaines avec conservation au froid et DLC* (date limite de consommation), soit une stérilisation c’est-à-dire l’élimination des formes végétatives et sporulées*, pour des produits capables de se conserver à température ambiante avec une DLUO* (date limite d’utilisation optimale) jusqu’à quelques années. Un facteur fondamental pour l’intensité des traitements est le pH de l’aliment : la majorité des bactéries, dont celles responsables des toxiinfections alimentaires et notamment du botulisme, les levures, les moisissures, ne poussent pas en milieu acide, et l’inactivation y est plus efficace. La limite est fixée à 4,6 (Codex Alimentarius*) : en dessous une pasteurisation est suffisante, au-dessus une stérilisation sera nécessaire (Tableau 1).

Tableau 1. L’intensité nécessaire des traitements de conservation en fonction de l’acidité des aliments

Aliment acide (pH < 4.6)

Aliment peu acide (pH > 4,6)

Pasteurisation
Destruction des formes végétatives des microorganismes

Conservation à température ambiante, DLUO*

Conservation au froid, DLC*

Stérilisation
Destruction des formes végétatives et sporulées

Conservation à température ambiante, DLUO*

4Le moyen le plus versatile de destruction des microorganismes étant la chaleur, ce traitement s’accompagne souvent d’une cuisson, qui, elle, a pour but de rendre les aliments palatables*. Les optima ne sont pas forcément les mêmes : la cuisson peut demander un chauffage plus (légumes secs) ou moins prononcé (haricots verts, fruits au sirop) que la conservation. La vitesse des réactions chimiques étant moins accélérée par l’augmentation de la température que l’inactivation des bactéries, en général les traitements à haute température et de courte durée préservent mieux les vitamines, pour un même niveau d’inactivation des microorganismes.

Stérilisation des aliments

5La stérilisation requiert des traitements thermiques à des températures supérieures à 100 °C. L’appertisation est la principale méthode utilisée ; elle a été initiée à partir des travaux de Nicolas Appert (1795). Elle consiste en un traitement thermique suffisant pour inactiver les formes végétatives et sporulées* (à l’exception de quelques bactéries thermorésistantes non responsables de toxiinfections alimentaires), appliqué à l’aliment dans son emballage hermétique final. La température de référence de l’appertisation est de 121,1 °C, mais des températures de 110 °C à 130 °C sont utilisées pour les aliments faiblement acides (pH > 4.6). Outre les conserves classiques sous emballages rigides (boite en métal ou bocal), il s’est développé une gamme de produits sous emballage plastique souple. Ces emballages n’étant pas étanches à l’oxygène, les propriétés organoleptiques peuvent se dégrader, et les industriels préconisent des DLUO* plus courtes (de l’ordre de l’année et non de 2 à 5 ans).

6Le traitement UHT (Ultra Haute Température, supérieure à 135 °C, pendant 1 à 2 s) inactive également les spores, permettant une conservation de quelques mois à température ambiante. Les temps très courts font qu’il n’est adapté qu’aux produits liquides (lait, depuis les années 1960) ou quasi liquides (soupes). Il est appliqué au produit avant emballage et exige un conditionnement aseptique. L’irradiation aux rayons gamma permet également la stérilisation des aliments mais est peu utilisée.

Pasteurisation et traitements proches

7La pasteurisation regroupe un ensemble de traitements thermiques moins prononcés que pour la stérilisation, à des températures inférieures à 100 °C, qui diffèrent par leurs températures et durées (entre 62 °C et 88 °C, typiquement 70-85 °C, 15 s à une minute). La « flash-pasteurisation » (1-2 s, 85-95 °C) ou la pasteurisation courte à haute température s’appliquent aux produits liquides, et sont suivies d’un remplissage à chaud ou aseptique. Les produits « sous vide » ou les fruits et légumes de 5e gamme (tableau 2), sont emballés avant pasteurisation, ce qui implique des durées plus longues pour atteindre les températures « à cœur » de l’aliment. L’atmosphère appauvrie en oxygène dans l’emballage contribue à leur conservation. La pasteurisation est suffisante pour une conservation à température ambiante des aliments acides (pH < 4,6). Pour les aliments peu acides, ces traitements exigent des conservations sous chaîne du froid, avec des DLC* de quelques jours ou quelques semaines. Leur commercialisation ne s’est développée qu’à partir des années 1990.

8La pascalisation consiste à appliquer à l’aliment (préemballé sous emballage souple) des pressions de l’ordre de quelques centaines de kilopascals (quelques milliers de bars). Le principe est connu depuis la fin du XIXe siècle, mais les contraintes physiques (enceintes et pompes) puis réglementaires font qu’elle s’est développée en Europe seulement depuis les années 2000. Elle permet l’inactivation des formes végétatives tout en préservant les qualités nutritionnelles, les vitamines étant peu sensibles aux hautes pressions. Les enzymes endogènes ont une sensibilité intermédiaire et l’une des limites de la pascalisation est la possible activation (polyphénoloxydases*) ou rémanence (pectineméthylestérases*) de certaines activités, notamment dans les produits végétaux, conduisant à des changements organoleptiques perceptibles. Les produits pascalisés, même acides, sont stockés au froid avec des DLC* de quelques semaines.

Tableau 2. Les différentes gammes de produits végétaux

Désignation

Obtention

Durées et conditions typiques de stockage

Première gamme

Produits frais

Quelques jours (épinards) à quelques mois (carotte, pomme), de 0 °C à 12 °C (selon le végétal)

Deuxième gamme

Produits appertisés

Quelques années à température ambiante

Troisième gamme

Produits surgelés

Quelques mois en froid négatif

Quatrième gamme

Produits « frais découpés »

Quelques jours à quelques semaines au froid positif

Cinquième gamme

Produits pasteurisés ou « sous vide »

Quelques semaines au froid positif

Sixième gamme

Produits déshydratés

Quelques mois ou années à température ambiante, préservé de l’humidité

9La thermisation (température inférieure à 62 °C), appliquée au lait, diminue seulement la charge bactérienne. Elle permet de préserver une partie de la flore lactique (pour une transformation en fromage par exemple).

Conservation par le froid négatif

10Le froid négatif permet des conservations de longue durée, par deux effets : d’une part l’« élimination » de l’eau liquide, transformée en glace, et d’autre part le ralentissement de la multiplication des microorganismes et des réactions.

11La température de -18 °C correspond à l’arrêt de toute multiplication, y compris des levures, mais certaines réactions, notamment d’oxydation, ont encore lieu à faible vitesse (lipides insaturés, caroténoïdes). Le transport de viande congelée depuis l’Argentine remonte aux années 1880, mais le développement des produits congelés en France date des années 1970 avec l’apparition des congélateurs domestiques.

12Surgelés et congelés se distinguent par la vitesse de congélation. La surgélation exige un refroidissement rapide : le produit est soumis à une température d’environ -40 °C pour arriver rapidement à -18 °C à cœur. Elle s’applique industriellement à des produits de petite taille (épaisseur inférieure à 10 cm) et produit de nombreux petits cristaux de glace, et donc préserve mieux l’intégrité cellulaire et la texture. La congélation consiste en un refroidissement lent et s’applique plus spécifiquement aux grosses pièces. Les cristaux de glace sont moins nombreux et plus gros, avec une altération marquée de l’intégrité cellulaire. Les procédés utilisent soit un contact avec des parois froides, soit des gaz froids (air glacé en lit fluidisé), soit des liquides cryogéniques (solutions de sel, sucre ou azote liquide, CO2).

Fig. 2 – Diagramme de phase de l’eau et cycle de lyophilisation

13Les microorganismes n’étant pas détruits par le froid, leur multiplication reprend à la décongélation. Il faut un maintien rigoureux de la chaîne du froid (y compris par le consommateur), et la décongélation doit être rapide. Les petites pièces peuvent être cuites directement, limitant aussi les pertes par exsudation. Il faut décongeler complètement au préalable les grosses pièces, soit à 4 °C (plusieurs heures), soit au four microonde à faible puissance (quelques dizaines de minutes).

Séchage

14La déshydratation permet à la fois de conserver et de diminuer l’encombrement des aliments. Elle peut être mise en jeu soit par évaporation de l’eau liquide (ébullition, entraînement*), soit par sublimation de la glace (lyophilisation). Le plus courant (et le moins coûteux) est le séchage par entraînement, où l’aliment est mis en contact d’un air chaud et sec (atomisation, lit fluidisé, tunnel de séchage). Les séchoirs sur cylindre sont utilisés pour déshydrater des aliments liquides ou pâteux : les cylindres chauffés intérieurement amènent le produit à sa température d’ébullition, une pellicule se forme en surface qui est rapidement desséchée et les flocons sont récupérés par raclage. La lyophilisation (Figure 2) permet une déshydratation du produit solide et à faible température, et donc la meilleure conservation des propriétés mais à un coût énergétique élevé. Le produit congelé est mis dans des conditions de température faible et de pression basse (inférieures au point triple de l’eau), et les vapeurs d’eau sont entraînées vers un piège froid pour leur condensation. La durée de lyophilisation dépend étroitement de l’épaisseur du produit. Les produits lyophilisés se réhydratent très facilement, ce qui peut être un avantage (dissolution) ou un inconvénient, notamment pour les produits riches en sucres qui doivent être emballés hermétiquement car ils ont une très forte propension à capter l’humidité de l’air et à s’agglomérer.

Produits « frais découpés » ou 4e gamme

15Les produits végétaux dits de 4e gamme se sont développés rapidement à partir des années 1980 (salades en sachet). Ce n’est pas à proprement parler une méthode de conservation, puisqu’elle diminue la durée de vie et qu’elle garde intacts les mécanismes enzymatiques et physiologiques. Les végétaux nettoyés sont découpés, lavés, emballés et stockés au froid (4 °C). L’atmosphère interne du sachet peut être modifiée (emballage sous atmosphère modifiée ou effet de la respiration). En effet, diminution de l’oxygène et accumulation du CO2 ralentissent le métabolisme des végétaux et donc leur dégradation, et diminuent la prolifération de certains microorganismes. Il ne faut pas éliminer totalement l’oxygène : cela conduirait à l’altération du végétal avec fermentation et risque de botulisme. La perméabilité des films est donc un critère important qui doit être adapté à chaque végétal.

16Lors du lavage, des auxiliaires technologiques inactivent les microorganismes et rendent la surface de découpe moins favorable à leur croissance. Ce sont des composés oxydants (dérivés chlorés, acide peracétique*, ozone) ou acides (acide citrique ou peracétique) ; un antioxydant (souvent l’acide ascorbique) peut être ajouté pour limiter le brunissement enzymatique. Certains produits, particulièrement sensibles, nécessitent la présence d’une solution (d’acides citrique et ascorbique) pour limiter ce brunissement.

17Depuis les années 1950 et grâce à la généralisation des chaînes du froid, se sont développées de nouvelles méthodes de conservation des aliments, qui permettent de mieux en préserver les caractéristiques intrinsèques, organoleptiques et nutritionnelles. Le défi qui est maintenant posé aux industries alimentaires est de pouvoir conserver les progrès faits en termes de qualité et de disponibilité tout en diminuant les coûts environnementaux des chaînes du froid.

Bibliographie

Référence bibliographique

• Jeantet R. et al., Sciences des aliments 1. Stabilisation biologique et physico-chimique, Lavoisier, Paris, 2006.

Table des illustrations

Légende Fig. 1 – Activité de l’eau* et stabilité des aliments : vitesses des principales réactions de dégradation, quelques exemples d’activité de l’eau dans les aliments
URL http://books.openedition.org/editionscnrs/docannexe/image/10302/img-1.jpg
Fichier image/jpeg, 117k
Légende Fig. 2 – Diagramme de phase de l’eau et cycle de lyophilisation
URL http://books.openedition.org/editionscnrs/docannexe/image/10302/img-2.jpg
Fichier image/jpeg, 380k

Auteur

Biochimiste
UMR « Sécurité et Qualité des Produits d’Origine Végétale »
INRA
Avignon
catherine.renard@avignon.inra.fr

© CNRS Éditions, 2015

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