Méthodes de conservation des aliments et lutte contre l’oxydation — TPE

Quand il s’agit de nourriture, il ne faut jamais faire de compromis. C’est d’autant plus vrai en ce qui concerne la conservation des aliments. Une manipulation incorrecte peut entraîner des problèmes de santé tant chez les clients que chez les travailleurs. Pour les acteurs du secteur alimentaire, la conservation des aliments est régie par le Code de la Consommation et le Règlement Européen. Dans cet article, nous explorerons diverses méthodes et techniques de conservation des aliments.

Facteurs qui détériorent les aliments

Bien conserver les denrées alimentaires est essentiel. Malheureusement, plusieurs facteurs biologiques, chimiques et physiques peuvent altérer et endommager la qualité des aliments. L’oxygène : l’exposition à l’oxygène peut provoquer des changements similaires à ceux causés par les rayons du soleil. La chaleur : les températures élevées peuvent détruire, désactiver ou entrainer une reproduction rapide des germes. Les enzymes : ils peuvent provoquer la décoloration et l’oxydation de certains aliments. Les pommes de terre ou les pommes pelées sont un exemple courant.

Les aliments, qu’ils soient transformés ou pas, sont sensibles à plusieurs types de dégradations : physiques, enzymatiques, microbiennes, biochimiques… Ils nécessitent l’application de traitements de conservation pour préserver leurs qualités gustatives et nutritionnelles, mais avant tout à prolonger leur durée de conservation : soit en limitant le développement de micro-organismes pour éviter les intoxications alimentaires, soit en retardant l’oxydation des matières grasses provoquant le rancissement.

L’oxydation : mécanismes et conséquences

L'oxydation des aliments est une réaction chimique causée par le dioxygène de l'air. L'exposition à la lumière ainsi qu'à une température modérément élevée accélère le phénomène. L'oxydation des aliments se produit lorsqu'on laisse des aliments exposés à l'air. Une pomme coupée en deux verra sa chair prendre la couleur marron en surface. De la viande rouge laissée à l'air libre prendra un aspect sec et une couleur plus foncée. L'oxydation est un signe de vieillissement et de perte des qualités d'un aliment.

La cause de l'oxydation des aliments est due au dioxygène de l'air. Seule la surface des aliments est oxydée. En effet, le dioxygène ne pénètre pas dans le cœur des aliments, seule la surface est exposée. L'oxydation des aliments est favorisée et accélérée par une augmentation modérée de la température. Inversement, elle est ralentie par une diminution de la température. L'oxydation des aliments est favorisée et accélérée par l'exposition à une forte lumière. Inversement, elle est ralentie par une conservation à l'obscurité.

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Moyens pour empêcher ou limiter l’oxydation

Pour protéger les aliments de l'oxydation, on agit en limitant le contact entre l'aliment et le dioxygène (emballage sous vide ou sous atmosphère protectrice), en limitant l'exposition à la lumière et en maintenant une température fraîche. Il est également possible d'opter pour une protection chimique par des antioxydants, comme la vitamine C par exemple. On peut protéger les aliments de l'oxydation par l'utilisation d'une substance chimique qui va être oxydée à la place de l'oxydant. On appelle ce genre de substance un antioxydant. La vitamine C est un antioxydant naturellement présent dans le jus de citron par exemple. On peut ralentir et limiter l'oxydation de morceaux de pomme en les imbibant de jus de citron contenant de la vitamine C.

Une des possibilités est d'éviter le contact entre un aliment et la cause de l'oxydation, c'est-à-dire le dioxygène contenu dans l'air. Mettre sous vide, c'est-à-dire aspirer l'air entre l'aliment et l'emballage. Conditionner sous atmosphère protectrice, c'est-à-dire remplacer l'air qui contient du dioxygène par un gaz inerte comme du diazote par exemple. Conserver dans un liquide comme de l'huile par exemple. Conserver à l'abri de la lumière. Conserver au froid.

Techniques de conservation par le froid

Utilisée depuis l’Antiquité, la conservation par le froid est une des méthodes de conservation des aliments les plus efficaces. Le froid limite et ralentit le développement des micro-organismes, et permet ainsi de prolonger la durée de conservation des aliments. La réfrigération : cette méthode maintient les aliments à des températures comprises entre 2 et 8 degrés Celsius environ. Elle est couramment utilisée pour la préservation des viandes, des poissons, des fruits et des légumes. La congélation : il s’agit de l’une des techniques de conservation des aliments les plus efficaces. Elle permet de stocker à long terme divers aliments sans noter une perte significative de nutriments.

La congélation permet d’abaisser la température d’une denrée alimentaire de façon à faire passer à l’état solide l’eau qu’elle contient. Grâce à ce procédé, l’eau contenue dans les cellules se cristallise finement limitant ainsi la destruction cellulaire. Les produits ainsi traités conservent leur texture, leur saveur et peuvent être conservés plus longtemps. La surgélation (ultra-congélation) : cette technique consiste à exposer les aliments à des températures comprises entre -35 et -150 degrés Celsius pendant une courte période. La surcongélation préserve davantage les aliments dû à la vitesse de refroidissement. L’eau présente dans l’aliment se cristallise finement, il n’y a alors pas ou peu de formation de cristaux de glace qui sont à l’origine de la détérioration notamment lors de la décongélation par l’éclatement des cellules.

Maintenir la chaîne du froid est primordiale, surtout durant les mois les plus chauds. Le respect de la chaîne du froid est primordial pour empêcher la modification des qualités organoleptiques du produit : changement de texture, aspect visuel, dégradation de l’aromatique, etc., et pour éviter l'intoxication alimentaire due à la prolifération rapide des bactéries. Un équipement professionnel, tel que les boîtes hermétiques gastronorm et les armoires isothermes GN, vous aide à garantir la sécurité alimentaire.

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Conservation par la chaleur et traitements thermiques

L'exposition à une température très élevée permet de tuer une grande partie des micro-organismes présents dans un aliment. La cuisson, la pasteurisation, l'appertisation et la stérilisation sont des traitements thermiques couramment employés. La pasteurisation, qui se fait à une température de l'ordre de 70°C, permet de détruire certains micro-organismes tout en préservant les caractéristiques des denrées alimentaires, notamment leur saveur. Il est important de noter que bien que la pasteurisation conserve efficacement les nutriments, elle n’élimine pas tous les micro-organismes. Par conséquent, les produits pasteurisés comme le lait doivent toujours être conservés à froid pendant le transport, le stockage et la consommation.

La stérilisation est la méthode de conservation des aliments la plus sûre du point de vue microbiologique. La stérilisation est un procédé qui consiste à soumettre un aliment conditionné hermétiquement à des températures élevées pendant une certaine durée, dans le but de détruire entièrement les éventuels micro-organismes, pathogènes ou non, et leurs spores. La stérilisation se fait généralement à une température de l'ordre de 120°C. À différence de la stérilisation, la pasteurisation utilise des températures plus faibles, inférieures à 100°C, et ne permet pas l’élimination complète des micro-organismes et des spores.

Le traitement à ultra-haute température (UHT) : ce procédé implique de chauffer rapidement les aliments à des températures d’environ 140°C en seulement quelques secondes. Avec cette méthode de conservation, le produit (lait, par exemple) est porté à une haute température au-delà de 135°C pendant une courte période (1 à 5 secondes), puis immédiatement et très rapidement refroidi. Il est ensuite conditionné aseptiquement. Les produits obtenus peuvent se conserver plusieurs années à température ambiante (5 ans maximum). Elles doivent être stockées au froid si non UHT.

Méthodes de privation d'eau et changements d'état

La déshydratation et le séchage consistent à éliminer partiellement ou totalement l'eau contenue dans l'aliment. La lyophilisation consiste à congeler un aliment puis à le placer sous vide : l'eau passe ainsi directement de l'état solide à celui de vapeur (sublimation). La lyophilisation est fondamentalement une sublimation de l'eau. La principale utilisation de la lyophilisation est l'obtention de café soluble. La forme et l’aspect des produits sont bien conservés, leur qualité aromatique est bien supérieure à celle des produits séchés. Cependant, en raison des nombreuses étapes à réaliser, elle est plus rentable à grande échelle.

Le salage vise à soumettre la 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). Le sel a un effet conservateur en extrayant l'eau des substances alimentaires. Essentiellement, il extrait l’eau des cellules microbiennes, les faisant se déshydrater et mourir. Le sucre (sucraison) consiste à enrober les aliments de sucre ou de sirop pour inhiber la croissance bactérienne par pression osmotique. Le sucre présent dans certains aliments peut entraîner la production de composés conservateurs comme l’alcool et les acides.

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Fermentation, marinage, fumage et autres méthodes traditionnelles

La fermentation est la transformation naturelle d'un ou plusieurs ingrédients alimentaires sous l'action de levures, ou de bactéries. Les sources de fermentation (yaourt, choucroute, fromages) permettent d’obtenir des produits stables et riches en arômes. Le marinage est une technique qui consiste à immerger des aliments dans une solution de vinaigre, de sel et d'épices. Cette technique est indispensable pour fabriquer des produits à la durée de conservation allongée et aux saveurs diversifiées et sublimées.

Le fumage ou la 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 le rôle d'aromatisation et/ou de coloration et possède des propriétés antiseptiques. La conservation dans l’alcool ou le vinaigre (cornichons) et la conservation dans l’huile font partie des procédés traditionnels efficaces.

Conditionnement sous vide et sous atmosphère modifiée

L'emballage sous vide implique l'évacuation de l'air avant le scellage, créant un environnement pauvre en oxygène préjudiciable à la vie microbienne aérobie et aux processus d'oxydation. Le conditionnement sous atmosphère modifiée (ou protectrice) permet de remplacer l'air autour d’un produit par un gaz ou un mélange gazeux approprié (gaz carbonique, azote). Cette technique contribue à éliminer ou réduire la détérioration potentielle des produits (oxydation, développement de bactéries et autres micro-organismes). Elle permet de préserver qualité et fraîcheur (aspect, texture, goût, couleur) des aliments.

Cette technique permet la conservation du produit à l'état frais, sans traitements chimiques ou thermiques, en préservant les propriétés organoleptiques d'origine. Parmi les méthodes de conservation les plus récentes, apparues dans les années 1985 - 1990, le conditionnement sous atmosphère modifiée s’avère une solution optimale pour les produits emballés frais tels que salade, poissons, produits traiteurs, pâtes fraîches, viandes, charcuteries. Elle inhibe les développements microbiens, protège les composants de l’aliment de l’oxydation et prolonge leur date limite de consommation. Par contre, elle est sans effet sur le développement d’organismes pathogènes.

Additifs, conservateurs chimiques et technologies émergentes

Les additifs alimentaires sont des substances ajoutées aux aliments pour améliorer leur couleur, leur texture, leur goût, ou simplement pour prolonger leur durée de conservation. Ils évitent la dégradation chimique de l'aliment causée par la chaleur, la lumière ou les traces de métaux favorisant l'oxydation. Les conservateurs chimiques, tels que les antioxydants, les antimicrobiens, les sulfites et les nitrates, jouent un rôle crucial dans la préservation de la qualité, de la sécurité et de la longévité des aliments en empêchant l'oxydation, la décoloration et la croissance bactérienne. Ces substances peuvent être naturelles ou artificielles et sont soigneusement sélectionnées et réglementées.

Certaines de ces techniques sont utilisées depuis des millénaires et peuvent prolonger la durée de conservation des aliments jusqu’à deux ans. Toutefois, l'utilisation de certains conservateurs dans l'alimentation humaine est source de vives polémiques. Par exemple, les nitrites sont très utilisés en charcuterie, en association avec le sel ; l'usage des nitrites est contesté par certains scientifiques à cause de la possible production de nitrosamines cancérigènes lors de la cuisson des aliments.

Parmi les technologies émergentes, la nanotechnologie englobe diverses techniques issues de la biotechnologie, de l’ingénierie, de la chimie et de la physique. Elle consiste à utiliser des nanomatériaux sûrs pour la sécurité alimentaire. Ces matériaux sont utilisés dans les emballages pour préserver la valeur nutritionnelle des aliments et prolonger leur durée de vie. L'irradiation est une méthode qui repose sur l'exposition de certaines denrées alimentaires à des radiations ionisantes ; en France elle se limite principalement à quelques produits comme les fraises et les pommes de terre.

Choix de la méthode et respect des bonnes pratiques

Il existe de nombreuses solutions de conservation des aliments (réfrigération, pasteurisation, stérilisation, lyophilisation...) qui transforment plus ou moins l'aliment. Pour choisir le processus le mieux adapté, tant à vos installations qu’à l’aliment à conserver, il est important de s’assurer que la technique sélectionnée permette : de garantir une durée de vie maximale de la conserve, ou du moins celle que vous souhaitez ; de minimiser les modifications des caractéristiques organoleptiques et nutritionnelles des aliments.

Lors de la réalisation des différents procédés, un cahier des charges est établi. Pour respecter les nombreux critères, il faut effectuer des analyses et respecter la chaîne du froid. Les détails cités dans cet article sont une vision globale, chaque procédé doit être affiné en fonction du type de produit et du résultat souhaité.

Conseils pratiques pour réduire le gaspillage et préserver la qualité à domicile

• Il est conseillé de placer la nourriture au réfrigérateur dans les bons compartiments car tous n’ont pas la même température, la zone la plus froide étant juste au-dessus du bac à légumes.
• Il est important de protéger les aliments les uns des autres, en utilisant des boîtes hermétiques, pour les préparations maison par exemple.
• Il est aussi conseillé de ne pas y stocker les produits qui se conservent à température ambiante (ex. œufs).
• Pour limiter le brunissement enzymatique, imbiber de jus de citron les fruits coupés contenant de la vitamine C.

Tableau récapitulatif des principales méthodes

La conservation des aliments englobe une gamme de méthodes visant à prolonger la fraîcheur et la comestibilité des aliments. En employant des techniques, nous préservons les saveurs, les nutriments et les textures. Un bon choix de méthode, associé au respect de la chaîne du froid, des analyses et de l’hygiène, permet de garantir sécurité et qualité, tant pour les industriels que pour les consommateurs.

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