Détermination de la libération des composés d’arôme par analyse de l’espace de tête

l’espace de tête

Deux types de mesures ont été réalisés pour déterminer la rétention des composés d’arôme dans les yaourts :

• Mesure de la volatilité et obtention du coefficient de partage gaz / yaourt de chaque composé d’arôme à l’équilibre dans les matrices par la méthode Phase Ratio Variation (PRV).

• Mesure des quantités de composés d’arôme libérées dans l’espace de tête par la méthode Solid Phase Microextraction (SPME). Cette méthode est plus sensible que

la précédente et permet de détecter et quantifier l’ensemble des composés d’arôme de la formule fraise.

II.2.2.1 Détermination des coefficients de partage : méthode PRV

La méthode PRV permet de mesurer les coefficients de partage des composés d’arôme entre l’air et le yaourt. Elle présente l’avantage de pouvoir être utilisée pour une matrice complexe et pour un mélange de molécules d’arôme.

Cette méthode a été décrite par Ettre et al. (Ettre et al., 1993). Le coefficient de partage gaz/matrice est défini par :

m g gm C C K =

Avec Cg : concentration du composé d'arôme dans la phase gazeuse (mg/m3), et Cm :

concentration du composé d'arôme dans le yaourt (mg/m3).

La méthode PRV est basée sur l’établissement de bilan de matière à l’équilibre dans des flacons contenant des rapports différents entre les volumes de la phase gaz et de la phase matrice. Ainsi, il est possible d’établir une relation entre le coefficient de partage Kgm et le rapport β des volumes des phases gaz et matrice, pour des concentrations à l'équilibre entre les 2 phases. L'équation établie est la suivante :

β + ⋅ = ₋₁ 0 gm m K C F A

où F est le facteur de réponse du détecteur permettant de relier le signal mesuré à une quantité, 0

m

C la concentration initiale dans la matrice, A la réponse du détecteur correspondant

à la surface des pics mesurés par chromatographie en phase gazeuse et

m g V V = β .

Les échantillons de yaourt sont placés dans des flacons de 22,4 mL (Chromacol, France). Pour chaque matrice, des flacons contenant 50, 200, 500, et 2000 mg de yaourt sont préparés et pesés sur une balance de précision (Precisa, Mettler Toledo, France). Chaque mesure est répétés avec trois flacons du même type. Les flacons sont placés 12h à la température de l’analyse, afin de s’assurer que l’équilibre est atteint. L’espace de tête contenu au-dessus de l’échantillon est alors analysé par chromatographie en phase gazeuse. La détermination des coefficients de partage est réalisée à la température de 4°C.

Les échantillons sont placés sur un portoir thermostaté d'un injecteur automatique CombiPal (CTC Analytics, Suisse), qui permet à l'aide d'une seringue à "gaz" de 2.5 mL (Hamilton,

Suisse) de prélever et d'injecter automatiquement un volume défini de l'espace de tête en équilibre avec le yaourt. Afin d'éviter toute condensation dans le corps de la seringue, celle-ci est maintenue à 37°C. 2 mL de la phase gaz sont prélevés et injectés dans la colonne chromatographique.

Les valeurs des coefficients de partage sont déterminées par régression non-linéaire, suivant la méthode décrite par Atlan et al. (Atlan et al., 2006).

II.2.2.2 Libération des composés d’arôme par la méthode SPME en conditions statiques

La méthode PRV présente l’inconvénient de ne pas pouvoir mesurer les coefficients de partage des molécules les moins volatiles (vanilline, maltol, etc.). La méthode SPME présente alors une alternative. Elle permet de mesurer les quantités libérées des différents composés d’arôme de la formule fraise dans la phase vapeur au dessus des yaourts en conditions statiques.

L’analyse SPME est une analyse « headspace » avec pré-concentration par adsorption sur un polymère (fibre) pour améliorer la sensibilité de la mesure. Nous avons fait le choix d’utiliser une fibre en polydimethylsiloxane (PDMS) d’une épaisseur de 100 µm (Supelco, Bellefonte, France) en raison de sa grande répétabilité lors des mesures et entre des fibres provenant de lots différents.

Les flacons « headspace », remplis avec 5 g de yaourt et mis à équilibrer pendant une nuit à 4°C, sont placés sur un portoir à 4°C. Le temps de contact entre la fibre SPME et l’espace de tête a été étudié et a varié entre 1 minute et 4 heures. Les résultats de l’étude de l’influence du temps de contact fibre/espace de tête sur les quantités de composés d’arôme détectées sont présentés dans la publication n°2 (p.124). Suite à cette étude, un temps de contact de 2 heures a été choisi. Pendant ce temps de contact, les flacons sont agités. Un fois le temps défini atteint, la fibre est placée dans l’injecteur du chromatographe à 220 °C pendant 1 minute afin de désorber et d’analyser les composés d’arôme.

Les conditions opératoires chromatographiques sont similaires à celles utilisées pour la méthode PRV. Les résultats obtenus sont exprimés en unité d’aire. Trois répétitions d’analyse de l’espace de tête sont réalisées par produit et par fabrication.

II.2.2.3 Conditions opératoires chromatographiques pour l’analyse des composés d’arôme

La détermination des coefficients de partage par PRV et la mesure des quantités de composés d’arôme libérés par SPME sont réalisées à l'aide d'un chromatographe en phase gazeuse équipé d'un détecteur à ionisation de flamme (CPG-FID), (HP 6890, Allemagne).

Les conditions opératoires utilisées lors des mesures PRV et SPME sont les suivantes :

• Colonne chromatographique semi-capillaire (longueur 30 m, diamètre interne 0,53 mm et épaisseur du film 1µm, (BP 20, Interchim, France),

• Débit d'hélium (gaz vecteur) de 8.6 mL/min, • Débit d'hydrogène de 40 mL/min,

• Débit d'air de 450 mL/min,

• Débit d'hélium pour le nettoyage de la seringue de 33 mL/min, • Température de l’injecteur de 220°C,

• Température du détecteur FID de 240°C,

• Programme de température de la colonne : température initiale du four : 50°C, 4°C.min-1 jusque 70°C, puis 5°C.min-1 jusque 170°C, et 8°C.min-1 jusque 220°C. Un palier de 6 min à 220°C termine la mesure, pour une durée totale de 37.25 minutes. Les chromatogrammes sont traités à l'aide du logiciel HP GC ChemStation (HP, Allemagne).