Effets de l’irradiation sur les épices :

Les épices représentent les principaux volumes irradiés dans une douzaine de pays actuellement, le plus souvent à une dose moyenne maximale de 10 kGy.

Ce sont les épices destinés à être incorporés dans des aliments nutritivement riches tels que charcuteries (surtout crues), qui sont ainsi irradiés pour garantir un niveau de qualité microbiologique satisfaisant. Ce sont d’ailleurs les seuls produits, avec les herbes aromatiques, qui font l’objet d’un consensus à l’heure actuelle en Europe. Du fait de leur état déshydraté, la grande majorité des produits secs concernés supportent des doses de cet ordre sans aucune altération organoleptique(Desmonts,2001).

CHAPITRE III : MATÉRIEL ET MÉTHODES

I. Traitements des échantillons

I.1. Préparation de la matière première

La matière première utilisée : le piment, le fenouil et la coriandre, qui ont été fournis par la Société « Labidi Viandes »qui les utilise dans la préparation des merguez. Les trois épices ont été conditionnées dans des emballages alimentaires (polyéthylène) et ont été réparties en quatre lots pour les quatre doses étudiées. Chaque lot est mis dans un paquet en carton.

I.2. La source radioactive

Les essaies d’irradiation ont été effectués au sein d’une unité de radio traitement semi industrielle (figure 2) dans le Centre National des Sciences et Technologies Nucléaire (CNSTN) implanté à Sidi Thabet.

La source radioactive est télescopique, elle est constituée de deux cylindres coaxiaux contenant chacun 4 crayons de cobalt-60 de 45,2 cm de longueur et sont disposés et encapsulés suivant une symétrie axiale. Le stockage de cette source se fait à sec dans un container cylindrique constitué d’acier et de plomb dans lequel elle a été transportée.

Figure 2 : La source radioactive de Cobalt 60 au CNSTN

I.3. Essai préliminaire : détermination de la dose

Cet essai préliminaire est nécessaire pour déterminer la dose souhaitée et s’assurer de l’homogénéité de la répartition de la dose d’irradiation. Les dosimètres ont été répartis sur des flacons plastiques contenant 300 ml de jus préparé.

La dosimétrie a été performé en utilisant des dosimètres de type Fricke qui est largement utilisé comme étalon secondaire en raison de sa précision (1 à 2 %), de sa reproductibilité et sa simplicité d’emploi. Il s’agit d’une méthode spectrophotométrie basée sur l’oxydation de l’ion ferreux Fe ²⁺ en ion ferrique Fe³⁺. La concentration de l’ion produit est déterminée par la mesure de la densité optique à une longueur d’onde de 303 nm. L’augmentation de la concentration en ion Fe ³⁺

est proportionnelle à la dose absorbée.

Avec :

D est la dose absorbée en Gray.

t (°C) : température de la solution de Fricke durant la lecture par spectrophotométrie.

t’ (°C) : température de la solution de Fricke après l’irradiation.

∆A : variation de l’absorbance entre un témoin non irradié et un échantillon irradié.

La mesure consiste à effectuer un essai de traitement et de calculer les paramètres suivants : La dose absorbée minimum (Dmin) exprimé en [Gy.s-1].

La dose absorbée maximum (Dmax) exprimé en [Gy.s-1].

Le rapport d’homogénéité

Le débit de dose (D) est le quotient de la dose absorbée (kGy) par le temps d’exposition (min).

D Frike (Gy) =

[1+ 0.007 (t -25)] [1+0.0015 (t’ -25)]

278. ∆∆∆∆A

Le système dosimétrique est composé d'un spectrophotomètre UV-visible de la marque spectronic GENESIS 5, à différentes longueurs d'onde, d'un ordinateur et d'un logiciel ADMCF2I A.

Les rayons gamma ont été émis avec un débit de dose de 18.93.Gray /min (débit déterminé par le laboratoire de dosimétrie). Ce débit correspond à la position qui donne la meilleure distribution de la dose.

I.4. Analyses des échantillons

Le travail consiste dans un premier stade à étudier l’effet de l’irradiation sur la qualité microbiologique et physicochimique des épices, pour cela on effectue une série d’analyses microbiologiques et physicochimiques des échantillons irradiés avant entreposage. Dans un deuxième stade, les mêmes analyses ont été utilisées pour l’évaluation de la qualité microbiologique et physicochimique du piment, du fenouil et de la coriandre pendant l’entreposage avec une fréquence d’analyses d’une semaine.

Les analyses microbiologiques ont été effectuées à l’Institut Supérieur des Sciences Biologiques Appliquées de Tunis (ISSBAT).

Les analyses physicochimiques ont été effectuées à l’Ecole Supérieure des Industries Alimentaires de Tunis (ESIAT) et à l’ISSBAT.

Après irradiation, les échantillons ont été stockés à température ambiante. On a commencé les analyses après deux semaines du traitement par radiation ionisantes des épices.

II. Analyses microbiologiques

II.1. Dénombrement de la flore aérobie mésophile totale (ISO 4833 ; 2003) II.1.1 Définition

La flore aérobie mésophile totale est l’ensemble des microorganismes capables de se multiplier en présence d’oxygène à une température située entre 25 et 40 °C.

II.1.2 Mode opératoire

L’ensemencement se fait en profondeur d’un milieu de culture défini PCA (Annexe 1), coulé dans deux boîtes de Petri, avec une quantité déterminée de suspension mère. Dans les mêmes conditions, on réalise l’ensemencement des dilutions décimales obtenues à partir de la suspension mère. Les boîtes sont incubées à 30 °C ±1 °C pendant 72 h ± 3 h.

II.1.3 Expression des résultats

Pour les boites contenant de 15 à 300 colonies, les boites retenues contenant au plus 300 colonies, au niveau de deux dilutions successives. Il faut qu’une boite renferme au moins 15 colonies. Le nombre de micro-organismes est calculé par gramme d’épice en tant que moyenne pondérée à l’aide de l’équation suivante :

N= Σ C / [(n

₁

+ 0.1n

₂

) d]

Σ C :

est la somme des colonies comptées sur toutes les boites retenues.

n

₁

:

est le nombre de boites retenues à la premières dilution.

n

₂

:

est le nombre de boites retenues à la seconde dilution.

d

: est le taux de dilution correspondant à la première dilution.

II.2. Dénombrement des coliformes totaux (ISO 4832 ; 2006) II.2.1 Définition

Ce sont des bactéries qui à la température spécifiées ( 30 °C, 35 °C ou 37 °C) forment des colonies violacées ou pourpres d’un diamètre supérieur ou égale à 0.5 mm dans la gélose lactosée biliée au cristal violet et au rouge neutre (VRBL) (Annexe 1 )

II.2.2 Mode opératoire

Il s’agit d’un ensemencement en profondeur du milieu sélectif solide (VRBL), coulé dans deux boites de Petri, avec une quantité déterminée de suspension mère. Dans les mêmes conditions, on réalise l’ensemencement des dilutions décimales obtenues à partir de la suspension mère. Les boites sont incubées à 30°C pendant 24h.

II.2.3 Expression des résultats

L’expression des résultats est identique à celle de la flore aérobie mésophile totale.

II.3. Dénombrement des coliformes thermotolérants (ISO 9308-2 ; 1990) II.3.1 Définition

Les coliformes thermotolérants sont des coliformes fermentant le lactose avec production de gaz à la température de 44 °C.

II.3.2 Mode opératoire

Il s’agit d’un ensemencement en profondeur du milieu sélectif solide gélose lactosée biliée au cristal violet et au rouge neutre (VRBL), coulé dans deux boites de Petri, avec une quantité déterminée de suspension mère. Dans les mêmes conditions, on réalise l’ensemencement des dilutions décimales obtenues à partir de la suspension mère. Les boites sont incubées à 44,5°C pendant 24 h.

II.3.3 Expression des résultats

Il s’agit de colonies rouges roses de 0.5 mm de diamètres.

L’expression des résultats est identique à celle de la flore aérobie mésophile totale.

II.4. Dénombrement des levures et des moisissures (ISO 13681 ; 1995) II.4.1 Principe

Les levures et moisissures sont des microorganismes qui, après ensemencement en surface sur le milieu PDA (Annexe 1) inhibiteur pour les bactéries aérobies, forment des colonies après une incubation à 20° C pendant 5 jours.

II.4.2 Mode opératoire

L’ensemencement se fait en surface d’un milieu de culture défini PDA (Annexe 1), coulé dans quatre boîtes de Petri, avec une quantité déterminée de suspension mère. Dans les mêmes conditions, on réalise l’ensemencement des dilutions décimales obtenues à partir de la suspension

II.4.3 Expression des résultats

On dénombre les colonies de levures et de moisissures sur les boîtes présentant au total 10 à 100 colonies.

On exprime le résultat par un nombre de levures et de moisissures compris entre 1.0 et 9.9*10^x

II.5. Dénombrement des Entérobactéries (ISO 21528-2 ; 2004) II.5.1 Définition

Les entérobactéries se sont des microorganismes forment des colonies caractéristiques sur gélose au cristal violet, à la bile et au glucose (VRBG) (Annexe1), fermentent le glucose (colonies rouges) et donnant une réaction oxydase négative.

II.5.2 Mode opératoire

Il s’agit d’un ensemencement en profondeur du milieu sélectif (VRBG), coulé dans deux boites de Petri, avec une quantité déterminée de suspension mère. Dans les mêmes conditions, on réalise l’ensemencement des dilutions décimales obtenues à partir de la suspension mère. Les boites sont incubées à 37 °C ±1 °C pendant 24 h ± 2 h.

II.5.3 Expression des résultats

Les colonies caractéristiques sont roses à rouges aux violettes.

On choisit les boîtes contenant au maximum 150 colonies caractéristiques. L’expression des résultats est identique à celle de la flore aérobie mésophile totale.

III. Analyses physicochimiques

III.1. Détermination du pH (ISO 1842 ; 1991)

On prend d’essai 10 g d’épice en poudres pour l’essai, qui sont préparées et mélangées avec 50 ml d’eau distillée.

On introduit les électrodes préalablement étalonnées dans la prise d’essai et on règle le système de correction de la température de pH-mètre à la température de mesurage (20 °C ±2 °C).

Lorsqu’une valeur constante a été obtenue, on lit le pH directement sur l’échelle de l’appareil à 0,05 unité.

III.2. Détermination de la teneur en eau (ISO 711 ; 1985) III.2.1 Définition

La teneur en eau est la perte de masse, exprimée en pourcentage, subie par le produit dans des conditions spécifiées.

III.2.2 Principe

Broyage de l’échantillon et séchage d’une prise d’essai à une température comprise entre 130

°C et 133 °C, jusqu’à avoir une masse constante.

III.2.3 Mode opératoire

5 g d’épice au mg prés sont prélevés et versés dans une capsule préalablement tarée après passage à l’étuve et refroidissement au dessiccateur. La capsule contenant la prise d’essai est introduite dans l’étuve et laissée durant 2 h, temps compté à partir du moment où la température de l’étuve est à 130 °C. Une fois l’étuvage est terminé, la capsule est tirée et laissée refroidir complètement dans un dessiccateur. Dés que la capsule est refroidie elle est pesée au mg prés.

III.2.4 Expression des résultats

La teneur en eau, exprimée en pourcentage en masse, est donnée par la formule suivante :

Teneur en eau (%)= (m

0

– m

1

) x 100/m

0

Où

m0 : masse, en grammes, de la prise d’essai avant étuvage.

m1 : masse, en grammes, de la prise d’essai après étuvage

III.3. Détermination des cendres totales (ISO 928 ; 1997) III.3.1 Définition

C’est le résidu obtenu après incinération à (550 °C ± 25 °C exprimé en pourcentage en masse.

III.3.2 Principe

Destruction des matières organiques par chauffage de l’échantillon à une température de (550±25) °C jusqu’à obtention d’une masse constante.

III.3.3 Mode opératoire

Les capsules sont chauffées pendant environ 1 h dans le four à moufle électrique réglé à 550

°C. Après refroidissement jusqu’à la température ambiante au dessiccateur, (m1) est pesée à 0,5 mg prés. Environ 2 g de l’échantillon sont pesées à 0,001 g, dans la capsule (m2). La prise d’essai est chauffée sur la plaque chauffante électrique ou la surface chauffante jusqu’à sa carbonisation complète. Chauffer ensuite dans le four à moufle électrique réglée à 500 °C. Après environ 2 h, la capsule est sortie du four. Après refroidissement, les cendres sont humidifiées avec de l’eau, séchées ensuite sur la plaque chauffante électrique. Puis chauffer de nouveau dans le four à moufle électrique réglé à 550 °C, jusqu’à masse constante. Refroidit au dessiccateur et (m₃) est pesée à 0,0001 g près.

Les opérations de chauffage, refroidissement au dessiccateur et pesage seront répétées jusqu’à ce que la différence entre deux pesées successives n’excède pas 0,0005 g.

III.3.4 Expression des résultats

W_TA = [(m₃ – m₁) / (m₂ – m₁)] * 100%

WTA : teneur en cendres totales, exprimée en pourcentage en masse.

m1 : masse, en grammes, de la capsule vide.

m₂ : masse, en grammes, de la capsule et de la prise d’essai.

m3 : masse, en grammes, de la capsule et du résidu obtenu.

Il est à signaler qu’on calcule la moyenne de deux déterminations et on exprime le résultat avec une décimale.

III.4. Détermination des cendres insolubles dans l’acide (ISO 930 ; 1997) III.4.1 Définition

C’est la partie des cendres totales restant après traitement à l’acide chlorhydrique, exprimée en pourcentage en masse. Leur détermination permet de mesurer la quantité de matières siliceuses, spécialement de la terre siliceuse contenue dans les épices.

III.4.2 Principe

Traitement des cendres totales obtenues selon ISO 928 avec de l’acide chlorhydrique, filtration, incinération et pesée du résidu.

III.4.3 Mode opératoire

La prise d’essai peut être constituée des cendres totales obtenues lors de la détermination des cendres totales conformément à l’ISO 928. Sinon, une nouvelle prise d’essai est prélevée et les cendres totales sont préparées selon le mode spécifié dans l’ISO 928. Il n’est pas nécessaire, dans ce cas, de refroidir et de peser les cendres totales.

15 ml de solution d’acide chlorhydrique (solution à environ 10 % en masse) sont ajoutés aux cendres totales, dans la même capsule que celle ayant servi à leur préparation. Ensuite la solution est chauffée pendant environ 10 min sur le bain d’eau bouillant et le contenu de la capsule est filtré à travers le papier filtre. La capsule et le papier filtre sont lavés avec de l’eau chaude jusqu’à ce que les eaux de lavage soient exemptes d’acide chlorhydrique (environ 6 à 8 fois). L’absence d’acide chlorhydrique est contrôlée à l’aide de la solution de nitrate d’argent. Le papier filtre avec le résidu sont remis dans la capsule et incinérés dans le four à moufle électrique réglée à 550 °C. la capsule est refroidit au dessiccateur et pesée à 0,0001 g prés. Les opérations de chauffage, refroidissement au dessiccateur et pesage seront répétées jusqu’à ce que la différence entre deux pesées successives n’excède pas 0,0005 g (m3)

III.4.4 Expression des résultats

WA = [(m3 – m1) / (m2 – m1)] * 100%

W_A : teneur en cendres totales, exprimée en pourcentage en masse.

m3 : masse, en grammes, de la capsule et du résidu obtenu.

Il est à signaler qu’on calcule la moyenne de deux déterminations et on exprime le résultat avec une décimale.

III.5. Analyse de la couleur III.5.1 Principe

La couleur habituellement appréciée par l’œil nu du consommateur peut être quantifiée à l’aide d’un analyseur de couleur, tel que le chroma mètre MINOLTA CR-300. Il s’agit d’un analyseur de couleur composé d’une tête de mesure qui présente une surface de 8 mm de diamètre associée à un calculateur. Son principe est simple, une source à arc de xénon émet de la lumière sur la surface de l’échantillon sous un angle de zéro degré. Les rayons réfléchis sur celle-ci seront captés par six cellules photoélectriques à haute sensibilité afin d’être analysé.

III.5.2 Mode opératoire

Les mesures de luminance ont été exprimées dans le système L, a et b où « L » représente une approximation mathématique non linéaire de la réponse de l’œil aux couleurs noires et blanches, elle correspond à 100 pour le blanc et à 0 pour le noir. La valeur du paramètre « a » varie entre (-60) et (+60), indiquant respectivement la dominance du vert et celles du rouge. La valeur du paramètre

« b » varie également de (-60) pour les nuances du bleu, à (+60) pour les nuances du jaune.

III.5.3 Expression des résultats

Les paramètres de la couleur de l’échantillon (L, a, b) sont lus à partir de l’afficheur de l’appareil.

CHAPITRE IV : RÉSULTATS ET DISCUSSION

I. Influence de la dose d’irradiation sur la décontamination des épices

La charge microbienne initiale des trois épices s’avère importante. En effet, la contamination initiale des épices est inévitable, les microorganismes proviennent très fréquemment du sol et sont véhiculés vers les épices par l’air ou par l’eau, soit déjà au champs avant la récolte, soit au moment de la récolte et lors des opérations de manutention.

On constate que le traitement ionisant réduit la charge microbienne des épices, l’effet étant directement influencé par la dose.

La cinétique de destruction des microorganismes est directement liée à la dose appliquée suivant une loi exponentielle.

L’équation de la courbe représentant (la flore résiduelle / la flore totale) * 100 en fonction de la dose appliquée permet de prédire, avec une bonne précision, la dose, exprimée en kGy, qu’il faudra appliquer pour obtenir la réduction recherchée.

La radiorésistance des microorganismes est caractérisée par un facteur D₁₀ ou dose de réduction décimale qui correspond à la dose absorbée provoquant la destruction de 90 % de la populations initiale

I.1. Flore aérobie mésophile totale

Les résultats relatifs de l’influence de la dose d’irradiation sur la flore aérobie mésophile totale des épices sont regroupés dans le tableau 4.

La teneur initiale en germes totaux des trois échantillons des épices est de l’ordre de 6,8.10⁶, 4.10⁶ et 1,4.10⁶ UFC/g respectivement pour le piment, le fenouil et la coriandre. Ces valeurs qui dépassent la valeur seuil qui est 5,10⁵ UFC/g (Jouve, 1996) rendent les épices impropres à la consommation.

D’après le tableau 4, on constate que la dose de 6 kGy n’a pas permis d’éliminer la totalité de la flore aérobie mésophile totale pour le piment, le fenouil et la coriandre alors que la dose 10 kGy a

permis de réduire la totalité de la flore aérobie mésophile sous le seuil de détection at ce ci pour les trois épices. Ce résultat est en accord avec celle de Lee et al. (2004) qui ont travaillé sur l’effet de l’irradiation gamma sur la couleur et les acides volatiles du piment rouge.

Tableau 4 : Influence de la dose d’irradiation (kGy) sur la flore aérobie mésophile totale des épices

Dose d’irradiation (kGy) Épices

0 3 6 10

Piment 6,8.10⁶ 8.10⁴ 3.10² <10

Fenouil 4.10⁶ 7,6.10⁴ 1,2.10² <10

Coriandre 1,4.10⁶ 1,1.10⁴ 1,3.10² <10

L’effet réducteur sur la flore aérobie mésophile totale du piment, du fenouil et de la coriandre (figures 3, 4et 5) répond aux équations suivantes :

• (Flore résiduelle/ Flore totale)*100 =

℮

(4,7960 – 1.6719 x Dose)

pour le piment.

• (Flore résiduelle/ Flore totale)*100 =

℮

(5,01979 – 1.7357 x Dose)

pour le fenouil.

•

(Flore résiduelle/ Flore totale)*100 =

℮

(4,5344 – 1.5472 x Dose)

pour la coriandre.

Les doses de réduction décimales sont de l’ordre de 1,5 ; 1,56 ; 1,44 kGy respectivement pour le piment, le fenouil et la coriandre.

Le calcul de la dose d’irradiation nécessaire à la stérilisation d’un produit dépend de la contamination initiale N0 et de la dose de réduction décimale D10.

Dose de stérilisation = n * D₁₀ (n = le taux de réduction décimale)

Dans notre cas la contamination initiale est de 10⁶ (n = 6) pour les trois épices d’où il fallait 6 réductions décimales pour décontaminer les produits. Le calcule de la dose nécessaire a la stérilisation des épices est :

• 1,5 x 6 = 9 kGy pour le piment

•

De ce fait les résultats obtenus sont en accord avec la littérature qui mentionne que la

Figure 3 : Influence de la dose d’irradiation (kGy) sur la réduction décimale de la flore aérobie mésophile totale du piment

Figure 4 : Influence de la dose d’irradiation (kGy) sur la réduction décimale de la flore aérobie mésophile totale du fenouil

y = 93,37e^-1,5472x

Figure 5 : Influence de la dose d’irradiation (kGy) sur la réduction décimale de la flore

I.2. Coliformes totaux

Les résultats relatifs de l’influence de la dose d’irradiation sur les coliformes totaux des épices sont regroupés dans le tableau 5.

Les germes témoins de contamination fécale sont des germes banals dont on sait que leur milieu de vie normal est l'intestin des animaux et de l'homme. Leur présence dans les épices peut traduire une contamination fécale.

Le taux de coliformes totaux présents dans les échantillons des épices non irradiés est de l’ordre de 3,2.10³ , 5,7.10³ et 1,4.10⁴ UFC/g respectivement pour le piment, le fenouil et la coriandre. Ce taux des coliformes totaux pour les trois épices a dépassé la norme qui est de 10³ UFC/g (Jouve, 1996).

Ces germes totaux sont très sensibles à l’irradiation. Une dose de 6 kGy a permis d’éliminer la totalité de ces germes pour les trois épices.

Tableau 5 : Influence de la dose d’irradiation (kGy) sur la teneur en coliformes totaux des épices

Dose d’irradiation (kGy) Épices

0 3 6 10

Piment 3,2.10³ 1,8.10² <10 <10

Fenouil 5,7.10³ 3.10² <10 <10

Coriandre 1,4.10⁴ 3,6.10² <10 <10

I.3. Coliformes fécaux:

L’effet de la dose d’irradiation sur les coliformes fécaux des épices est illustré dans le tableau 6.

Les coliformes fécaux sont présents initialement avec un taux de 2,6.10², 1,7.10² et 1,1.10³ UFC /g respectivement pour le piment, le fenouil et la coriandre. Ce taux des coliformes fécaux pour

Ces coliformes fécaux sont très sensibles à l’irradiation. La dose de 6 kGy a permis d’éliminer la totalité de ces germes pour les trois épices.

Tableau 6 : Influence de la dose d’irradiation (kGy) sur la teneur en coliformes fécaux des épices

Dose d’irradiation (kGy) Épices

0 3 6 10

Piment 2,6.10² 1,7.10² <10 <10

Fenouil 1,7.10² 1,6.10² <10 <10

Coriandre 1,1.10³ 1,7.10² <10 <10

I.4. Levures et moisissures:

L’effet de la dose d’irradiation sur les levures et les moisissures des épices est illustré dans le tableau 7.

Les levures et les moisissures dans les échantillons témoins des épices sont de l’ordre de 1,3.10², 7,1.10³ et 9.10³ UFC/g respectivement pour le piment, le fenouil et la coriandre. Ce taux des levures et moisissures pour les trois épices est inférieur à la valeur de la norme qui est de 10⁴ UFC/g (Jouve, 1996).

Les levures et les moisissures sont très sensibles à l’irradiation. La dose de 6 kGy a permis la destruction totale de ces germes pour les trois épices.

Les levures et les moisissures sont très sensibles à l’irradiation. La dose de 6 kGy a permis la destruction totale de ces germes pour les trois épices.

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