2.1) La RMN HR-MAS dans l’agroalimentaire

La RMN HR-MAS, initialement utilisée, pour l’étude de molécules greffées sur des supports solides ou pour les études de chimie combinatoire, s’est largement développée et est désormais appliquée à de nombreux domaines (médical^12,63, chimie organique⁸, polymères^10,11…). Cependant, le domaine sur lequel nous allons nous focaliser, est l’utilisation de cette technique pour l’étude de produits alimentaires à travers une revue bibliographique détaillée. De nombreux produits agroalimentaires ont, en effet, une consistance ni solide ni liquide et sont ainsi parfaitement adaptés à une analyse par RMN HR-MAS : cette technique permettant l’analyse brute de ces produits sans traitement ou extraction préalable (mis à part l’ajout de solvant deutéré).

Fruit/Légumes

Les premières études par RMN HR-MAS sur des fruits ou des légumes remontent au début des années 2000 avec les études de Gil et al⁶⁴et de Sobolev⁶⁵. Gil et al se sont intéressés aux changements de composition de la pulpe de mangue en fonction de son stade de murissement et ont observé que la quantité de certains sucres, notamment le saccharose, augmentait au cours de la maturation du fruit tandis que l’acide citrique diminuait. Sobolev et al ont étudié la pulpe de tomate et déterminé des différences de composition entre deux variétés (Ciliegino et Red setter).

La RMN HR-MAS a été utilisée à plusieurs reprises dans le but d’établir un profil métabolique pour l’étude de fruits ou de légumes. Ce fut notamment le cas de Perez et al 66

qui se sont intéressés à la différentiation entre la peau et la chair de tomate, la peau étant plus riche en certains sucres et en résidus glycosyls. Ils ont également réussi à faire des différences entre l’empreinte métabolique du fruit à différents stades de murissement (vert et rouge principalement) et ont également souligné des variations significatives entre les analyses du à une relative hétérogénéité en fonction de la zone de prélèvement. Plus récemment, Iglesias et al⁶⁷ ont étudié l’impact de la saison de récolte et des traitements sur la qualité de la tomate tandis que Mallamace et al⁶⁸ ont utilisé le profil métabolique obtenu par RMN HR-MAS, ainsi que des analyses statistiques multivariées pour différencier des tomates cerises provenant de différentes origines de celles provenant de Sicile, ces dernières ayant obtenu une IGP.

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Ritota et al⁶⁹ ont, quant à eux, étudié le profil métabolique du poivron italien et l’utilisation de la PLS-DA a permis la différentiation entre les deux variétés de la région du Piémont (Corno et Cuneo) mais également entre les différentes origines géographiques. Les métabolites à l'origine de ces distinctions, ont été les sucres, les acides organiques (acide malique et ascorbique) et certains acides aminés (asparagine notamment).

Ritota et al⁷⁰ ont réalisé une étude similaire sur l’ail en tentant de différencier l’ail blanc de l’ail rose, venant de plusieurs régions italiennes. A l’aide de la PLS-DA, ils ont réussi à faire des différences entre les deux types d’ail mais également à remonter à leur origine géographique.

Vermathen et al ont soumis le profil métabolique obtenu par RMN HR-MAS à des analyses statistiques multivariées (ACP et PLS-DA) dans le but de discriminer des pommes selon le producteur⁷¹⁷².

Fromages

Le fromage a été étudié de manière exhaustive par Shintu & Caldarelli entre 2004 et 2007. En 2004, ils ont établi le profil métabolique du Parmigiano Reggiano⁷³ et ont identifié une trentaine de métabolites. Ils ont ensuite poursuivi leurs travaux sur le Parmigiano Reggiano en s’intéressant cette fois-ci à travers l’étude du vieillissement74

et ont mis en évidence une possibilité de classement selon leur âge à l’aide de l’ACP et par Analyse Discriminante (AD) avec, comme marqueurs, certains acides aminés et certains pics non attribués. Ils se sont ensuite intéressés à l’étude de la traçabilité de l’emmental75, à travers l’analyse d’échantillons provenant de 7 régions différentes (dont 5 pays différents). Toujours à l’aide l’ACP et de l’AD ils ont réussi à différencier les différentes origines sur la base de teneur en acides aminés et de certains acides gras insaturés.

Récemment, Mazzei et al ⁷⁶ ont mené une étude sur la traçabilité de la mozzarella dans le cadre de la mise ne place d’une IGP (Indication Géographique Protégée) de la MBC (Mozzarella di Bufala Campana). Dans le but de classifier les différents échantillons, la CAH (Classification Ascendante Hiérarchique) et l’AD ont été utilisées et ces deux techniques ont permis la différentiation des échantillons MBC des autres en fonction des teneurs en galactose, lactose, acide acétique et glycérol.

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Sacco et al ont, sans doute, été les premiers à utiliser la RMN HR-MAS appliquée à la caractérisation de produits alimentaires. En effet, Sacco et al⁷⁷ ont étudié des céréales provenant de différentes régions de l’Italie et attribué plusieurs composés à l’aide de méthodes 1D et 2D (¹H et ¹³C). Quelques années plus tard, Brescia et al ⁷⁸ se sont intéressés à la différenciation en fonction de l’origine géographique et de la variété, de semoule de blé du sud de l’Italie à l’aide de la RMN HR-MAS mais aussi de la SMRI (rapports isotopiques

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C/¹²C et ¹⁵N/¹⁴N). La combinaison de ces deux techniques avec des analyses statistiques a permis une classification correcte en fonction des deux paramètres susnommés. L’année suivante, Brescia et al⁷⁹ ont mené une étude similaire (RMN HR-MAS et SMRI ¹³C/¹²C et

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O/¹⁶O) sur différentes farines de pain et à l’aide de la PCA ont élaboré une méthode de classification en fonction de la zone de production et du type de pain. Durant cette étude, ils ont également réussi à quantifier les acides lactiques et acétiques permettant de déterminer le ratio de fermentation (acide lactique/acide acétique), responsable du phénomène d’acidification lors du traitement des céréales.

La RMN HR-MAS a également été utilisée pour caractériser certaines propriétés des céréales. Ainsi, Larsen et al⁸⁰ se sont intéressés au niveau d’hydratation de granule d’amidon, cette propriété étant directement liée à la qualité du produit. Les différents niveaux d’hydratation ont été déterminés à l’aide du signal sur bruit des acquisitions 1

H et ³¹P par RMN, des spectres à signal/bruit faible indiquant une faible mobilité pour ces granules.

Poisson /Viande

Plusieurs études ont été menées sur l’étude de produits alimentaires de type viande/poisson, ces produits présentant une consistance adéquate à une analyse par RMN HR-MAS et permettant leur analyse directement sur le produit brut.

En 2005 Sacco et al⁸¹ ont étudié de la viande d’agneau originaire de différentes régions du sud de l’Italie en essayant de les différencier en fonction de leur origine et des conditions d’élevage en combinant les résultats obtenus par SMRI (15

N/¹⁴N ¹³C/¹²C) et les profils métaboliques acquis par RMN HR-MAS. A l’aide de l’AD, ils ont réussi à classifier correctement les 3 zones géographiques et les 4 races différentes.

Shintu et al⁸² ont, quant à eux, appliqué la HR-MAS pour l’étude de viande de bœuf séchée dans le but de déterminer des marqueurs potentiels en fonction de la qualité et de l’origine

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géographique. La teneur en acides gras ainsi que certains métabolites liés à l’élevage (proline, phénylalanine, acide glutamique et certains acides aminés) ont ainsi été présentés comme marqueurs potentiels confirmant des résultats obtenus sur d’autres études utilisant d’autres techniques analytiques.

En 2012 Ritota et al⁸³ se sont attachés à séparer les différents types de muscles sur 4 races bovines distinctes. L’utilisation de la PLS-DA et de l’OPLS-DA permit une bonne classification pour 2 espèces mais une moins efficace pour les deux autres, avec comme métabolites discriminants, certains acides aminés et la carnitine.

Aursand et al⁸⁴ ont étudié le saumon d’atlantique et ont également montré la capacité de la RMN HR-MAS pour déterminer la teneur en oméga 3, indiquant cependant que des améliorations étaient à apporter à cette technique.

Nestor et al⁸⁵ ont mené une étude sur un autre salmonidé, l’ombre chevalier, et ont pu déterminer la teneur en oméga 3, mais également, séparer l’acide ecosapentanoïque (EPA) et l’acide docosahexenoïque (DHA) indiquant que la RMN HR-MAS pouvait être une technique complémentaire à la CPG pour la détermination du profil des acides gras.

Castejon et al⁸⁶ ont pour leur part mené une étude approfondie et ont pu caractériser le profil métabolique du saumon fumé (environ 30 composés). Au cours de cette étude, ils ont également suivi l’évolution de l’empreinte métabolique (acides gras, sucres, acides aminés, acides organiques et nucléosides) lors de la conservation du poisson au congélateur sur 30 jours.

Enfin, Bankefors et al⁸⁷ ont comparé les résultats obtenus pour le profilage métabolique par RMN HR-MAS sur des tissus intacts et par RMN liquide, sur des extraits de muscles et de foie de saumon d’atlantique. Les mêmes métabolites ont été retrouvés à l’aide des deux techniques. A l’aide de l’ACP, ils ont également pu, mettre en avant, l’effet du régime alimentaire, avec ou sans zygomycètes, sur le profil métabolique.