Couleur et coloration des aliments, Une simple affaire de chimie ?

Couleur et coloration des aliments, Une simple affaire de chimie ?

Sylvain GUYOT

INRA, UR 117 Cidricole & Biotransformation des Fruits et Légumes,

35653 Le Rheu

La couleur,

un critère de première importance dans la qualité de l’aliment

• Première impression

• Stimulation de l’appétit

• Segmentation/diversité des

produits (fruits, bières, vins,

cidres…)

Couleur et

Chimie des aliments

NB :

• 80 % de nos aliments courants = produits transformés

• Transformations = modifications chimiques des constituants

1. Garder ou s’appuyer sur la couleur d’origine

(raisin/vin, fraise/confiture,…) 2. Générer une couleur

nouvelle (le caramel, la confiture de rhubarbe…)

Des réactions chimiques sont

impliquées

Les bases moléculaires de la couleur

C O R ₁

R ₂ C O R ₁

R ₂ R R _{1 1} N N R N N R _{2 2} Groupe « azo » Groupe « carbonyl »

…..associés à des constructions moléculaires dites « conjuguées » ou

« résonnantes »

Des groupements chimiques

particuliers……

Quelques exemples de colorants alimentaires

E102

HO N S

O

-O

O N O^-

O

N N

S O O^-

O

Na⁺ Na⁺

Na⁺

Tartrazine

E160

Carotène

N COOH H

HOOC H

N+ COOH GlucoseO H

HO

E162

Rouge de betterave

O+

OH

HO OH

OH

O-glucose

Anthocyanes

E163

La pomme et le cidre

Un exemple pour illustrer le rôle

de la chimie dans la couleur des aliments

• bonne image de marque (naturel, peu alcoolisé)

• peu consommé (2l/an/hbt)

• un besoin de diversifier les produits….en partie sur la base de la couleur : cidre rosé, cidre Guillevic…

© Lemarre, INRA

© S. Guyot, INRA

© S. Guyot, INRA

La pomme et le cidre

Un exemple pour illustrer le rôle

de la chimie dans la couleur des aliments

Les pommes

La râpure Râpage

Le pressurage

Lavage des fruits

© IFPC

© S. Guyot, INRA

Le moût

© IFPC

Le marc

© IFPC

La pomme et le cidre

Un exemple pour illustrer le rôle

de la chimie dans la couleur des aliments

3 acteurs

- les composés phénoliques (polyphénols)

- les polyphénoloxydases - l’oxygène (O2)

NB : Les acteurs sont séparés dans le fruit intègre

Des premiers et des seconds rôles…

…mais tout le monde est impliqué

Les polyphénols de la pomme

Les acides phénoliques

HO HO

C O

O

quinic acid

Les flavonols

O HO

OH

OH OH O

O galactose

Les catéchines

O HO

OH

OH OH OH

Les tannins

O HO

OH

OH OH OH

O HO

OH

OH OH OH

O HO

OH

OH OH OH

Les dihydrochalcones

OH HO

O

OH

glucoseO

O+

HO

OH

OH

OH O

galactose

Les anthocyanes

La rupture de la compartimentation cellulaire

Le broyage et le pressage : destructuration cellulaire : mise en contact des acteurs

Une étape essentielle : La rupture de l ’intégrité cellulaire

Vacuole

(Polyphénols, ^sucres,

acides organiques….) Plastes

(PPO…)

O HO

OH R3

OH

OH

R2 R1 A

B C

Broyage, Pressurage, Macération...

Mise en contact des polyphénols avec les autres constituants cellulaires

(polysaccharides, enzymes,

protéines…)

O ₂ O ₂

© S. Guyot, INRA

1. La génération de quinones par voie enzymatique L’oxydation :

2 étapes distinctes

Les quinones sont colorées….mais instables

OH

R OH

O-diphénols

Oxygène (O

)

Eau (H

O) PPO

Polyphénoloxydase

O-Quinones

O

R O

2. Les réactions des quinone

(purement chimiques)

Polymérisation Réarrangements intramoléculaires

Comment contrôler ces différentes voies ?

Q + P ^{P P}

P P P

Q

P P +

Polymères incolores

Q ¹

[Ox]

Q ²

Produit

coloré

stable

Autre exemple : le thé vert / thé noir

C’est l’oxydation des catéchines (polyphénols) qui fait la différence de couleur

Catéchines

Quinones

Théaflavines Théarubigines et

PPO O ²

© S. Guyot

Et si on utilisait cette propriété pour produire de nouveaux

colorants alimentaires ?

Pourquoi utilise-t-on des colorants ? Législation et définition des colorants

RÈGLEMENT (CE) No 1333/2008 DU PARLEMENT EUROPÉEN ET DU CONSEIL

du 16 décembre 2008

sur les additifs alimentaires

Article 8 (extrait)

Conditions spécifiques applicables aux colorants

il sert un des objectifs suivants:

a) rétablissement de l’aspect initial des denrées alimentaires dont la couleur a été altérée par la transformation, le stockage,

l’emballage et la distribution et dont l’attrait visuel se trouve ainsi diminué;

b) amélioration de l’attractivité visuelle de denrées alimentaires;

c) coloration de denrées alimentaires normalement incolores.

L’annexe V du règlement CE 1333/2008 rend obligatoire pour tous les produits mis sur le marché après le 20 juillet 2010 et

contenant les colorants jaunes E102 (tartrazine), E104 (jaune de quinoléine), E110 (jaune orangé S) et/ou rouges E122 (azorubine), E129 (rouge allura) et E124 (ponceau 4R), l’apposition de la mention

« peut avoir des effets indésirables sur l’activité et l’attention chez les enfants ».

Législation et définition des colorants

Les alternatives au E102 (tartrazine), E104 (jaune de quinoléine) et E110 (Jaune orangé S) sont assez

limitées.

Des colorants naturels plutôt liposolubles :

E100 : curcumine, E160 : carotènes,

E101: La riboflavine (Vitamine B2)

Les Caramels ^(E150) : hydrosolubles mais plutôt orangés

Des besoins en colorants jaunes hydrosolubles

L’exemple du POP

(Produit de l’Oxydation de la

Phloridzine)

Le POP : Produit d’oxydation de la phloridzine Qu’est-ce que la phloridzine ?

OH HO

O O

OH

-D-glucose

Phloridzine • Un composé phénolique de la pomme

• Particulièrement concentrée dans les pépins

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500

mg/kg de tissus

Peau Pulpe Cœur Pépins

Concentrations dans la pomme Kermerrien (Guyot et

al., 1998)

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500

mg/kg de tissus

Peau Pulpe Cœur Pépins

Concentrations dans la pomme Kermerrien (Guyot et

al., 1998)

Marc pomme de

© C. Henry, Unicid

Le POP : Produit d’oxydation de la phloridzine Comment passe-t-on de la phloridzine au POP ?

OGlu

OH HO

O O O

..

o-Quinone

(Jaune mais instable )

O

PPO

O

PPO

(incolore) POPi

OH

OGlu

OH HO

HOOC

OH

spontanément

Très soluble

dans l’eau Très antioxydant

OGlucose

OH HO

O

OH

Phloridzine

HO OGlu

O O HOOC

O

POPj

Très

jaune

Le POP : Produit d’oxydation de la phloridzine

Et en plus….le mélange POPi et POPj est antioxydant

4,93

5,52 4,85

0,43

3,87 0,45

Trolox Epicatechine Vitamine C Phloridzine POPi POPj

Mesure au DPPH (d’après Williams-Brand et al., 1995)

Quelques illustrations

Du Laboratoire….à la Cuisine

POPi et POPj

© S. Guyot, INRA

3

4 5 6

7 8

pH 3

4 5 6

7 8

pH

© S. Guyot, INRA

Quelques illustrations

Du laboratoire….à la cuisine

Gels de gélatine

Yaourt

pH 6 pH 4

© S. Guyot, INRA

© S. Guyot, INRA

© S. Guyot, INRA

Lait

Où en est-on aujourd’hui avec le POP ?

- la molécule précurseur (phloridzine) reste chère à produire

- la source et l’utilisation de l’enzyme (Polyphénoloxydase) doivent être optimisées

….pourquoi ne pas élargir l’idée à d’autres substrats

phénoliques moins coûteux….

Coloration du chitosane :

Autres exemples de coloration issue de l’oxydation des composés phénoliques

Chitosane + polyphénols laccase

O

Chitosane coloré

© Issa-Muniglia

Coloration du chitosane :

Autres exemples de coloration issue de l’oxydation des composés phénoliques

naturel férulique ^Acide

Catéchine

Acide sinapique

En Conclusion

- la couleur est une composante essentielle à la qualité.

- la couleur lors de la transformation est bien souvent la

résultante de réactions chimiques encore difficiles à contrôler.

- la législation se durcit vis à vis des colorants alimentaires.

- pensons à valoriser les procédés naturels pour « produire de la couleur  alimentaire ».

- pensons à utiliser des co-produits de la transformation comme

matière première à cette production.

Merci de votre attenti

on

L. Muniglia (ENSAIA) S. Serrand (INRA) N. Issa (ENSAIA) S. Bernillon (INRA)

J.-M. Le Quéré (INRA) P. Sanoner (Val de Vire) R. Viard (Val de Vire)

Merci aux contributeurs

Région Bretagne (via CBB développement)

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