BIOCHIMIE ALIMENTAIRE

IUT . _Licence . _Écoles d'ingénieurs

BIOCHIMIE ALIMENTAIRE

$e édition de I'abrégé

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Charles Alais

Êuy Linden

Laurent Miclo

lable des matières

I

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t

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a

G

z

a

AVANT.PROPOS

PARTIE 1

LES CONSTITUANTS DEs ALIMENTS

CHAPITRE 1

.

GENERALITES SUR LA COMP0SIT|ON DES ALIMENTS

1.1

Donnéesanalytiques

1.2

Apportsnutritionnels

1.3

Alimentsfonctionnels

GIAPITRE 2

I

GLUCIDES SIMPLES ET PRODUITS OÉNIVÉS

2.1

^Structure et isomérie

2.2

^{Les pentoses}

2.2.1

^Arabinose

2.2.2

^Xylose

2.3

^{Les hexoses}

2.3.I

Glucose (D)

2.3.2

^{Mannose (D) et rhamnose (L)}

2.3.3

Galactose

5 5 8

l0

I2 t2

15

r6

T6

t6

16 18 18

,t'f

Biochimie

alimentaire

2.3.4

^{Fructose (D)}

2.3.5

^{Sorbose (L)}

Oses atypiques Les polyols

2.5.1

^Alditols

2.5.2

^Cyclitols

La liaison osidique Diholosides du glucose Saccharose

2.8.1

Propriétés générales

2.8.2

Produits dérivés

2.8.3

Biodisponibilité du saccharose et de ses produits d'hydrolyse

2.9

^Lactose

2.9.1

Propriétés générales

2.9.2

Transformation par voie chimique ^et enzymatique

2.9.3

Produits dérivés

Ol igoholosides végétaux dérivés du saccharose

2.10.1

c-galactosides

2.10.2

Triholosides Oligoholosides animaux Hétérosides

2.12.1

Hétérosides d'alcools

2.12.2

Hétérosides de phénols

2.12.3

Hêtérosides de stérols

2.12.4

Hétérosides antibiotiques

CHAPITRE

3.

^GLYCANNES

t9

20 2.4 20

2.5

2.6 2.7 2.8

zt 2I

22 ZJ ,,^

'rA .,À

25 26

2.10

26 26 27 28 28 28 29

2.11 29

2.12 30

3I

JI JL JJ

34 3.1 J+

3.2

Généralités

Amidons et ^glycogène

3.2.1 ^L

^amylose

3.2.2 ^L

amylopectine

3.2.3

Le glycogène

3.2.4

Propriétés physiques des amidons

3.2.5

Propriétés fonctionnelles des amidons

3,3

Hydrolyse de I'amidon

3.3.1

Hydrolyse enzYmatique

3.3.2

Hydrolyse chimique

3.3.3

Biodisponibilité des amidons des aliments

35 35 36 36 36 37 .Jt 37 39 39

^'.3.4

^lnuline

t 3.5

^cellulose

(.:

3.5.1

La cellulose

40 +T 4T 42 43 44 44 45 46 47 47 49 49 50

52 52 53 53 53 54 54 54 56 57 .l

3.7

3.5.2

[æs dérivés de la cellulose Hydrocolloides épaississants et gélifiants

Les gommes

3.7.L

Gommes d'arbres

33.2

Gommesdegraines

Pectines

Substances provenant des algues marines

3.9.1

Iæs carraghénanes

3.9.2

Iæs alginates

l0

Glycosamino-glycannes

1

^{Les glycanneS} et la gélification

4r1Pgç$'I

Rappels Les acides gras

4.2.1

Enchaînement

4.2.2

Prédominance

4.2.3

Froportions

Propriétés physiques des acides gras

4.3.1

Configuration

4.3.2

Point de fusion

4.3.3

Structure les acides gras insaturés

4.4.I

Position

4.4.2

Fonctions physiologiques

4.4.3

L indice d'iode

4.4.4

Les lipides de poisson

Les acylglycérok

4.5.1

Les triacylglycérols

4.5.2

Analyse directe

4.5.3

Lipolyse

4.5.4

Les réactions de la liaison ester

57 57 59

6l 6l

61

'61

\62

62 63

VI Biochimie

alimentaire

4.7 4.8

64 64 66 66 66 61 69 69 69 71

1l

4.6 Les phospholipides

4.6.1

Phosphoacylglycérols

4.6.2

Sphingomyélines

Les cérides

Les lipoÏdes, caroténoides et stéroides

4.8.1

Les caroténoides

4.8.2

Les stérides Oxydation des lipides

4.9.L

Mécanisme gén&aI

4.9.2

Conséquences des réactions d'oxydation

4.9.3

Facteurs influençant I'oxydation

CHAPITRE

5.

PROTÉINES

5.1

Acides aminés .

5.2

^{Peptides et protéines}

5.2.I

^Taille

5.2.2

Classification

5.3

^Structure primaire et polymorphisme

5.3.1

Structureprimaire

5.3.2

Polymorphisme héréditaire

5.4

Structuresoatiale. Dénaturation

5.4.1

Conformation

5.4.2

Structure secondaire

5.4.3

La structure tertiaire

5.4.4

Dénaturation

5.5

Relationprotéine-eau

5.5.1

Solubilité

5.5.2

Fixation de I'eau

5.6

Scléroorotéines

5,7

Propriétés bio- et techno-fonctionnelles des protéines

5.8

^{La protéolyse}

5.8.1

Gastro-intestinale

5.8.2

Technique

5.9

Brunissement non enzymatique: la réaction de Maillard

5.9.1

^{Biochimie des réactions}

5.9.2

Incidences de la réaction de Maillard en technolosie alimentaire 4.9

73

IJ

76 76 77 78 78 79 79 19 80 81 83 84 84 85 86 81 88 88 90

9l 9l

93

oÆ",r,u,",

6.1

6.2

CHAPITRE

6.

MINÉRAUX Points importants Macroéléments

6.2.1

Sodium

6.2.2

^Potassium

6.2.3

Calcium et phosphore

6.2.4

Maenésium

5.3

^Sources alimentaires et ^rôles des principaux oligo-éléments

6.3.1

Fer

6.3.2

Cuiwe

6.3.3 ^Zinc 6.3.4

Sélénium

6.3.5

Chrome

6.3.6

Iode

6.3.7

Manganèse

6.3.8

Molybdène

Activités biologiques des éléments minéraux

7 rEAt4

Propriétés de l'eau dans les aliments

7.I.L

Propriétés fondamentales de l'eau

1.1.2

Disponibilité de I'eau dans les aliments Activité de I'eau et modifications des aliments

7.2.1

Altérations chimiques et enzymatiques

7.2.2

Développement des micro-organismes

8 ^o VITAMINES Généralités

Utilisation des vitamines Stabilité des vitamines

9.

^PIGMENTS

Les chlorophylles

9.1.1

^Structure

9-I.2

Dégradation ilavonoÏdes et dérivés

9-2.1

Structure

9.2.2

Importance en technologie alimentaire âifrres composés

95 95 97

n

98 98 99 99 100 100 101 101 101

to2 r02

102

r02

r04

123 123 123

IU

t25 t25 t26

128 105 105 106 111 111

1t3

115 115 TzL

t21

vill

^Biochimie

alimentaire

PARTIE 2

BIOCHIMIE DES PRINCIPAUX ALIMENTS

CHAPITRE 10. LES CÉRÉALES

-

^{LE PAIN}

10.1

Généralités sur les céréales

10.2

Le grain

10.2.1 Fibres alimentaires

10.2.2 Composition du grain de blé

10.3

^Protéines de réserve

10.4

Les gliadines du blé

10.5

Les gluténines

10.6

Le polymorphisme biochimique des protéines végétales

10.7

Le pain

10.7.1 La farine

10.7.2 La préparation de la pâte 10.7.3 Fermentation panaire 10.7.4 La cuisson

10.7.5 Refroidissement du pain

10.8

Pâtes alimentaires

CHAPITRE 11 . LÉGUMINEUSES - PROTÉINES VÉGÉTALES

-

PROTÉINES D'ORGANISMES UNICELLULAIRES

11.1

Composition

11.2

Le soja - Fractionnement

1

1.3

Les constituants de la farine de soja

11.3.1 Glucides 11.3.2 Lipides

1 1.3.3 Protéines

11.4

Les globulines du soja

I 1.4.1 Inhibiteurs de lrypsine (fraction 25) 11.4.2 Glycinine (fraction 1lS)

11.4.3 Conglycinine

1

1.5

La féverole

11.6

Protéines desfeuilles

11.7

La pomme _de terre

11.8

Traitements de conservation et de préparation culinaire

11.9

Texturation des protéines végétales

IJJ 133 135

r35

135 136 138 138

r39

t4l t4l

r42 143

t43

144 144

r46 r46

147 149 149 149

t49

150 150 150 151 151 152 152 153 153

Table des matières IX

I

a

I

at

t

I

T

,

t a

11.10 Protéines issues de micro-organismes

1 1. 10.1 Micro-organismes et substrats

1 1.10.2 Extraction et obtention de concentrés protéiques t 1.10.3 Valeur nutritionnelle et utilisations

CHAPITRE ,I2

.

BOISSONS FERMENTÉES

12.1

Les fermentations

12.2

Le vin

12.2.1 Préparation

12.2.2

Composition

12.3

La bière

12.3.1 Maltage 12.3.2 Brassage 12.3.3 Fermentation

12.3.4

Composition

12.4

Le trouble de la bière

12.5

Substances amérisantes du houblon (Humulus lupulus)

12.5

Boissons aromatiques et rafraîchissantes

12.7

L'alcool. Aspects biologiques

GIAPITRE 13 o LAITS ET PRODUITS LAITIERS

13.1

Généralités

13.2

Le lactose et les oligoholosides

13.3

Les lipides. Aspects chimiques

13.3.1 La matière grasse 13.3.2 Les triacylglycérols 13.3.3 Les acides ^gras insaturés 13.3.4 U acide linoléique

13.3.5 Oxydation de la matière ^grasse

13.4

Les lipides: l'état globulaire

13.4.1 Les globules ^gras

13.4.2

Séparation des globules gras

13.5

Butyrification

13.5

Les matières azotées. Les caséines

13.7

Les protéines du lactosérum 13.7.1 La B-lactoglobuline 13.1.2 U a-lactalbumine 13.7.3 Les immunoglobulines 13.7

.4

Les protéoses-peptones

t54

155 r57 r59

160 160 161

l6r

r62

r63 t63

164 165

r65 r66

r61 168 168

170 170 172 114 174 174 176

t76

t77 178 178 118

t78

180 184 184 185 185 185

A

Biochimie

alimentaire

13.8

Association des caséines-Micelles 13.8.1 En I'absence de calcium 13.8.2 En présence de calcium

13.9

La coagulation du lait

13.10 Principes de fromagerie 13.10.1 Le fromage

13.10.2 U enzyme coagulante traditionnelle 13.10.3 Le salage

13.10.4 La disparition du lactose 13.10.5 La microflore des fromages 13.10.6 Les actions enzymatiques 13.11 Autres produits laitiers

13.1

1.1

Laits de consommation

l3.Il.2

Laits fermentés

-Yaourt

13.11.3 Desserts lactés

13.Il.4

Laits concentrés 13.11.5 Lait en poudre 13. 1

1.6

^Caséines

-

^Caséinates

l3.Il .1

Lactosérum

-

^{Concentré de protéines}

CHAPITRE 14. VIANDES ET SANG

14.1

Protéines musculaires

14.2

Protéines du stroma

-

^{Collagène - Tendreté de la viande} 14.2.1 Lecollagène

14.2.2 Uélastine

14.3

Protéines sarcoplasmiques

-

^La myoglobine

-

Coloration de la viande

14.4

Protéines myofibrillaires

-

Contraction

14.4.I

Lamyosine 14.4.2 Uactine

14.4.3 La contraction musculaire

14.5

Obtention des viandes

14.5.I Larigidité

cadavérique

I4.5.2

Lamaturation

14.5.3 Influence de la température

14.5.4 Bilan de la transformation du muscle ^en viande

14.6

5alaisons

-

Saucisson

14.6.1 Le sel 14.6.2 Additifs 14.6.3 Saucisson sec

14.7

Gélatine alimentaire

186 186 186 187 189 189 189 190 190 190

t9l.

r92

192 193

r93

193 194 195 195

198 198 201 202 204 204 205 207 207 201 208 208 208 209 209 209 210 212 r91 r91

raffies

^{matieres XI}

14.8

Le sang

14.8.1 Composition 14.8.2 Lasérumalbumine 14.8.3 Les globulines a et B

14.8.4 Les immunoglobulines 14.8.5 Le fibrinogène 14.8.6 L hémoglobine

(HAPITRE 15. GUFS

15.1

L'æuf de poule

-

^{La coquille}

15.2

Le jaune d'æuf

15.2.1 Phosvitine 15.2.2 Lipovitelline 15.2.3 Lalipovitellenine 15.2.4 Les livétines 15.2.5 Ovovitelline

15.2.6 Les traitements thermiques

Éf

Ë_5

t53

ztJ 213 214 215 216

2r8 2t9

220 220 221 222 223 zzJ 224 224 224 226 226 226 227 227 228 228 228 229 229 229 230

23r 23r

232 232 233 zJ+

235 235 235 236 236 Le blanc d'æuf

15.3.1 Structure 15.3.2 Ovalbumine 15.3.3 L ovotransferrine 15.3.4 L ovomucoïde 15.3.5

L

ovomucine 15.3.6 Lelysozyme

Les nouveaux produits d'æufs

Propriétés fonctionnelles des ovoproduits 15.5.1 Pouvoir coagulant de

l'æuf

15.5.2 Pouvoir anticristallisant et moussant du blanc 15.5.3 Pouvoir émulsifiant du iaune

16. CORPS GRAS Généralités

Traitements de modif ication 16.2.1 Hydrogénation

16

-2.2

Transestérification 16-2.3 Fructionnement 16.2.4 Biofaçonnement les huiles

16.3.1 Les huiles d'animaux marins 16-3.2 Les huiles végétales

16.3.3 Préparation des huiles végétales

'*'

Biochimie

alimentaire

16.4

Margarines et graisses émulsifiées 16.4.1 Fabication des margarines 16.4.2 Composition et différents types

CHAPITRE 17 r _ADDITIFS

17.1

Définitions

17.2

Additifs technologiques

238 238 239

241 241 1/14

17.3

17.4

17.2.1

_Quabté de conservation

17

.2.2

Eflet antioxygène 17.2.3 Disponibilité de I'eau 17.2.4 Rassissement Additifs sensoriels 17.3.1 Aromatisation

17

3.2

Édllcorants à pouvoir sucrant élevé 17.3.3 Colorants

17.3.4 Agents de texture

Addition de substances à finalité nutritionnelle

242 245 246 246 246 246 249 249 250 251

253

255

BIBLIOGRAPHIE

INDEX

SCIENCES ^{SU P}

Charles Alais Guy Linden Laurent Miclo

CHARLES ALAIS

était professeur de biochimie à I'université Henri Poincaré

- ^{Nancy 'l}

CUY LINDEN est professeur honoraire à l'université Henri Poincaré

- ^{Nancy 1}

LAURENT MICLO est maître de conférences à l'université Henri Poincaré

Nancy'l

E

MATHÉMATIQUES

-

PHYSIOUE

I

CHIMIE

,ililJXltIJiltltl[|]il[|l

6661 649

ISBN 978-2-10-051930-9

6" édition de I'abrégé

BIOCHIMIE ALIMENTAIRE

Cette sixième édition actualisée intéressera les étudiants ^des IUT et

les

élèves ingénieurs qui s'orientent ^vers

^les

filières agro- alimentaires. Elle sera aussi utile aux biologistes en 8énéral et aux biochimistes en particulier, pour leur apporter ^des rappels leur permettant de résoudre certains de leurs problèmes.

La plupart des aliments de l'Homme sont des substances complexes

issues

des animaux et

des

végétaux. L'aliment idéal, source de tous

^les

macro- et micronutriments, n'existe

^pas,

d'où la nécessité d'un apport quotidien et varié de toutes les caté- gories d'aliments.

Cet ouvrage décrit les particularités de la biochimie dans le domaine des sciences et technologies des aliments. Dans la première partie, sont

^passées

en revue les notions sur la consti- tution des substances alimentaires et, dans la seconde, sont présentées les particularités de la biochimie des principaux aliments de I'Homme dans nos contrées.

SCIINCES DT L'INCENIEUR

-

INFORMATIOUE

T

SCITI\CES DT LA VIE

I

SCIENCES DE LA IERRT

www.dunod.com