Aspects des meurtrissures des pommes : paramètres impliqués
Maggy GROTTE1 *, François DUPRAT1, Dominique LOONIS1, Éric PIÉTRI1
SUMMARY Bruising appearance of apples: involved parameters.
After harvest, apples are submitted to various mechanical strains causing deformation and resulting in damage and quality loss. Bruise appearance and bruise volume are not only related to impact parameters (impact energy and absorbed energy), but also to the physiological status of the fruit. Bruising belongs to one of four typical appearances (A to D) according to the applied energy. Each appearance is related to one distinctive force-time and stress- strain impact curve. Percent of each bruising type changes with bruising extent (bruise volume/fruit volume), and with contribution of the flesh and of the skin to the overall physical properties (puncture firmness and toughness) of the fruit.
For impact energies with the same magnitude, percent of type A appearance decreases during storage. Contrarily, percent of type B increases. Types C and D appear only for low impact energy and for overripe apple. Percent of type A is strongly correlated to mechanical properties of the flesh and that of type B depends on the skin properties.
Key-words: bruising appearance, puncture firmness, thougness, apple.
RÉSUMÉ
Les chocs subis par les pommes au cours de diverses manipulations conduisent à des déformations engendrant des meurtrissures préjudiciables à leur qualité.
L’aspect des lésions engendrées et leur volume dépendent non seulement des paramètres d’impact (énergie appliquée et énergie absorbée), mais également de l’état physiologique du fruit. Selon l’énergie appliquée, les aspects des lésions peuvent être répartis en quatre types selon leur gravité. À ces lésions correspondent des courbes d’impact force-temps et contrainte-déformation. Les proportions relatives de chaque type de lésions varient avec leur sévérité (rap- port volume lésé/volume du fruit) et en fonction des contributions relatives de la chair et de l’épiderme aux propriétés mécaniques globales (fermeté pénétromé- trique et rigidité) du fruit. Pour des énergies d’impact de même ordre de gran-
1. Laboratoire de méthodes physiques d’étude, UMR « Qualité et sécurité des aliments d’origine végé- tale », Institut national de la recherche agronomique, Site Agroparc, F 84914 Avignon cedex 9, France.
* Correspondance [email protected]
deur, la proportion de type A (tache uniformément brune constituée de tissus détruits) diminue avec la durée de conservation tandis que celle de type B (tissus lésés striés de couches de tissus intacts) augmente. Les types C (quelques lise- rés de tissus lésés au sein d’une zone de tissus intacts) et D (une ou plusieurs surfaces de cellules éclatées en limite de la zone de brunissement) ne sont obte- nus que pour les faibles énergies appliquées et en fin de conservation. La pro- portion de type A est significativement corrélée aux propriétés physiques de la chair ; celle de type B dépend des propriétés de l’épiderme.
Mots clés : meurtrissure, aspect, propriété mécanique, pomme.
1 - INTRODUCTION
Après la cueillette, le fruit peut subir un choc ou une forte compression lors des différentes manipulations (calibrage, conditionnement, stockage) effectuées entre la récolte et la table du consommateur. Une déformation peut ainsi se pro- duire au niveau de l’impact (HOLTet al., 1981 ; HOLT et SCHOORL, 1985). Cette déformation durable provoque un ramollissement et un brunissement du tissu lésé et accroît la sensibilité des fruits aux maladies cryptogamiques, affectant ainsi la conservation (LE LEZEC, 1990 ; SCHOORL et HOLT, 1982). Les retraits et déclassements résultant de ces endommagements représentaient 5 à 15 % de la récolte française de pommes en 1997 (CTIFL : communication personnelle).
Les déformations engendrées dépendent non seulement de la nature (choc ou compression) et de la durée d’application de la contrainte externe, mais éga- lement des propriétés mécaniques et de l’état physiologique du fruit (BRUSEWITZ et BARTSCH, 1989 ; CHENet YAZDANI, 1991 ; SIYAMIet al., 1988 ; YUWANA, 1997 ; YUWANAet DUPRAT, 1996 ; YUWANAet DUPRAT, 1998).
Dans le cas de la pomme, toute déformation provoque des ruptures cellu- laires entraînant des phénomènes de brunissement. La majorité des théories développées pour expliquer ces phénomènes associent la rupture à un dépas- sement de la contrainte maximale de cisaillement (HOLTet SCHOORL, 1977). Les plus récentes attribuent l’initiation de la rupture au dépassement d’un certain seuil de la contrainte normale, indépendamment de l’intensité de la contrainte externe et de sa vitesse d’application (LANG, 1984 ; ROUDOT et al., 1991 ; WENIANet al., 1991).
La zone meurtrie se présente sous la forme d’une calotte sphérique dont le volume est parfaitement délimité dès le choc et n’évolue pas sensiblement. Elle présente une apparente exsudation et un aspect translucide. Le brunissement des tissus lésés est décelable dans la dizaine de minutes suivant le traumatisme mécanique (SAMIMet BANKS, 1993) et est essentiellement attribué à la mise en contact de substrats de nature phénolique et d’enzymes d’oxydo-réduction (AMIOTet al., 1992 ; AUBERTet al., 1992) consécutivement à la désorganisation cellulaire (rupture des parois cellulaires et des liaisons intercellulaires) induite par le choc. L’intensité de la coloration du volume meurtri dépend de la variété et du stade de maturité (HOLTet SCHOORL, 1984 ; LE LEZEC, 1990 ; RODRIGUEZ et al., 1990 ; ROUDOTet al., 1989 ; RUMSEYet FRIDLEY, 1977). Les différences de réaction mécanique des tissus aux chocs (importance et type de déformation,
forme et coloration des meurtrissures) sont généralement imputées à la struc- ture cellulaire (BLANPIEDet WILDE, 1968 ; REEVE, 1953 ; TUKEYet YOUNG, 1942).
Cette étude a pour objet d’évaluer l’influence des paramètres d’impact (énergie absorbée et énergie appliquée) et des propriétés mécaniques (fermeté pénétrométrique et rigidité) de la chair et de l’épiderme sur l’allure des courbes d’impact (force-temps et contrainte-déplacement), sur la sévérité des lésions (volume lésé/volume du fruit) ainsi que sur l’aspect de la zone meurtrie.
2 - MÉTHODES ET TECHNIQUES
2.1 Matériel végétal
La variété Golden Delicious qui représente 45 % de la production de pommes en France, a été choisie du fait de son importance économique. Les fruits pro- viennent d’un verger expérimental de l’Inra à Montfavet (Sud de la France) et sont récoltés fin août. Après la récolte, les pommes sont soumises à un tri manuel avec les précautions nécessaires pour éviter tout choc incontrôlé, et stockées en chambre froide à une température voisine de 2 °C et à une humidité relative de 96 % jusqu’au moment des mesures. Les fruits retenus pour les essais ont un poids compris entre 140 et 240 grammes et une masse volumique comprise entre 777 et 824 kg·m–3. Ils se caractérisent par une fermeté « Effegi » moyenne de 13,3 kg·cm2 et un coefficient d’élasticité sonique moyen de 2,86 mégapascals (MPa). Avant chaque essai, les lots prélevés sont maintenus dans une enceinte ventilée et régulée à la température de 20 °C pendant une durée de 24 h. Dans ces conditions de stockage, les fruits se conservent pendant plus de 6 mois sans altération pathologique décelable. De plus, le stockage prolongé permet d’obtenir dans le temps, une large gamme de niveaux de fermeté. Chacun des lots com- porte 20 fruits de calibre voisin. Toutes les mesures locales s’effectuent au niveau de l’équateur du fruit.
2.2 Appareil à meurtrir : banc de chute
L’équipement développé au laboratoire (figure 1) est destiné à mesurer les effets de la chute d’un fruit, sans vitesse initiale, d’une hauteur exactement connue sur un capteur de force enregistrant le choc (ROUDOT et al., 1989 ; YUWANA et DUPRAT, 1996). L’appareil est constitué d’une assise en béton de 700 kg assurant l’inertie du dispositif et à laquelle est assujetti un capteur piézo- électrique de force. Une potence verticale munie d’un équipage à crémaillère permet d’ajuster la hauteur de chute du fruit. Le tube de dépression et le cap- teur sont parfaitement coaxiaux dans le plan vertical.
La mesure consiste à (figure 1) :
– placer le fruit contre la base du tube maintenu en dépression (5), – ajuster la hauteur de chute choisie, grâce à la crémaillère (3), – casser le vide dans le tube pour libérer le fruit (1) et
– récupérer le fruit à la main dès son premier rebond sur le capteur de sorte qu’il ne subisse qu’un seul choc (7).
Figure 1
Banc de chute des pommes 1 – prise de vide
2 – vanne trois voies d’application ou de rupture du vide
3 – crémaillère de positionnement fin du fruit au contact de la lame 6 4 – tube et anneau de mousse pour le maintien du fruit
5 – fruit
6 – lame amovible de définition de la hauteur de chute
7 – capteur de force piézo-électrique à quartz Kistler type 9321 A (gamme de force : 0-5000 newton, résolution : 0,1 newton, force maximale admissible : 5500 newton, sensibilité : 4 picocoulomb/new- ton)
8 – potence de maintien des équipages mobiles de définition et d’ajustement de la hauteur de chute 9 – embase, bloc d’inertie en béton de 700 kg
Impact instrumentation for apples 1 – vacuum pipe
2 – three slot vacuum valve
3 – rack bar for precise adjustment of the drop height 4 – rubber ring to hold apple in position
5 – fruit
6 – sliding metal bar adjustable to drop height
7 – quartz piezoelectric impact transducer Kistler type 9321 A (force range: 0-5000 newton, resolu- tion: 0.1 newton, maximum force allowable: 5500 newton, sensitivity: 4 picocoulomb/newton) 8 – bracket
9 – concrete block (700 kg)
Figure 2 Géométrie des lésions
a – zone écrasée : calotte sphérique, mesure à partir du diamètre de contact (dc) et du rayon de la pomme (R)
zone brunie : calotte sphérique, mesure à partir de la profondeur de brunissement (Pb) et du dia- mètre bruni (db)
b – schéma de la zone lésée
Bruising geometry
a – crushed zone: spherical segment, measurement from contact diameter (dc) and apple diameter (R)
bruised zone: spherical segment, measurement from bruise depth (Pe) and bruise diameter (db) b – scheme of apple damage
a
b
La surface du capteur est enduite d’une teinture bleue qui marque le fruit sur toute la surface mise en contact avec le capteur. Ce dernier est relié, via un amplificateur de charge (BRÜEL & KJÆR type 2626 ; Naerum, Danemark), à un oscilloscope numérique (NICOLET 310, 32 bits ; Madison, USA) enregistrant les variations de la force appliquée en fonction du temps de contact. Le stockage des données force/temps, enregistrées par l’oscilloscope, s’effectue via une liaison parallèle IEEE-488, sur le disque dur d’un ordinateur compatible PC sous forme d’un fichier binaire de 8 kilooctets comportant 4096 points. Les valeurs sont échantillonnées toutes les 2 millisecondes et la valeur du point équivaut à 1,813·10–2Newton pour 1 Volt pleine échelle. La précision absolue des forces développées est de 4·10–2Newton.
Les hauteurs de chute testées sont comprises entre 1,5 cm et 25 cm. Elles conduisent à des énergies absorbées par le fruit, comprises entre 0,012 à 0,300 joules (J). Les frottements de l’air lors de la chute sont négligés.
2.3 Géométrie des lésions
Une attente d’environ 10 min est nécessaire après le choc, pour assurer l’oxydation et le brunissement des cellules lésées. Le diamètre et la profondeur de la zone brunie sont mesurés au pied à coulisse sur une coupe équatoriale passant par le centre du fruit et le grand axe de la zone écrasée (figure 2a).
Le volume écrasé et le volume bruni sont équivalents à un segment sphé- rique à une base (figure 2b) et sont calculés comme suit.
La profondeur de la zone écrasée Pe exprimée en mètres (m) est égale à :
où R = rayon théorique du fruit (m)
dc = diamètre de la zone de contact (m).
Le volume écrasé Vécr exprimé en mètres cubes (m3) est obtenu par :
Le volume bruni exprimé en mètres cubes (m3) est égal à :
où db = diamètre de la zone brunie (m) Pb = profondeur de la zone brunie (m)
Le volume total lésé exprimé en mètres cubes (m3) est obtenu en sommant les volumes des deux segments sphériques à une base correspondant respecti- vement au volume écrasé et au volume bruni (HOLT et SCHOORL, 1977 ; YUWANA, 1997 ; YUWANAet DUPRAT, 1998) :
Vlésé = Vécr + Vbruni
Vbruni Pb db
= ⋅ ⋅ ⋅ Pb
+
π
6 3
2
2 2
V cr = ⋅π Pe ⋅ ⋅ −R Pe
3 2 (3 )
Pe R R dc
= − −
2
2 1 2
2
Vécr =
La sévérité des lésions ou rapport du volume lésé au volume total du fruit est ensuite calculé, le volume du fruit étant déterminé par mesure de la poussée d’ARCHIMÈDE.
2.4 La fermeté : propriétés mécaniques
Les caractéristiques de fermeté sont mesurées par perforation limitée (1 cm de profondeur) du fruit intact au niveau de son équateur (DUPRATet al., 1995 ; DUPRATet al., 2000). Les courbes pénétrométriques (force/déplacement) pré- sentent deux zones distinctes correspondant pour la première à la compression élastique du fruit jusqu’à la limite globale de rupture (F = force et d = déplace- ment) et pour la seconde, au cisaillement et à la compression de la chair après éclatement de l’épiderme pendant la pénétration de l’embout. Le niveau de rup- ture de la chair Fc au moment de la rupture de l’épiderme (DUPRATet al., 2000) est la valeur de la force au point d’intersection de la droite de régression calcu- lée pour la seconde zone de la courbe, avec la droite d’équation x = d (d étant le déplacement associé à la force de rupture de l’épiderme F). Des indications sur l’état physique de l’épiderme et des couches sous-jacentes du cortex pou- vant influencer la sensibilité aux meurtrissures peuvent être déduites de la diffé- rence entre la force totale développée et la force de rupture de la chair au moment de l’éclatement de l’épiderme (GROTTEet al., 2000) : F – Fc.
Les paramètres retenus pour caractériser l’état physique de la chair et de l’épiderme sont :
– les fermetés pénétrométriques exprimées en Newton par mètre (N·m–1) : Fc/d et (F-Fc)/d ;
– les rigidités ou travaux nécessaires pour provoquer la rupture, exprimés en Joule (J) : (F·d)/2 et [(F-Fc)·d]/2.
3 - RÉSULTATS ET DISCUSSION
3.1 Caractéristiques d’impact et de brunissement interne des tissus
3.1.1 Aspect de la zone meurtrie
Quelle que soit son importance, la meurtrissure possède la forme d’une calotte sphérique, homothétique de la zone écrasée lors du contact du fruit avec le plan rigide.
Selon les niveaux d’énergie appliqués, les aspects de la zone meurtrie peu- vent être répartis en quatre groupes : A, B, C, D (figure 3a).
La meurtrissure de type A se caractérise par une tache uniformément brune, constituée exclusivement de tissus détruits.
Dans le cas de lésions du type B, la zone de brunissement est constituée d’une alternance de tissus lésés et de couches de tissus intacts dont les volumes semblent être équivalents.
La zone de brunissement de type C ou D comporte quelques liserés de tis- sus lésés, insérés au sein d’une zone de tissus intacts. Les parties lésées ne sont ni les plus proches de l’épiderme ni toujours perpendiculaires à la direction de la force d’impact. Certaines lésions du type D se résument à une seule sur- face de cellules éclatées, située en limite de la zone de brunissement.
3.1.2 Courbes force-temps
Aux quatre types d’aspect des meurtrissures sont associés quatre grands types de courbe d’impact (force en fonction du temps) selon l’énergie mise en jeu lors du choc (figure 3b). Le type A est induit par des chutes conduisant à des énergies absorbées supérieures à 0,07 J (hauteur supérieure à 15 cm).
Figure 3
Caractéristiques d’impact et de brunissement interne des tissus a – types d’aspect
b – courbes force-temps (unités arbitraires)
c – courbes contrainte-déplacement (unités arbitraires)
Impact properties and internal tissue bruising a – bruise types
b – force-time curves (arbitrary units) c – stress-strain curves (arbitrary units)
Temps b a
A
B
C
D
Déplacement c
Contrainte
Force
C’est une courbe en cloche pratiquement symétrique par rapport à son maxi- mum. Les autres types de courbes B, C et D diffèrent de celles du type A par la présence d’un épaulement sur leur portion ascendante. Le type B est présent quel que soit le niveau d’énergie absorbée. Les types C et D sont obtenus pour des énergies absorbées inférieures à 0,07 J (hauteur de chute inférieure à 5 cm).
Le type C peut parfois exister en fin de stockage pour des énergies absorbées un peu plus élevées.
3.1.3 Courbes contrainte-déformation
Si l’on représente les courbes d’impact comme une variation de la contrainte normale en surface en fonction du déplacement théorique du centre de gravité de la pomme, les quatre types de courbes se distinguent plus clairement (figure 3c).
Le type A présente une compression continue jusqu’au début de la décompres- sion. Les courbes des types B, C, D comportent un palier de montée en pression avant le maximum. Ce palier est léger pour le type B et bien marqué pour le type C. Pour le type D, la courbe présente une diminution de pression avant le maxi- mum de déplacement.
Des types semblables de courbes d’impact ont été observés par FLUCK et AHMED(1973), MOHSENIN (1986), LICHTENSTEIGERet al. (1988). FLUCK et AHMED (1973) ont noté que les courbes d’impact n’engendrant pas d’endommagement du fruit sont continues, sans point d’inflexion et présentent un pic arrondi. Cette explication est opposée à nos observations où nous pouvons voir que les impacts de type A génèrent l’endommagement le plus sévère. Dans ce cas, on peut supposer que la limite de rupture des cellules est atteinte dès le début du contact et que la compression ne cesse d’engendrer une déformation plastique jusqu’au maximum de déplacement.
Par ailleurs, les auteurs expliquent que la présence d’un plateau correspon- dant à une force constante pendant une durée d’une à deux millisecondes sur les courbes force/temps caractérise un impact suffisant pour provoquer des endommagements (pomme et poire). Selon LIECHTENSTEIGER et al. (1988), l’existence d’un changement de pente brutal sur la courbe force-temps serait attribuable à l’effet « coquille ». Cet effet se manifesterait lorsque la structure interne de l’objet est moins ferme que celle de son enveloppe externe relative- ment fine. Il dépendrait de l’épaisseur de l’enveloppe et des propriétés relatives de l’enveloppe et de la structure interne. Il a été observé dans le cas des tomates et des myrtilles. Cette allure des courbes d’impact ressemble à celle des types B, C ou D résultant d’un impact de faible énergie.
3.1.4 Sévérité des lésions
Les proportions relatives de courbes des types A, B, C et D dépendent du rapport volume lésé/volume du fruit (figure 4). La proportion de courbes du type A s’accroît régulièrement avec l’augmentation du volume des lésions. Le type B est présent quel que soit le niveau d’endommagement. Les types C et D sont pratiquement absents dès que le volume lésé excède 0,5 %.
Figure 4
Pourcentages de lésions de types A, B, C et D selon la valeur du rapport volume lésé / volume total du fruit
Percent bruise type A, B, C and D versus bruising extent (bruise volume / fruit volume)
3.2 Paramètres interférant sur l’aspect des lésions
3.2.1 Énergie absorbée
L’importance des lésions est à la fois fonction de l’énergie d’impact et de l’énergie absorbée. Le choc d’une pomme sur une surface rigide conduit tou- jours à une lésion de sa chair, du moins pour des énergies absorbées supé- rieures à 0,012 joules, limite inférieure de nos essais. L’énergie absorbée pendant l’impact croît linéairement avec la hauteur de chute (cc = 0,98) et donc avec l’énergie d’impact. Quantitativement, pour des fruits de fermeté et de masse comparable, les quatre types A, B, C, D correspondent à des énergies moyennes d’impact respectivement de 1,16, 0,60, 0,04 et 0,03 J. Tous les impacts produisent un pourcentage de déformation assez comparable, mais l’énergie absorbée au cours de l’impact diffère de celui-ci selon le type. Les impacts des types A et B absorbent un tiers de l’énergie appliquée tandis que ceux des types C et D en absorbent les deux tiers. Ces résultats indiquent que les impacts de type C et D (faible énergie appliquée) sont moins élastiques que ceux de type A et B (forte énergie appliquée).
Les proportions relatives des lésions des types B, C et D décroissent lorsque l’énergie absorbée augmente (tableau 1). À l’inverse, celles du type A croissent. Les quatre types ne sont présents que lorsque l’énergie absorbée est inférieure à 0,07 J. Aux énergies absorbées supérieures à 0,17 J, seuls subsis- tent les types A et B.
3.2.2 Propriétés mécaniques de la chair et de l’épiderme de la pomme
Le pourcentage de chaque type de lésions évolue en fonction de la durée de conservation pour chaque classe d’énergie absorbée considérée (figure 5). À la récolte et en début de stockage, seuls les types A et B sont présents pour toutes les classes d’énergie, avec une prédominance pour le type A. Par la suite, on observe un accroissement de la proportion de type B au détriment du type A. Des types de lésions C et D ne sont obtenus qu’après conservation et pour de faibles énergies absorbées. Ces observations semblent indiquer l’impli- cation de facteurs autres que l’énergie d’impact et l’énergie absorbée, dans la manifestation de tel ou tel type de lésion. À la récolte, la turgescence des cel- lules est élevée ainsi que la sensibilité aux meurtrissures. C’est également à la récolte que le type A fortement endommageant est le plus représenté. En début de conservation, la fermeté pénétrométrique (Fc/d) et la rigidité (Fc·d/2) de la chair diminuent de façon importante tandis qu’à l’inverse, la contribution de l’épiderme à la fermeté totale et à la rigidité totale augmentent fortement (GROTTEet al., 2000).
Pour des énergies d’impact d’un même ordre de grandeur (0,14 J), les dimi- nutions du pourcentage de lésions de type A, de la fermeté pénétrométrique de la chair et de la rigidité de la chair sont concomitantes en début de conservation (figure 6a). Pendant la même période, la proportion de lésions de type B croît avec l’augmentation de la fermeté et de la rigidité de l’épiderme (figure 6b).
Ultérieurement, la diminution du type A et l’accroissement du type B dépendent pour l’essentiel de la rigidification de l’épiderme. Les contributions relatives de la chair et de l’épiderme à la fermeté globale du fruit (figure 7) sont corrélées aux pourcentages de lésions de type A (c.c. = 0,89) ou B (c.c. = 0,92). Au seuil de 5 %, la corrélation est positive entre la contribution de la chair et le pourcen- tage de type A (c.c. = 0,83) et entre la contribution de l’épiderme et le pourcen- tage de type B (c.c. = 0,80). Elle est négative entre la contribution de l’épiderme et le pourcentage de type A (c.c. = 0,83) et entre la fermeté de la chair et le pourcentage de type B (c.c. = 0,80). Les lésions de type A prédominent lorsque
Tableau 1
Proportions des divers types de lésion par classe d’énergie absorbée et par rapport à la hauteur de chute
Table 1
Ratio of different bruise types according to absorbed energy grades and to the falling height
Énergie A B C D Hauteur de chute
absorbée % % % % cm
J
0,02 à 0,07 00,89 85,71 9,82 3,57 2 à 5
0,07 à 0,12 41,82 56,36 1,82 0,00 15
0,12 à 0,17 49,65 50,21 0,14 0,00 15
0,17 à 0,22 58,49 41,51 0,00 0,00 15 à 25
0,22 à 0,30 71,43 28,57 0,00 0,00 15 à 25
Figure 5
Évolution des pourcentages de lésions des types A, B, C et D en fonction de la durée de conservation (2 °C, 96 % d’humidité) pour différentes classes
d’énergie absorbée (pomme Golden Delicious)
Percent of bruise types A, B, C and D for different cool storage durations (2°C, 96%
relative humidity) and various absorbed energies (Golden Delicious apples)
Figure 6
Évolution du pourcentage de lésions () de type A (6a) ou B (6b) et des contributions respectives de la chair () et de l’épiderme () à la fermeté
globale du fruit, en fonction de la durée de conservation
Cas de la fermeté pénétrométrique (force/déplacement) pour des énergies absorbées comparables (0,14 J)
Relationship between percent of bruise () type A (6a) or B (6b) and relative contribution of the flesh () and of the skin () to the overall firmness
(puncture firmness) of the fruit All impact with the same energy (0,14 J)
Figure 7
Contribution de la chair () et de l’épiderme () à la fermeté globale du fruit en fonction du pourcentage de lésions de type A (7a) ou B (7b) Contribution of the flesh () and of the skin () to the overall firmness (puncture
firmness) of the fruit versus percent of bruise type A (7a) or B (7b)
a b
la contribution de la fermeté de la chair représente plus de 50 % de la fermeté globale du fruit et celles du type B lorsque la fermeté de l’épiderme surpasse celle de la chair. Des résultats identiques sont obtenus pour les rigidités.
Les lésions de type C correspondent aux fruits dont les fermetés de la chair et de l’épiderme diminuent de manière parallèle et celles de type D aux fruits pour lesquels la rigidité de la chair et de l’épiderme augmentent corrélative- ment. Ces deux types de lésions refléteraient respectivement les modifications liées au blettissement et au dessèchement.
4 - CONCLUSION
Le choc d’une pomme sur une surface rigide conduit toujours à une lésion de sa chair pour des énergies absorbées supérieures à 0,012 J (limite inférieure pratique de nos mesures) et ce quel que soit son état physiologique.
Les différences d’aspect des zones lésées peuvent être interprétées en terme de vitesse de dissipation de l’énergie dans les couches successives de cellules, pendant le choc (WENIANet al., 1991). On peut considérer que si l’éner- gie est fournie sous une faible puissance, les associations cellulaires dissipent les contraintes jusqu’à une zone éloignée du point d’impact, où se produira la rupture (type D). Lorsque l’énergie est appliquée avec une forte puissance, la rupture est immédiate et se produit sur toutes les cellules mises en contrainte : type A (ROUDOTet al., 1991). Cette théorie est confortée par le fait qu’à chacun des types d’aspect des meurtrissures est associé un type de courbes d’impact (force-temps et contrainte-déplacement) selon l’énergie appliquée lors du choc et que le volume des lésions croît à la fois avec l’énergie d’impact et l’énergie absorbée. Quantitativement, pour des fruits de masse et de fermeté compa- rable, les lésions de types A, B, C et D correspondent respectivement à des énergies moyennes d’impact de 1,16, 0,60, 0,04 et 0,03 J. Un tiers de l’énergie appliquée est absorbée lors des impacts conduisant à des lésions des types A et B. Lors d’impacts de faible énergie (types C et D), l’énergie absorbée repré- sente les deux tiers de l’énergie appliquée. La proportion de lésions de type A croît régulièrement en importance avec l’augmentation du rapport volume lésé/volume total du fruit. Les lésions de type B sont présentes quel que soit le niveau d’endommagement. Celles des types C et D sont absentes dès que le volume lésé excède 0,5 % du volume total du fruit.
Pour des énergies d’impact de même ordre de grandeur, les proportions relatives des différents types d’aspect évoluent en fonction de la durée de conservation. Cette évolution indique que les paramètres d’impact (énergies appliquées et absorbées) ne sont pas les seuls responsables du type de lésions obtenu. Seules les lésions les plus sévères (types A et B) sont présentes à la récolte quel que soit le niveau d’énergie d’impact. Leurs pourcentages évoluent de façon inverse en cours de conservation : diminution pour le type A et aug- mentation pour le type B. Ces évolutions sont corrélées significativement aux variations de la contribution de la chair et de l’épiderme aux caractéristiques de fermeté du fruit. Les lésions de types C et D apparaissent, en faibles propor- tions, après plus de deux mois de conservation pour des impacts de faible énergie. Elles ont le même aspect que celles obtenues lors d’une compression statique et refléteraient l’existence de troubles physiologiques : dessèchement ou blettissement du fruit.
Ces résultats confirment les conclusions (KAMPP et NISSEN, 1990 ; RODRI- GUEZet al., 1990 ; RUIZ, 1990) selon lesquelles ni l’énergie d’impact, ni l’énergie absorbée sont suffisantes pour prévoir la sensibilité aux meurtrissures des pommes et d’autres fruits. Ils valident les observations (BRUSEWITZet BARTSCH, 1989 ; GARCIAet al., 1995 ; HOLTet SCHOORL, 1984 ; HUNG et PRUSSIA, 1989) mettant en évidence l’influence de l’état physiologique du fruit sur sa sensibilité aux meurtrissures.
La classification des différents types de lésions en fonction de la forme des courbes d’impact (force-temps et contrainte-déplacement) a permis d’identifier le rôle exercé par les propriétés physiques de la chair et de l’épiderme sur l’as- pect des meurtrissures.
Cette étude est limitée aux caractéristiques de la pomme Golden Delicious, cultivée et récoltée dans les conditions agroclimatiques de culture pratiquée en Provence et conservée en atmosphère normale à 2 °C et à une humidité relative de 96 %. Elle montre l’intérêt à éviter le moindre impact lors des diverses mani- pulations effectuées entre la récolte et la table du consommateur afin de préve- nir l’endommagement des fruits et les pertes économiques qui en résultent. Les techniques mises en œuvre pourraient être adaptées à l’étude de la sensibilité aux meurtrissures d’autres variétés fruitières ainsi que lors de chocs entre fruits ou sur des surfaces de formes et d’élasticités différentes.
Reçu le 17 mai 2000, accepté le 4 septembre 2000.
RÉFÉRENCES BIBLIOGRAPHIQUES
AMIOT M.J., TACCHINI M., AUBERT S., NICOLAS J., 1992. Phenolic composition and browning susceptibility of various apple culti- vars at maturity. J. Food Sci., 57, 958-962.
AUBERT S., AMIOT M.J., NICOLAS J., 1992.
Les critères de brunissement des pommes.
Sci. Alim., 12, 625-647.
BLANPIED G.D., WILDE M.H., 1968. A study of the cells in the outer flesh of developing McIntosh apple fruits. Bot. Gaz., 129, 173-183.
BRUSEWITZ G.H., BARTSCH J.A., 1989.
Impact parameters related to post harvest bruising of apples. Trans. ASAE, 32, 953-957.
CHEN P., YAZDANI R., 1991. Prediction of apple bruising due to impact on different sur- faces. Trans. ASAE, 34, 956-961.
DUPRAT F., PIETRI E., GROTTE M.G., STUDMAN C.J., 1995. A multi-purpose firm- ness tester for fruits and vegetables. Compu- ters Electron. Agric., 12, 211-223.
DUPRAT F., GROTTE M., LOONIS D., PIETRI E., 2000. Étude de la possibilité de mesurer simultanément la fermeté de la chair et de l’épiderme des pommes. Sci. Aliments, 20, 253-264.
FLUCK R.C., AHMED E.M., 1973. Impact tes- ting of fruits and vegetables. Trans. ASAE, 16, 660-666.
GARCIA J.L., RUIZ-ALTISENT M., BAR- REIRO P., 1995. Factors influencing mecha- nical properties and bruise susceptibility of apples and pears. J. Agric. Eng. Res., 61, 11- 18.
GROTTE M., DUPRAT F., LOONIS D., PIÉTRI E., 2000. Mechanical properties of the skin and the flesh of apples. Int. J. Food Pro- perties (accepté pour publication).
HOLT J.E., SCHOORL D., 1977. Bruising and energy dissipation in apples. J. Texture Stud., 7, 427-432.
HOLT J.E., SCHOORL D., LUCAS C., 1981.
Prediction of bruising in impact multilayered apple packs. Trans. ASAE, 24, 242-247.
HOLT J.E., SCHOORL D., 1984. Mechanical properties and texture of stored apples.
J. Texture Stud., 15, 377-394.
HOLT J.E., SCHOORL D., 1985. A theoretical and experimental analysis of the effects of suspension and road profile on bruising in multilayered apple packs. J. Agric. Eng. Res., 31, 297-308.
HUNG Y.C., PRUSSIA S.E., 1989. Effect of maturity and storage time on the bruise sus- ceptibility of peaches (cv. Red Globe). Trans.
ASAE, 32, 1377-1382.
KAMPP J., NISSEN G.,1990. Impact damage susceptibility of danish apples. In: FERIAL (ed.), Seminario Internacional sobre daños por impacto en frutas y hortalizas. 22. Confe- rencia Internacional de Mecanizacion Agraria, Zaragoza (Espagne), 28-29 mars 1990, Vol. 2., 29-33, FIMA, Zaragoza.
LANG Z., 1984. The influence of mass and velocity on the maximum allowable impact energy of apples. J. Agric. Eng. Res., 57, 213-216.
LE LEZEC M., 1990. Test de meurtrissure des pommes. Une méthode pour mesurer leur sensibilité aux chocs. Arboric. Fruit., 426, 19-22.
LICHTENSTEIGER M.J., HOLMES R.G., HAMDY M.Y., BLAISDELL J.L., 1988. Impact parameters of spherical viscoelastic objects and tomatoes. Trans. ASAE, 31, 595-602.
MOHSENIN N.N., 1986. Physical properties of plant and animal materials. Gordon and Breach Sci. Publishers, New York.
REEVE R.M., 1953. Histological investiga- tions of texture in apples. 2. Structure and intercellular space. Food Res., 18, 604-617.
RODRIGUEZ L., RUIZ M., DE FELIPE M.R., 1990. Differences in structural response of
“Granny-Smith” apples under mechanical impact and compression. J. Texture Stud., 21, 155-164.
ROUDOT A.-C., GROTTE-NICOLAS M.-G., DUPRAT F., ARAKELIAN J., 1989. Comparai- son de la résistance aux chocs et de la fer- meté de deux variétés de pommes au cours de l’entreposage au froid. Sci. Aliments, 9, 319-333.
ROUDOT A.-C., DUPRAT F., WENIAN C., 1991. Modelling the response of apples to loads. J. Agric. Eng. Res., 48, 249-259.
RUIZ M., 1990. Impact parameters in relation to bruising and other fruit properties. In:
FERIAL (ed.), Seminario Internacional sobre daños por impacto en frutas y hortalizas. 22.
Conferencia Internacional de Mecanizacion Agraria, Zaragoza (Espagne), 28-29 mars 1990, Vol. 2., 29-33, FIMA, Zaragoza.
RUMSEY T.R, FRIDLEY R.B., 1977. A method for determining the shear relaxation function of the agricultural materials. Trans.
ASAE, 20, 386-392.
SAMIM W., BANKS H.N., 1993. Colour changes in bruised apple fruit tissue. N. Z.
J. Crop Hort. Sci., 21, 367-372.
SCHOORL D., HOLT J.E., 1982. Impact brui- sing in 3 apple pack arrangements. J. Agric.
Eng. Res., 27, 507-512.
SIYAMI S., BROWN G.K., BURGESS G.J., GERRISH J.B., TENNES B.R., BURTON C.L., ZAPP R.H., 1988. Apple impact bruise prediction models. Trans. ASAE, 31, 1038- 1046.
TUKEY H.B., YOUNG J.O., 1942. Gross mor- phology and histology of developing fruit of the apple. Bot. Gaz., 104, 3-25.
WENIAN C., DUPRAT F., ROUDOT A.-C., 1991. Evaluation de l’importance de la géo- métrie du tissu cellulaire dans les déforma- tions observées sur les pommes après une compression ou un choc. Sci. Aliments, 11, 105-116.
YUWANA Y., DUPRAT F., 1996. Postharvest impact bruising of apple as related to the modulus of elasticity. Int. Agrophys., 10, 131- 138.
YUWANA, 1997. Contribution à l’étude des propriétés de résistance mécanique des fruits (cas de la pomme Golden Delicious).
Thèse Docteur (Spécialité : Mécanique des solides). Université de la Méditerranée (Aix- Marseille II). Institut de recherche sur les phénomènes hors équilibre (IRPHE), Labora- toire de calcul haute performance en méca- nique et énergétique, Unité mixte CNRS n°138. Groupe de formation doctorale en mécanique des solides. Institut national de la recherche agronomique, Station de techno- logie des produits végétaux, Laboratoire de méthodes physiques d’étude, Montfavet.
N° 3401.97.153, 93 p.
YUWANA Y., DUPRAT F., 1998. Prediction of apple bruising based on the instantaneous impact shear stress and energy absorbed.
Int. Agrophys., 12, 133-140.
