» Le comptable doit connaître les données de stabilité pourétablir et justifier les dépenses relatives aux modifications potentielles des techniques de traitement, au coût des prémélanges de nutriments, etc.
« Le nutritionniste doit connaître les données de stabilité pour évaluer les choix et, en fin de compte, l’apport en nutriments pour les consommateurs.La stabilité des nutriments est affectée par des facteurs physiques et chimiques. Un large éventail de facteurs physiques et chimiques influençant la stabilité des nutriments peut être vu dans la figure 1. Bien que de nombreux facteurs puissent causer une dégradation importante des nutriments, des mesures peuvent être élaborées pour minimiser les pertes en appliquant une technologie appropriée, qui comprend l’application d’un revêtement protecteur pour un nutriment individuel; l’ajout d’antioxydants; le contrôle de la température, de l’humidité et du pH; et la protection contre l’air, la lumière et les métaux incompatibles pendant le traitement et le stockage. Dans cet article, plusieurs moyens de réduire l’ampleur de la dégradationsera discuté, notamment en ce qui concerne la vitamine A, l’iode et le fer.
Vitamine A
La vitamine A est un micronutriment essentiel, essentiel à la vision nocturne et au maintien de l’intégrité de la peau et des muqueuses. Un signe précoce de carence en vitamine est la cécité nocturne. Une carence sévère en vitamine A peut entraîner une cécité permanente. La carence en vitamine A reste un problème nutritionnel majeur en Indonésie ainsi que dans de nombreuses autres régions du monde. Les principaux programmes d’intervention contre les carences en vitamine A administrés par le gouvernement indonésien sont l’éducation nutritionnelle, la distribution de capsules de vitamine A et la fortification de certains aliments largement consommés.
L’enrichissement des aliments en vitamine A s’est avéré être une stratégie trèspromisante. Un projet pilote sur l’enrichissement en vitamine A du monosodiumglutamate (MSG) dans trois provinces a permis de réduire la prévalence de la carence en vitamine A. Les développements ultérieurs dépendent du dépassement des changements de couleur causés par l’enrichissement du MSG en vitamine A. D’autres aliments, tels que l’huile de palme et les nouilles, ont également été considérés comme porteurs de vitamine A.
La vitamine A se présente sous de nombreuses formes, telles que le rétinol (alcool), la rétine (aldéhyde), l’acétate de rétinyle ou le palmitate de rétinyle (esters) et les acaroténoïdes de provitamine (b-carotène, a-carotène, etc.). La vitamine A est relativement instable dans des conditions de stockage normales, en particulier dans des environnements difficiles.L’instabilité est principalement due à sa structure chimique, qui contient de nombreuxdoubles liaisons sensibles à la dégradation (fig. 2).
Pour minimiser la dégradation de la vitamine A, plusieurs approches ont été introduites. Étant donné que la vitamine A est sensible à l’oxygène atmosphérique (la forme alcoolique de la vitamine A est moins stable que les esters), elle est normalement disponible commercialement sous forme de préparation protégée par un enrobage comprenant un (des) antioxydant (s). Selon Murphy, il n’y a eu qu’un seul fournisseur majeur de vitamine A (sous forme de palmitate de rétinyle ou d’acétate) pour l’enrichissement des aliments, Hoffman-La Roche de Suisse. Le tableau 1 énumère les principales formulations disponibles ou disponibles.
Les antioxydants qui peuvent être ajoutés aux prémélanges de vitamine A sont le butylhydroxyanisole (BHA), l’hydroxytoluène butylé (BHT) et les a-tocophérols (vitamine E). L’utilisation de la vitamine E comme antioxydant gagne en popularité. Les tracémétaux (en particulier le fer et le cuivre) et la lumière ultraviolette accélèrent la dégradation de la vitamine A. La stabilité de la vitamine A est également affectée parl’acidité. En dessous d’un pH de 5,0, la vitamine A est très instable.
Fer et iode
La carence en fer est le problème nutritionnel le plus répandu dans le monde. En Indonésie, la prévalence de l’anémie chez les femmes enceintes, les enfants de moins de cinq ans et les travailleuses est de 64 %, 55% et 30 %, respectivement.La carence en fer a des effets néfastes sur la résistance à l’infection, la morbidité et la mortalité dues aux maladies infectieuses, les processus d’apprentissage, le comportement, l’état physique et la productivité.
Un facteur important qui devrait être soigneusement évalué dans la préparation des prémélanges minéraux (en tant qu’ingrédients pour l’enrichissement des aliments) est le type de sel à fortifier. Le fer est généralement fourni sous forme de ferricphosphate, de pyrophosphate ferrique, de pyrophosphate de sodium ferrique, de gluconate ferreux, de lactate ferreux, de sulfate ferreux ou de fer réduit (tableau 2), tandis que l’iode est normalement fourni sous forme d’iodure ou d’iodate de potassium.
FIG. 1. Facteurs influençant la stabilité des nutriments
FIG. 2. Structure chimique de l’alcool vitaminé et du b-carotène
TABLEAU 1. Préparations commerciales à base de vitamine A disponibles auprès Dehoffman-La Roche
|
Type |
Ingrédients |
Application alimentaire |
|
Palmitate de rétinyle, acacia, sucre, amidon alimentaire modifié, BHT, BHA, benzoate de sodium, a-tocophérol |
Lait en poudre non gras, aliments déshydratés, céréales sèches, poudres de boissons à reconstituer avant utilisation |
|
|
250 L |
Palmitate de rétinyle, gélatine, modifié au sorbitol food starch, sodiumcitrate, corn syrup, ascorbic acid, coconut oil, BHT, a-tocopherol, silicondioxide, BHA |
Dry mix and fluid milk products |
|
Retinyl palmitate, acacia, lactose, coconut oil, BHT, sodiumbenzoate, sorbic acid, silicon dioxide, BHA |
Foods and baked products, dehydrated potato flakes, drymilk |
|
|
500 |
Retinyl palmitate, gelatin, invert sugar, tricalcium phosphate,BHT, BHA, sodium benzoate, sorbic acid, sodium bisulphite |
Dry mix and fluid milk products |
|
Sucrose – retinyl palmitate emulsion in water |
||
|
Oil |
Retinyl palmitate, BHA, BHT |
None |
TABLE 2. Sources de fer sélectionnées actuellement utilisées dans la fortification alimentaire
|
Composé |
Autre nom commun |
Formule |
Teneur en fer (g/kg) |
RBVa |
|
Orthophosphate ferrique |
FePO4 ×xH2Ob |
3-46 |
||
|
Pyrophosphate ferrique |
Fer pyrophosphate |
Fe4(P2O7)3×9H2O |
45 |
|
|
Ferric sodium pyrophosphate |
Sodium iron pyrophosphate |
FeNaP2O3×2H2O |
14 |
|
|
Ferric ammonium citrate |
FexNH3(C6H8O7)x |
107 |
||
|
Ferrous fumarate |
Fe(C4H2O4) |
330 |
95 |
|
|
Ferrous gluconate |
Fe(C6H12O7)Xc |
120 |
97 |
|
|
Ferrous lactate |
Fe(C3H5O3)2×3H2O |
– |
||
|
Ferrous sulphate |
FeSO4×7H2O |
320 |
100C |
|
|
Iron |
Elemental iron, ferrum reductum, metallic iron |
1,000 |
||
|
Reduced iron, H2 or CO process |
Fe |
960 |
34 |
|
|
Reduced iron, electrolytic |
Fe |
970 |
50 |
|
|
Fer réduit, carbonyle |
Fé |
980 |
67 |
Source : réf. 4.
a. RBV désigne la valeur biologique relative. Les centres de carence en fer sont guéris de la carence en fer en leur fournissant soit un échantillon de fer d’essai, soit une dose de sulfate ferreux de référence. La guérison est mesurée par la réplétion du volume d’hémoglobine ou de cellules emballées dans le sang des rats, et la biodisponibilité des échantillons est rapportée par rapport à une valeur de 100 pour le sulfate ferreux. Ainsi, tout échantillon de fer moins disponible que le sulfate ferreux aura une VBR inférieure à 100.
b. L’orthophosphate ferrique contient de une à quatre molécules d’hydratation.
c. Les structures précises des sels de fer sont incertaines.
Les facteurs chimiques et physiques suivants doivent être rigoureusement vérifiés dans la formulation pour l’enrichissement des aliments, en particulier pour le fer:
« Solubilité: les sels ferreux sont plus solubles que les sels ferreux.
« État oxydatif: les sels ferreux peuvent être utilisés de manière plus efficace que les sels ferriques; cependant, les sels ferreux sont également plus réactifs dans les systèmes alimentaires.
« Capacité à former des complexes: le fer ferrique a généralement une tendance plus agréable à former des complexes que le fer ferreux; la formation de complexes réduira considérablement la biodisponibilité du fer.
Dans la préparation du fer comme ingrédient pour la fortification des aliments, la possibilité que le fer réagisse ou s’associe à d’autres nutriments doit être explorée. La présence d’ions métalliques (tels que le fer) peutavoir un effet néfaste sur la qualité si les mesures ne sont pas correctement prises. Il a été démontré que le fer accélère la dégradation des vitamines (en particulier les vitamines A et C et la thiamine), catalyse le rancissement oxydatif des huiles et des graisses et produit des changements indésirables (couleur, arômes, etc.)
Effet du traitement sur la stabilité des nutriments ajoutés
La stabilité des nutriments est affectée par de nombreux facteurs chimiques et physiques (fig. 1). Par conséquent, les paramètres de transformation doivent être sélectionnés et contrôlés pendant le traitement des aliments enrichis afin de minimiser les pertes nutritionnelles.
Par rapport aux vitamines, les minéraux (fer et iode) sont très stablesdans des conditions de traitement extrêmes. Le principal mécanisme de perte de minérauxest par lixiviation de matériaux solubles dans l’eau. La vitamine A, en revanche, est très labile dans l’environnement de traitement. La figure 3 illustre les possibilités de dégradation de la vitamine A (notamment dans sa provitamineforme b-carotène). La vitamine A est à la fois sensible à l’oxygène et à la température.Borenstain et Ottaway ont tous deux signalé que la vitamine A (et aussiob-carotène) ajoutée aux aliments est sensible aux dommages oxydatifs. Sous forme de rétinol, la vitamine A est plus labile que sa forme ester; pour cette raison, les esters de vitaminA sont généralement utilisés pour l’enrichissement des aliments, comme l’illustre la liste du tableau 1.
Le tableau 3 montre la stabilité de la vitamine A dans le jus d’orange pasteurisé, enrichi en multivitamines. La vitamine A a été légèrement dégradée pendantles deux premiers mois de stockage. L’activité de la vitamine A était beaucoup plus stable quandla vitamine a été ajoutée sous forme de b-carotène.
La stabilité de la vitamine A est également fortement affectée par le pH. À une haP inférieure à 5, la vitamine A est sensible à l’oxydation. À faible pH, la vitamine tend à s’isomériser de la configuration trans à la configuration cis, ce qui a une activité vitaminique plus faible. Le problème du pH bas est rencontré en particulierpendant le traitement du jus. Les jus de fruits ont généralement un pH faible (environ 3,0). Pour compenser un pH bas, la carbonatation, qui expulse l’oxygène, peut être utilisée pour stabiliser la vitamine A.
TABLEAU 3. Dégradation de la vitamine A pendant le traitement et le stockage du jus d’orange pasteurisé, enrichi en multivitamines
FIG. 3. Voie de dégradation du b-carotène
Effet du traitement à haute température sur la stabilité des nutriments (vitamines)
Étant donné que des températures élevées peuvent être utilisées dans la fabrication d’aliments cortifiés, des mesures doivent être prises pour minimiser les pertes dues à la dégradation thermique. Le séchage est une méthode de traitement qui utilise des températures élevées et qui a de nombreuses applications dans la fabrication d’aliments enrichis. Le séchage est généralement effectué en utilisant plusieurs combinaisons de temps et de température, telles que 9 à 12 heures à 50 ° C, 2 à 3 heures à 95 ° C ou 2 à 5 secondes à 140 °C.To minimiser les pertes de nutriments, l’utilisation de combinaisons plus faibles de temps etla température est souhaitable, ce qui peut être obtenu en augmentant la surface ou en réduisant la pression pendant le processus de séchage.
Le séchage au four est la méthode la plus courante. Les pâtes alimentaires, par exemple, peuvent être séchées au four pendant 9 à 12 heures à 50°C ou pendant 2 à 3 heures à 95°C. O’Brien et Roberton ont rapporté que le b-carotène était plus stable que la forme ester de la vitamine A pendant le séchage à l’étuve. Pendant le traitement des macaronis, le séchage au four pendant 9 à 12 heures à 50 ° C a entraîné une perte de 14% de vitamine A. Cependant, le même traitement a entraîné la perte de seulement environ 5% de b-carotène. De plus, le séchage pendant 3 à 5 heures à 95°C a provoqué la destruction de 23% de vitamine A mais seulement de 8% de b-carotène.
Le séchage en tambour est souvent utilisé pour la fabrication d’aliments enrichis sous forme de poudre. L’avantage du séchage à tambour par rapport au séchage au four conventionnel est que des températures plus élevées peuvent être utilisées avec un temps de traitement de seulement 2 à 30 secondes. La combinaison de haute température et de courte durée (HTST) maximise la rétention des nutriments.
De plus, le séchoir à tambour est généralement utilisé pour les bouillies liquides. Par conséquent, le matériau peut atteindre une température très élevée lorsqu’il forme un film sur la surface du tambour. La formation de ce film pendant le séchage peut offrir une certaine protection aux nutriments contre les dommages oxydatifs, en particulier en comparaison avec des processus HTST similaires, tels que le processus d’extrusion. Le tableau 4 montre que la rétention des nutriments est bien meilleure pendant le séchage à tambour / rouleau que le traitement par extrusion en raison de la formation de film.
Le séchage par atomisation est une autre technique qui peut être utilisée pourfabrication d’aliments enrichis. Outre les combinaisons temps-température, d’autres mesures pour empêcher ou minimiser le contact des produits alimentaires pulvérisés avec l’oxygène doivent être appliquées. Pendant le séchage par atomisation, une fine pulvérisation de nourriture est introduite dansla chambre de séchage où elle rencontre un courant d’air chaud, ce qui produit un séchage rapide. Le processus de pulvérisation augmente considérablement le contact de la nourriture avecl’oxygène, accélérant ainsi les dommages oxydatifs.
Plusieurs façons de minimiser les dommages oxydatifs ont été introduites, y compris l’ajout d’antioxydants et l’application de matériaux de revêtement et de capsulation. Le matériau de revêtement peut être appliqué en utilisant du saccharose dans une formulation de matériau brut. Johnson et coll. a montré qu’un revêtement contenant au moins 10% de saccharose était nécessaire pour offrir une bonne protection contre les attaques oxydatives lors du séchage par atomisation. Ils ont également noté que, si possible, l’ajout de 15 à 20% de saccharose à la formulation de la matière première est souhaitable, car il offre une plus grande protection contre l’oxydation.
TABLEAU 4. Pertes de vitamines: extrusion vs séchage au rouleau
Source: réf. 8.
Pour minimiser la détérioration causée par l’oxydation pendant le séchage, des nutriments peuvent être ajoutés après le séchage. Cela a été fait dans la fortification du lait, dans laquelle des prémélanges secs contenant le nutriment au niveau souhaité ont été utilisés.Ce processus (fig. 4) est relativement simple et efficace, mais nécessite un équipement d’extramélange.
Une autre opération de transformation des aliments qui utilise des températures élevées est le processus d’extrusion. L’extrusion est très populaire pour la fabrication de collations et de céréales de petit-déjeuner prêtes à manger. L’extrusion présente plusieurs avantages par rapport aux autres méthodes, car il s’agit d’un processus très polyvalent qui comprend plusieurs opérations à la fois: mélange, cuisson et formage. Plusieurs paramètres sont importants pour déterminer la qualité du produit final, notamment la température (100 à 140 ° C ou plus), la teneur en humidité, le système de revêtement et l’oxygène, ainsi que d’autres paramètres caractéristiques du processus d’extrusion, tels que la pression, le débit, la vitesse (tr / min) de la vis et le diamètre de la filière. Si possible, l’enrichissement doit être effectué au cours du processus final afin de maximiser la rétention des nutriments. À ce stade, la fortification peut être effectuéependant l’application de la saveur.
FIG. 4. Fortification du lait séché par pulvérisation avec des vitamines
Stabilité des nutriments et étiquetage approprié
La sensibilisation accrue des consommateurs à une alimentation saine a forcé les producteurs d’aliments à divulguer des informations sur la composition de leurs produits sur l’étiquette. Avec les aliments enrichis, la quantité de nutriment ajouté déclarée sur l’étiquette est très importante.
Pour respecter les allégations figurant sur l’étiquette dans un délai de conservation réaliste, les fabricants doivent étudier minutieusement le comportement et la cinétique de la dégradation des nutriments. Pour faire des affirmations correctes sur la teneur en nutriments d’un produit sur son étiquette, la quantité de nutriment ajoutée devrait en fait être supérieure à la quantité indiquée ou indiquée sur l’étiquette. La différence entre le formulé et le déclaréles niveaux sont connus sous le nom de dépassement. Excès = (quantité d’éléments nutritifs présents dans le produit – quantité déclarée sur l’étiquette) / quantité déclarée sur l’étiquette × 100.
L’excédent variera en fonction de la stabilité inhérente des nutriments, des conditions dans lesquelles l’aliment est préparé et emballé et de la durée de conservation anticipée du produit. Ainsi, les plus labiles ou instablesles nutriments, tels que la vitamine A, nécessitent généralement des excès élevés. Le tableau 5 montre des exemples d’excédents de vitamine A utilisés dans trois produits différents. Un excès de25% signifie que si la quantité déclarée de vitamine A est, par exemple, de 20 mg par gramme de produit, le niveau d’entrée ou la quantité de nutriment dans laformulation doit être de 25 mg par gramme de produit.
La durée de conservation et la quantité déclarée d’un nutriment sur l’étiquette (en fonction de la quantité de nutriment restant à la fin de la durée de conservation d’un produit) peuvent être déterminées par plusieurs méthodes, dont l’une est la méthode d’Arrhenius décrite par Labuza et Riboh.
La cinétique de dégradation des nutriments peut être modélisée comme une cinétique nulle ou du premier ordre. En utilisant un modèle cinétique simple, nous pouvons prédire la durée de conservation et les excédents d’un nutriment particulier. Le tableau 6 compare les pertes en nutriments prévues par le modèle d’Arrhenius avec les quantités réelles perdues.
Un autre aspect de l’étiquetage des aliments enrichis est l’allégation pournutriments. Au Royaume-Uni, par exemple, si une allégation est faite sur l’étiquette selon laquelle un aliment est une source « riche » ou « excellente » d’une vitamine ou d’un minéral particulier, la portion alimentaire quotidienne (décrite comme « la quantité d’aliment dont on peut raisonnablement s’attendre à ce qu’il soit consommé en une journée ») doit contenir au moins la moitié de l’apport alimentaire recommandé (AJR) pour ce nutriment. Pour les exigences des autres pays, des lois et réglementations alimentaires spécifiques devraient êtreconsultées.
TABLEAU 5. Excès de vitamine A dans trois produits
|
Produit |
Durée de conservation (mo) |
Dépassement (%) |
|
Poudre de boisson enrichie à base de lait |
12 |
25 |
|
Barre de remplacement de repas enrichie |
12 |
45 |
|
Comprimé multivitaminé |
30 |
60 |
Conclusion
L’enrichissement alimentaire est un programme d’intervention nutritionnelle avec une population cible définie de manière spécifique, et son efficacité est mesurée par le fait que l’aliment enrichi soit accepté, acheté et consommé par cette population. Le succès d’un programme d’enrichissement alimentaire se mesure à la question de savoir si l’état nutritionnel et sanitaire de la population ciblée a été amélioré ou non. Par conséquent, plusieurs aspects importants devraient être soigneusement évalués lors de l’élaboration d’un programme d’enrichissement des aliments, tels que la détermination de la stabilité des nutriments dans des conditions normales de stockage et d’utilisation. Du point de vue technique, la stabilité nutritionnelle lors de la formulation, de la préparation et de la transformation est cruciale pour la production efficace d’aliments enrichis.
De nombreux facteurs peuvent entraîner une dégradation importante des nutriments. Par conséquent, la technologie appropriée pour minimiser les pertes doit être mise en œuvre. Certaines stratégies pour stabiliser la teneur en nutriments comprennent l’application d’un revêtement protecteur pour le nutriment individuel; l’ajout d’antioxydants; le contrôle de la température, de l’humidité et du pH; et la protection contre l’air, la lumière et les métaux incompatibles pendant le traitement et le stockage.
La stabilité des nutriments et les conditions dans lesquelles les aliments fortifiés sont préparés, fabriqués et emballés affecteront la durée de conservation du produit et, parallèlement, les excédents de nutriments. Le degré de dégradation des nutriments dans les aliments et la durée de conservation régiront le niveau de suralimentation. Le degré de dégradation des nutriments peut être déterminé parplusieurs méthodes, dont l’une est la méthode d’Arrhenius relativement simple, qui peut être utilisée pour prédire la durée de conservation et les excédents d’un nutriment particulier.
TABLEAU 6. Pertes de vitamines (%) après six mois de stockage à20 °C et 75% d’humidité relative
|
Vitamine |
Prédit à partir du modèle d’Arrhenius |
Analyse après stockage |
|
24.0 |
23.0 |
|
|
Préparation de vitamine A |
15.0 |
10.0 |
|
Acide folique |
8.1 |
7.4 |
|
Vitamine B12 |
9.2 |
7.7 |
Source : réf.11.
3. Murphy PA. Technologie de fortification de la vitamine A des nourriturespays en développement. Technologie alimentaire 1996; 50(9): 69-74.
4. Richardson DP. Fortification du fer dans les aliments et les boissons. Chem Ind1983; 13:498-501.
5. Archer MC, Tannenbaum SR. Vitamines. Dans : Tannenbaum SR, ed.Aspects nutritionnels et de sécurité de la transformation des aliments. Il est le fils de Marcel Dekker, né en 1979.
6. Pierre B. Technologie de fortification. Dans : Tannenbaum SR, ed. Aspects nutritionnels et de sécurité de la transformation des aliments. Il est l’auteur de plusieurs ouvrages.
9. La technologie de la fortification du petit déjeuner. Monde des céréales 1988; 33:278-330.
10. Schlude M. La stabilité des vitamines dans la cuisson par extrusion. Dans: O’Connor C, éd. Technologie d’extrusion pour l’industrie alimentaire. Londres : ElsevierApplied Science, 1987.
11. Labuza TP, Riboh D. Theory and application of Arrhenius’kinetics to the prediction of nutrient losses in food. Technologie Alimentaire1982;36(2):66-74.
12. Labuza TP. Datation de la durée de conservation ouverte des aliments. Westport, Connecticut, États-Unis : Food and Nutrition Press, 1982.