Fiche de révision : Conservation des aliments et échographie

📋 Plan du Cours

1. Dégradation et oxydation des aliments
2. Procédés de conservation alimentaire
3. Doses toxicologiques de référence
4. Propriétés et propagation des ultrasons
5. Principe et formation de l’image échographique
6. Effet Doppler et écoulement sanguin

📖 1. Dégradation et oxydation des aliments

🔑 Notions clés & Définitions

• Catalyseur : Espèce chimique ou enzyme qui accélère une transformation chimique sans changer les produits attendus.

★ À maîtriser

• L’oxydation des aliments est favorisée par l’humidité, le dioxygène, l’élévation de température, la lumière et la présence d’un catalyseur.

Compléments

• Dans les fruits, le phénol réagit avec le dioxygène pour former de la quinone et de l’eau, puis la quinone forme de la mélanine, ce qui fait brunir le fruit.

• Le rancissement des corps gras résulte de l’hydrolyse des triglycérides en acides gras, puis de l’oxydation des acides gras insaturés par le dioxygène, qui produit notamment des aldéhydes et des peroxydes.

• Les antioxydants alimentaires portent les références E300 à E321, et l’oxydation peut être limitée en conservant les aliments au frais, à l’abri de la lumière et du dioxygène.

💡 Astuce mémo

Humidité ou dioxygène, chaleur et lumière favorisent l’oxydation → brunissement ou rancissement

📖 2. Procédés de conservation alimentaire

★ À maîtriser

• La conservation des aliments vise à ralentir leur dégradation, à détruire les micro-organismes ou à ralentir leur prolifération.

• La pasteurisation s’effectue entre 65 °C et 100 °C ; des micro-organismes subsistent et les aliments doivent être stockés à +4 °C.

• La congélation s’effectue entre −18 °C et 0 °C, tandis que la surgélation refroidit brutalement les aliments entre −196 °C et −35 °C avant une conservation à une température inférieure ou égale à −18 °C.

Compléments

• Quatre facteurs favorisent le développement des micro-organismes :

  • L’humidité
  • Une énergie sous forme de chaleur assez tempérée
  • La nourriture
  • Le dioxygène, sauf pour les micro-organismes anaérobies

• L’appertisation chauffe les aliments entre 115 °C et 120 °C dans des contenants hermétiques.

• L’upérisation, ou UHT, chauffe les aliments entre 135 °C et 150 °C et les place dans des conditionnements aseptisés.

📌 La réfrigération entre 4 °C et 8 °C ralentit sans stopper la prolifération microbienne et ne conserve les aliments que quelques jours, tandis que le froid ne détruit pas les micro-organismes, qui prolifèrent de nouveau après décongélation.

• La déshydratation vise à stopper la prolifération microbienne et à limiter l’oxydation ; le séchage évapore l’eau, la lyophilisation sublime l’eau d’aliments congelés soumis au vide, et le fumage ajoute une action antimicrobienne et un goût par exposition aux fumées de végétaux brûlés.

• L’atmosphère protectrice remplace l’air des emballages par un gaz inerte, souvent composé de CO₂ et de N₂, afin de bloquer l’oxydation et la prolifération des micro-organismes aérobies.

• La fermentation favorise des micro-organismes non nuisibles afin de limiter la prolifération des micro-organismes dangereux pour la santé.

• Les conservateurs alimentaires désignés par E200 à E297 ralentissent ou bloquent la prolifération des micro-organismes.

📖 3. Doses toxicologiques de référence

🔑 Notions clés & Définitions

• Dose toxique de référence : Quantité estimée d’une substance qu’un individu peut ingérer chaque jour tout au long de sa vie sans risque pour sa santé.

★ À maîtriser

📌 La dose journalière admissible (DJA), exprimée en mg·kg⁻¹, concerne les substances autorisées, tandis que la dose journalière tolérable (DJT), exprimée en mg·kg⁻¹, concerne les contaminants.

Compléments

• Les DJA indiquées sont de 7,5 mg·kg⁻¹ pour le colorant E102 (jaune) et de 4 mg·kg⁻¹ pour le colorant E122 (rouge).

• Les DJT indiquées sont de 0,5 mg·kg⁻¹ pour la mélamine et de 0,3 mg·kg⁻¹ pour le chrome.

💡 Astuce mémo

DJA pour les substances autorisées ; DJT pour les contaminants

📖 4. Propriétés et propagation des ultrasons

🔑 Notions clés & Définitions

• Ultrasons : Ondes sonores de fréquence supérieure à 20 000 hertz, inaudibles pour l’oreille humaine.

★ À maîtriser

• La vitesse moyenne des ultrasons dans les tissus biologiques vivants est de 1 540 m·s⁻¹, valeur utilisée pour régler les sondes échographiques.

Compléments

• Les ultrasons, comme toutes les ondes mécaniques, ne se propagent pas dans le vide.

• La vitesse de propagation des ultrasons dépend du milieu traversé ; elle vaut 340 m·s⁻¹ dans l’air à 15 °C, 1 530 m·s⁻¹ dans l’eau à 37 °C et 1 560 m·s⁻¹ dans le sang.

📐 Formule - Pour un émetteur et un récepteur face à face séparés par une distance d, le temps de parcours est $\Delta t = \frac{d}{v}$.

📐 Formule - Pour un émetteur et un récepteur côte à côte à une distance d d’une surface réfléchissante, le temps aller-retour est $\Delta t = \frac{2d}{v}$.

📖 5. Principe et formation de l’image échographique

★ À maîtriser

• En échographie, une sonde émet une brève salve d’ultrasons puis reçoit les ultrasons réfléchis aux interfaces entre tissus ; le temps Δt entre émission et réception est mesuré.

📐 Formule - La distance parcourue par les ultrasons dans les tissus biologiques est calculée par $d = \frac{v\Delta t}{2}$.

Compléments

• Le gel placé entre la peau et la sonde améliore la transmission des ultrasons.

• 🔄 La formation de l’image complète suit ces étapes :

  1. La sonde balaie la zone étudiée.
  2. Un système informatique reconstitue les signaux réfléchis reçus par la sonde.
  3. L’intensité des signaux réfléchis selon le tissu produit une image contrastée.

• Les couleurs de l’image échographique correspondent à :

  • Les zones noires : les liquides, sans réflexion
  • Les zones grises : les tissus, avec réflexion modérée
  • Les zones blanches : les os, avec réflexion importante

💡 Astuce mémo

Émettre une salve → recevoir l’écho → mesurer Δt → reconstituer l’image

📖 6. Effet Doppler et écoulement sanguin

🔑 Notions clés & Définitions

• Effet Doppler : Changement de fréquence d’une source d’ondes lorsqu’il y a un déplacement relatif de la source ou de l’observateur.

★ À maîtriser

📌 La fréquence perçue est supérieure à celle de l’onde émise lorsque la source se rapproche de l’observateur, et elle est inférieure lorsque la source s’en éloigne.

• La mesure du décalage de fréquence Δf permet de déterminer le sens et la vitesse de l’écoulement du sang dans les vaisseaux.

Compléments

• Dans une échographie Doppler, les ultrasons émis sont réfléchis par les globules rouges, qui jouent le rôle d’obstacles.

• L’échographie Doppler mesure le décalage de fréquence Δf entre l’onde réfléchie par les globules rouges et l’onde émise.

💡 Astuce mémo

Source qui se rapproche : fréquence perçue plus élevée ; source qui s’éloigne : fréquence plus basse