Fiche de révision : Conservation des aliments par le froid

📋 Plan du Cours

1. Rôle et causes de l’altération
2. Température et croissance microbienne
3. Activité de l’eau et micro-organismes
4. pH et développement microbien
5. Facteurs de développement des microorganismes
6. Conservation par la chaleur
7. Thermisation du lait
8. La surgélation
9. Déshydratation et diminution de l’Aw
10. Incidences de la déshydratation
11. Conservation par modification atmosphérique
12. Fermentations dirigées
13. Autres procédés de conservation

📖 1. Rôle et causes de l’altération

🔑 Notions clés & Définitions

• Enzyme : Une protéine qui intervient comme outil dans une réaction et l’accélère.

★ À maîtriser

• La conservation des aliments vise à éviter leur détérioration, assurer leur disponibilité, leur sécurité et leur qualité, et répondre aux besoins de praticité des consommateurs.

📌 Les altérations des aliments peuvent être physiques, chimiques, enzymatiques ou microbiologiques.

• La réaction de Maillard est une réaction entre un sucre réducteur et une fonction amine d’un acide aminé qui forme des composés bruns.

• Les micro-organismes susceptibles de se développer sur ou dans les aliments comprennent les bactéries, les levures et les moisissures, et peuvent causer des altérations organoleptiques ainsi que des toxi-infections alimentaires.

📌 La maîtrise du risque microbiologique, particulièrement en restauration collective pour éviter les TIAC, exige de prévenir la contamination des aliments et de limiter ou stopper le développement des micro-organismes présents.

Compléments

• La conservation permet de prolonger la durée de vie d’aliments fragiles, de transporter des produits provenant de certaines régions et de réduire le temps de préparation.

• Les méthodes de conservation mentionnées sont : les traitements par la chaleur : appertisation, stérilisation UHT et pasteurisation, les traitements par le froid : réfrigération et surgélation, les traitements par diminution de l’Aw : déshydratation et lyophilisation, les traitements par modification de l’atmosphère : atmosphère protectrice et sous vide, les fermentations dirigées : alcoolique et lactique

• La réaction de Maillard peut contribuer à la couleur, à l’odeur et au goût recherchés du pain grillé, mais elle diminue la qualité et la digestibilité des protéines et peut former des composés cancérigènes comme l’acrylamide.

• En présence de dioxygène, les lipides, surtout les acides gras insaturés, peuvent s’auto-oxyder et former des peroxydes ; cette altération est accentuée par la lumière et l’eau et dégrade les qualités nutritionnelles et organoleptiques des corps gras.

• Le brunissement enzymatique des fruits et légumes résulte de la réaction, favorisée par l’oxygène et les chocs, entre les polyphénoloxydases et les polyphénols végétaux.

• Les lipases et les protéases peuvent dégrader la chair des poissons, tandis qu’elles participent à l’affinage des fromages en découpant respectivement les lipides et les protéines et en produisant des composés contribuant à leurs qualités organoleptiques.

📖 2. Température et croissance microbienne

★ À maîtriser

• La température est l’un des facteurs les plus importants de la croissance des micro-organismes, et chaque micro-organisme possède une plage de température favorable à sa croissance.

• Entre 10 et 63 °C, le développement des micro-organismes est maximal ; en dessous de −18 °C, ils ne se développent pas mais ne sont pas détruits ; au-dessus de 63 °C, leur destruction est progressive, et au-dessus de 120 °C, la destruction des micro-organismes et des spores dépend notamment de la durée du traitement.

Compléments

• Les cryophiles et les psychrophiles se développent préférentiellement à basse température, respectivement entre 0 (voire −5) et 20 °C et entre 0 et 35 °C.

• Les micro-organismes mésophiles ont une croissance optimale entre 20 et 40 °C.

• Les micro-organismes thermophiles se développent dans des températures allant de 50 à 70 °C.

• Les températures de 3 °C et de 63 °C sont importantes pour la sécurité alimentaire en restauration collective.

💡 Astuce mémo

Le froid fait « hiberner » les micro-organismes sans les détruire ; la chaleur les détruit progressivement.

📖 3. Activité de l’eau et micro-organismes

🔑 Notions clés & Définitions

• Activité de l’eau : L’eau disponible dans un aliment pour les réactions chimiques et biochimiques.

★ À maîtriser

📌 L’eau libre est disponible et peut favoriser le développement des micro-organismes, tandis que l’eau liée aux nutriments n’est pas disponible.

• L’Aw se mesure sur une échelle de 0 à 1, où 1 correspond à l’eau, et la diminution de l’Aw réduit le nombre de micro-organismes susceptibles de se développer.

Compléments

• Ajouter du sucre ou du sel à un aliment diminue son Aw en réduisant la quantité d’eau disponible, sans diminuer la quantité totale d’eau qu’il contient.

📌 Les bactéries ne se développent plus lorsque l’Aw est inférieure à 0,9.

• Les groupes de micro-organismes et leurs besoins en oxygène sont : les moisissures : aérobies strictes, les levures : aéro-anaérobies facultatives, Clostridium : anaérobie strict, la plupart des bactéries citées (Salmonella, E. coli, Listeria, Staphylococcus aureus et Bacillus cereus)

💡 Astuce mémo

Ajouter du sel ou du sucre → moins d’eau disponible → baisse de l’Aw.

📖 4. pH et développement microbien

★ À maîtriser

• Les micro-organismes acidophiles ont un pH optimal compris entre 0 et 5,5, les neutrophiles entre 5,5 et 8 et les alcalophiles entre 8 et 11,5.

📌 Un pH inférieur à 4,5 favorise généralement la conservation, car la plupart des micro-organismes se développent à des pH proches de la neutralité.

Compléments

• Le pH de certains produits alimentaires est abaissé par l’ajout d’un liquide ou d’une sauce de couverture acide, comme du vinaigre ou des acides organiques dans certaines conserves de légumes.

• Certaines bactéries peuvent se développer à des pH bas, propriété utilisée dans la fabrication du yaourt, du fromage, du pain et du vin.

📖 5. Facteurs de développement des microorganismes

★ À maîtriser

• Les levures et les moisissures ont un pH optimal compris entre 4 et 6 et résistent à l’acidité ; les levures tolèrent un pH de 2 à 9 et les moisissures jusqu’à 11.

📌 Selon leur besoin en dioxygène, les microorganismes sont aérobies s’ils en ont besoin, anaérobies s’ils ne se développent pas en sa présence, ou aéro-anaérobies s’ils se développent avec ou sans dioxygène.

• L’étude porte sur cinq points :
  • la température
  • l’activité de l’eau (Aw)
  • le pH
  • la présence ou l’absence de dioxygène
  • le substrat

Compléments

• Dans les aliments, les substrats nutritifs des microorganismes sont les protéines, les lipides et les glucides.

• Les bactéries utilisent surtout les protéines, mais peuvent aussi utiliser les glucides et les lipides.

• Les levures utilisent surtout les sucres, tandis que les moisissures peuvent utiliser les glucides, les protéines ou les lipides et sont peu exigeantes.

• La durée de stockage et la lumière peuvent aussi contribuer à l’altération des aliments, avec des conséquences sanitaires, nutritionnelles et organoleptiques.

📖 6. Conservation par la chaleur

🔑 Notions clés & Définitions

• Pasteurisation : Consiste à chauffer un aliment à une température inférieure à 100 °C, puis à le refroidir rapidement.
• Stérilisation : Traitement thermique à une température généralement supérieure à 100 °C, appliqué pendant une durée définie selon la denrée, et visant à détruire la flore pathogène, d’altération et banale.

★ À maîtriser

• La pasteurisation vise à détruire les microorganismes pathogènes et la flore d’altération, mais ne détruit pas les spores et laisse persister la flore banale ou originelle.

📌 Les aliments pasteurisés doivent être conservés au froid positif sans rupture de la chaîne du froid, car des microorganismes survivants peuvent se développer ; ils se conservent pour une durée limitée et portent une DLC.

• L’appertisation associe un conditionnement étanche aux liquides, aux gaz et aux microorganismes jusqu’à 55 °C, puis un traitement thermique visant à détruire ou inhiber totalement les enzymes, les microorganismes et leurs toxines.

• La stérilisation détruit les microorganismes, les spores, les toxines et les enzymes, ce qui arrête notamment le brunissement enzymatique et l’oxydation des lipides.

📌 Les produits stérilisés ou appertisés se conservent plusieurs années à température ambiante et bénéficient d’une DDM tant que leur conditionnement reste intact et fermé.

Compléments

• La pasteurisation basse température, de moins en moins utilisée, peut atteindre 63 °C pendant 30 minutes.

• La pasteurisation haute température se pratique à environ 72 à 75 °C pendant 15 à 30 secondes, notamment pour le lait.

• La flash-pasteurisation se pratique à environ 90 à 95 °C pendant 1 à 5 secondes, notamment pour les jus de fruits.

• La pasteurisation préserve globalement les qualités nutritionnelles, mais peut détruire partiellement la vitamine C et certaines vitamines du groupe B ; le refroidissement rapide limite ces pertes.

• La température de référence généralement utilisée pour la stérilisation dans l’industrie agroalimentaire est de 121 °C pendant plusieurs minutes.

📌 La stérilisation UHT dépasse 135 °C pendant 1 à 5 secondes et est suivie d’un refroidissement immédiat et rapide.

• La stérilisation peut dénaturer les protéines et augmenter leur coefficient d’utilisation digestive (CUD), ramollir les fibres et accroître la digestibilité, la tolérance et le CUD des autres nutriments.

• La stérilisation peut hydrolyser le saccharose, le rendant absorbable, et cette inversion est accentuée en milieu acide.

• La stérilisation peut détruire plus ou moins fortement les vitamines thermosensibles C, B1 et B9 ; ces effets sont beaucoup moins marqués en UHT, dont le traitement thermique est très rapide.

💡 Astuce mémo

La pasteurisation détruit les pathogènes sans détruire les spores ; la stérilisation vise toute la flore, spores et toxines.

📖 7. Thermisation du lait

🔑 Notions clés & Définitions

• Thermisation : Consiste à soumettre le lait cru à une température généralement comprise entre 57 et 68 °C pendant 15 à 30 secondes afin de réduire sa flore microbienne, sans garantir l’élimination des bactéries pathogènes, notamment Listeria, tout en préservant au maximum ses qualités nutritionnelles et organoleptiques.

★ À maîtriser

• La réfrigération ralentit l’altération des aliments en ralentissant les activités enzymatiques et la multiplication des micro-organismes.

• La température de réfrigération se situe généralement entre 0 et 4 °C, avec des adaptations selon les denrées, par exemple entre 0 et 3 °C pour la liaison froide en restauration collective et entre 3 et 6 °C pour les légumes.

• La réfrigération ralentit le développement des micro-organismes mésophiles et thermophiles, mais certains micro-organismes cryophiles peuvent continuer à se développer, notamment Listeria et Pseudomonas.

📌 Les aliments réfrigérés se conservent peu de temps, exigent le maintien de la chaîne du froid et portent une DLC ; après ouverture, l’étiquetage indique des conseils de durée de consommation.

Compléments

• La thermisation est notamment utilisée en fromagerie pour assurer une sécurité sanitaire minimale tout en conservant la flore banale qui contribue aux qualités organoleptiques des fromages.

• Les températures de conservation sont définies par la réglementation pour les intervenants du secteur alimentaire et indiquées sur l’étiquetage destiné aux consommateurs.

• Les qualités nutritionnelles des aliments réfrigérés sont globalement préservées s’ils sont protégés de l’oxydation, tandis qu’une protection insuffisante accélère notamment le rancissement des lipides.

• La réfrigération ralentit la maturation des végétaux et la putréfaction des produits animaux, mais une flore de surface peut se développer et une dessiccation superficielle peut apparaître si l’aliment est mal protégé.

💡 Astuce mémo

La thermisation ménage la flore banale, contrairement à la stérilisation qui vise sa destruction.

📖 8. La surgélation

🔑 Notions clés & Définitions

• Surgélation : Congélation ultra-rapide qui abaisse la température de l’aliment sous son point de congélation et atteint le plus rapidement possible au moins −18 °C à cœur.

★ À maîtriser

• La surgélation cristallise une partie de l’eau de constitution de l’aliment et ralentit fortement son activité métabolique, sans entraîner nécessairement son arrêt complet et irréversible.

📌 La congélation lente forme de gros cristaux qui peuvent léser les cellules, tandis que la surgélation rapide forme de petits cristaux.

• La surgélation arrête le développement de tous les micro-organismes et détruit les parasites ainsi que leurs kystes, comme ceux du ténia.

📌 La décongélation doit se faire au réfrigérateur, au micro-ondes ou par cuisson directe, et un produit décongelé ne doit jamais être recongelé sauf s’il est cuit entre les deux.

Compléments

• Les techniques de surgélation comprennent : les échanges thermiques par contact direct dans des appareils à plaques, les échanges thermiques par convection dans des tunnels d’air froid, la vaporisation d’azote liquide, l’immersion dans l’azote liquide

• Lors de la décongélation, la congélation lente provoque un exsudat qui entraîne des pertes nutritionnelles en éléments hydrosolubles, altère la texture et augmente l’Aw, créant un milieu favorable aux micro-organismes.

• La surgélation entraîne très peu d’exsudat lors de la décongélation.

• 🔄 Les précautions à prendre pour congeler des aliments à domicile sont : activer la fonction congélation, congeler les aliments au plus près de l’achat ou de la récolte, emballer les denrées hermétiquement, réfrigérer les denrées avant de les congeler, noter le nom et la date de congélation, congeler de petits volumes, ne pas entasser les contenants ni surcharger le congélateur

• La surgélation ralentit d’autres altérations, mais l’oxydation des lipides peut se poursuivre car les lipases restent actives ; le blanchiment des végétaux détruit généralement les polyphénoloxydases et évite leur brunissement.

• La surgélation permet une conservation longue avec une DDM de plusieurs mois, mais exige le maintien de la chaîne du froid.

• La surgélation entraîne très peu de pertes nutritionnelles, mais des pertes peuvent survenir à la décongélation par l’exsudat et l’oxydation des lipides peut progresser au fil du temps.

• Les altérations organoleptiques possibles de la surgélation sont :

  • le ramollissement de la texture
  • la déshydratation
  • la dénaturation des pigments des végétaux
  • le brunissement enzymatique des végétaux
  • le rancissement des lipides
  • la diminution des arômes volatils

• Pour éviter le brunissement des végétaux, un blanchiment est utilisé pour les légumes, tandis que du sucre ou de l’acide ascorbique peut être ajouté aux fruits.

• Les températures employées pour la surgélation vont de −50 °C à −196 °C avec l’azote liquide.

📖 9. Déshydratation et diminution de l’Aw

🔑 Notions clés & Définitions

• Déshydratation : Élimination partielle ou totale de l’eau des aliments, ce qui abaisse l’Aw de l’eau libre, et non de l’eau liée, et rend le milieu moins propice au développement des micro-organismes et aux réactions enzymatiques ou chimiques d’altération.
• Concentration : Déshydratation partielle qui augmente la masse de produit par unité de volume.

★ À maîtriser

• Les techniques de déshydratation comprennent :

  • la concentration
  • le séchage
  • la lyophilisation
  • la cuisson-extrusion

• La lyophilisation, ou cryodessiccation, congèle rapidement l’aliment puis le sèche sous vide, de sorte que l’eau passe directement de l’état solide à l’état gazeux.

Compléments

• Les procédés de concentration comprennent : la centrifugation, l’égouttage, l’ultrafiltration, le traitement thermique, généralement sous vide

• Le concentré de tomate et le lait concentré non sucré sont des exemples d’aliments concentrés ; l’ajout de sel ou de sucre peut renforcer leur conservation en diminuant l’Aw, car ces substances se lient à l’eau.

• Le séchage élimine une grande partie de l’eau de l’aliment par évaporation en utilisant la chaleur, et peut être réalisé au soleil, dans des séchoirs, des tours d’atomisation ou sous vide.

• La cuisson-extrusion soumet un produit à une forte pression et à une chaleur élevée dans une extrudeuse ; à la sortie, la différence de pression entraîne une perte rapide d’eau et l’expansion du produit.

• La déshydratation abaisse plus ou moins l’Aw, jusqu’à inhiber tous les micro-organismes, et ralentit d’autres altérations comme l’oxydation des lipides, le brunissement enzymatique et la réaction de Maillard, qui peuvent néanmoins se poursuivre pendant le stockage.

• Le conditionnement adapté des produits déshydratés peut être :

  • étanche
  • opaque
  • sous vide
  • sous atmosphère contrôlée

• Le retrait d’eau concentre les nutriments et augmente la valeur énergétique, sauf pour les vitamines thermosensibles, qui peuvent être partiellement perdues selon la technique utilisée ; la lyophilisation a moins d’impact sur ces vitamines.

• La déshydratation peut entraîner l’oxydation des lipides, une diminution de la lysine en cas de réaction de Maillard, la gélatinisation de l’amidon et une augmentation de l’indice glycémique, surtout lors de la cuisson-extrusion.

• Grâce à leur réhydratation facile, les produits lyophilisés sont utiles notamment aux astronautes, aux navigateurs et lors de longues randonnées ; cette technique coûteuse concerne peu de produits courants, comme le café, certains champignons et des fruits intégrés aux céréales de petit-déjeuner.

• Les snacks apéritifs et les céréales de petit-déjeuner sont des exemples de produits obtenus par cuisson-extrusion.

💡 Astuce mémo

Concentrer, sécher, lyophiliser ou cuire-extruder

📖 10. Incidences de la déshydratation

★ À maîtriser

• Les incidences organoleptiques de la déshydratation dépendent du produit et de la technique et peuvent inclure la perte de substances aromatiques volatiles, l’oxydation des pigments, le brunissement enzymatique ou non enzymatique et la diminution de la saveur.

Compléments

• Les aliments déshydratés se conservent longtemps avec une DDM et doivent être stockés à température ambiante, à l’abri de l’humidité, car ils sont très hygroscopiques.

📌 Après ouverture, un produit déshydraté doit être consommé plus rapidement et son emballage doit être bien refermé.

📖 11. Conservation par modification atmosphérique

🔑 Notions clés & Définitions

• Atmosphère protectrice : L’atmosphère protectrice consiste à remplacer une partie du dioxygène présent dans l’emballage par du CO2 afin d’allonger la durée de vie des aliments; de l’azote peut être ajouté pour maintenir le volume du conditionnement.
• Conservation sous-vide : La conservation sous-vide consiste à placer un aliment dans un emballage étanche dont l’atmosphère autour du produit est totalement éliminée, de sorte que l’emballage se plaque sur l’aliment.

★ À maîtriser

• Le CO2 de l’atmosphère protectrice a une action bactériostatique et antifongique à partir de 20 %, renforcée par la réfrigération, et sa solubilisation dans l’aliment diminue le pH.

• L’atmosphère protectrice inhibe les micro-organismes aérobies, limite les réactions d’oxydation, mais n’empêche pas le développement de micro-organismes anaérobies ou aéro-anaérobies.

• Le sous-vide inhibe les micro-organismes aérobies et protège le produit contre l’oxydation et la dessiccation.

Compléments

• Les films d’emballage protègent les aliments de l’extérieur et leur perméabilité dépend de la respiration ou de l’absence de respiration des denrées emballées.

• La réfrigération doit être associée à l’atmosphère protectrice pour de nombreux produits, notamment les végétaux frais, les poissons et les viandes; ces produits portent alors une DLC et des conseils de conservation après ouverture.

• Le CO2 rejeté par certains aliments sous-vide exerce une activité bactériostatique sélective en diminuant le pH après solubilisation, mais sa production et son effet ne sont pas contrôlés par l’industriel.

• Après mise sous-vide, certains aliments peuvent être pasteurisés, stérilisés ou surgelés, ce qui permet une meilleure préservation de leurs qualités nutritionnelles et organoleptiques, comme les oméga-3 des poissons gras surgelés.

• Selon l’aliment et la technique, les produits sous-vide peuvent porter une DLC avec conservation au froid positif, une DDM avec conservation au froid négatif, ou une DDM avec stockage à température ambiante, comme les pommes de terre cuites et les cacahuètes.

💡 Astuce mémo

Atmosphère protectrice : gaz remplacés ; sous-vide : atmosphère éliminée.

📖 12. Fermentations dirigées

🔑 Notions clés & Définitions

• Fermentation dirigée : La fermentation dirigée favorise, dans des conditions contrôlées, le développement de micro-organismes sélectionnés, levures ou bactéries, afin de gêner celui d’autres micro-organismes potentiellement pathogènes, notamment par la présence des micro-organismes sélectionnés et parfois par une baisse du pH.

★ À maîtriser

• Sous l’action de levures, les glucides sont transformés en éthanol et en CO2, avec production de composés aromatiques; l’agent de fermentation le plus courant est Saccharomyces cerevisiae.

• Sous l’action de bactéries lactiques, les glucides sont transformés en acide lactique et en composés aromatiques, ce qui entraîne une baisse du pH.

• Lors de la fermentation acétique, des bactéries spécifiques comme Acetobacter transforment l’éthanol en acide acétique par oxydation, ce qui produit du vinaigre.

Compléments

• Les exemples de produits obtenus sont : pain, bière et vin par fermentation alcoolique, yaourt, fromage, choucroute et autres légumes lacto-fermentés par fermentation lactique, vinaigre par fermentation acétique

• La fermentation alcoolique peut réduire les glucides et les facteurs antinutritionnels, notamment l’acide phytique du pain, favoriser l’absorption des minéraux et synthétiser des vitamines du groupe B; elle produit aussi de l’éthanol dans les boissons alcoolisées.

• La fermentation lactique peut réduire les glucides, dénaturer les protéines des laits fermentés et des fromages, et améliorer la conservation et la biodisponibilité de la vitamine C des végétaux.

• Les fermentations produisent des goûts caractéristiques et modifient parfois la texture, par exemple par la levée du pain ou la formation d’un gel dans le yaourt; la fermentation lactique donne notamment une acidité caractéristique au yaourt.

• La fermentation acétique entraîne une forte baisse du pH, une diminution de la teneur en éthanol et une acidité caractéristique.

📖 13. Autres procédés de conservation

🔑 Notions clés & Définitions

• Additifs conservateurs : Les conservateurs ou antioxydants sont des additifs qui retardent ou empêchent les altérations microbiologiques, enzymatiques ou liées à l’oxydation.

★ À maîtriser

• L’ionisation irradie les aliments et, selon la dose, peut détruire les enzymes, les micro-organismes et les insectes, ou inhiber la germination des végétaux; elle est très peu utilisée en France.

• La conservation par le sucre ou le sel repose sur leur caractère hygroscopique, qui lie l’eau disponible et diminue l’Aw; les exemples sont la confiture et les fruits confits pour le sucre, ainsi que les produits de charcuterie et la morue pour le sel.

• Le fumage associe une déshydratation de l’aliment à l’action antiseptique des composés chimiques de la fumée; le saumon fumé et le jambon cru fumé en sont des exemples.

Compléments

📌 Les aliments autorisés à l’ionisation figurent sur une liste positive et l’étiquetage doit préciser que les denrées ont subi ce traitement.

• La déshydratation peut être associée au salage, comme dans le saucisson sec.

• La cuisson d’une viande dans la graisse permet une conservation dans la graisse, comme pour le confit de canard.

• L’objectif premier des procédés de conservation alimentaire est d’allonger la durée de vie du produit tout en maîtrisant le risque sanitaire, et leur choix doit permettre d’en déduire les incidences.

• Les incidences pratiques et environnementales à prendre en compte comprennent la préparation facilitée par les aliments appertisés, le poids important de leur conditionnement, le recyclage des emballages et une consommation d’énergie élevée.

📊 Tableaux de synthèse

Congélation et surgélation

Comparaison des fermentations