Activité de l'eau dans les aliments fonctionnels

Tomates riches en lycopène. Desserts enrichis en CBD. Superaliments tels que les myrtilles et les graines de grenade. Lait enrichi en vitamine D. Les aliments fonctionnels se présentent sous de nombreuses formes, mais ils partagent tous le même objectif : prévenir les maladies et améliorer la santé grâce à notre alimentation quotidienne.

Conservez les avantages

Tous les aliments contiennent des macro- et micronutriments qui contribuent à la santé. Les aliments fonctionnels contiennent toutefois quelque chose de plus : des composés qui présentent un bénéfice spécifique pour la santé ou une fonction de lutte contre les maladies. Que ce composé soit d’origine naturelle ou qu’il ait été ajouté au produit, les aliments fonctionnels commercialisés pour leurs bienfaits doivent relever un défi particulier : définir une Durée de conservation garantisse non seulement la sécurité, mais aussi l’efficacité de l’ingrédient fonctionnel.

Protéger l'ingrédient fonctionnel

Les ingrédients fonctionnels ont tendance à être très sensibles à la dégradation. La lumière, la chaleur, l'humidité et le pH ont tous une incidence sur les taux de dégradation. Lorsqu'un ingrédient fonctionnel est présenté comme faisant partie d'Stable au stockage », les fabricants doivent comprendre l'impact du pH et de l'activité de l'eau sur l'efficacité de cet ingrédient au fil du temps. L'activité de l'eau du produit est l'un des critères importants à prendre en compte lors de formulation de la fabrication afin de garantir que les bienfaits pour la santé promis soient effectivement obtenus.

L'impact de l'humidité

Lorsque des ingrédients fonctionnels sont ajoutés à des boissons, leur dégradation peut être rapide. Par exemple, figure 1

montre l'évolution de la concentration d'un jus d'orange enrichi en vitamine C. En l'espace de quatre semaines, la concentration diminue de près de 50 % (Nutraceutical Business Review, 2018). De nombreuses vitamines et probiotiques sont affectés de la même manière lorsqu'ils sont exposés à des environnements très humides (Turkmen, Priyashantha et Jayarathna, 2019).

Il est possible de ralentir la dégradation en réduisant l'activité de l'eau (Aw) des aliments fonctionnels. Pour ce faire, on peut notamment produire des aliments fonctionnels à la valeur monocouche, c'est-à-dire la valeur à laquelle un produit alimentaire est le plus stable du point de vue de l'humidité. Mais qu'est-ce que la valeur monocouche exactement, et est-ce un objectif que la plupart des fabricants devraient s'efforcer d'atteindre ?

Stabilité à la monocouche

La monocouche est un concept théorique, postulé par un trio de physiciens (Stephen Brunauer, Paul Emmett et Edward Teller) en 1938. La théorie, telle qu'elle s'applique à un milieu alimentaire poreux, est la suivante : lorsqu'un matériau complètement sec est hydraté, il arrive un moment où les molécules d'eau recouvrent la surface de chaque particule du produit d'une couche d'une molécule d'épaisseur. En théorie, c'est à ce moment-là que le produit est le plus stable, lorsque chaque particule est recouverte, et à peine recouverte, de molécules d'eau. Pour les produits riches en protéines, une grande quantité d'eau peut être absorbée avant que la monocouche ne soit atteinte, car les protéines ont de nombreux replis et une grande surface à recouvrir par unité de masse. Le sucre cristallisé, en revanche, est un simple cube, avec presque aucune surface à recouvrir par unité de masse.

Les produits peuvent absorber des quantités d’eau variables, mais pour la plupart d’entre eux, la première couche — la monocouche — se forme à une activité de l’eau relativement constante : 0,3 aw. Parmi les produits que l’on retrouve généralement dans cette plage d’activité de l’eau, on peut citer les céréales pour le petit-déjeuner, la farine et les pâtes. Sans surprise, ces Stable au stockage très Stable au stockage constituent le mode d’administration privilégié des programmes d’enrichissement américains depuis les années 1940 (Comité de l’Institute of Medicine (États-Unis), 2003).

Une texture plus fraîche

Alors pourquoi tous les aliments fonctionnels ne sont-ils pas produits à leur valeur de monocouche ? Pour faire simple, c’est parce que les consommateurs d’aujourd’hui recherchent un autre type d’aliment fonctionnel : un produit plus moelleux, au goût plus frais et plus naturel, tout en restant prêt à consommer.  Les fabricants élaborent des aliments Stable au stockage » présentant des niveaux d’activité de l’eau bien plus élevés. Les sécher jusqu’à leur valeur de monocouche les rendrait secs et peu appétissants. À ces niveaux d’activité de l’eau plus élevés, formulation un exercice d’équilibre complexe visant à optimiser la Durée de conservation l’ingrédient fonctionnel tout en conservant la texture moelleuse et le goût frais du produit.

Suivre les taux de dégradation

L'activité de l'eau joue un rôle essentiel dans cet équilibre. Les formulateurs trouveront une aide précieuse en établissant une correspondance entre les taux de dégradation de l'ingrédient fonctionnel et l'activité de l'eau. Bien que les taux de dégradation soient corrélés à l'activité de l'eau, cette relation varie d'un ingrédient à l'autre. De nombreuses vitamines, par exemple, se dégradent plus rapidement à mesure que l’activité de l’eau augmente (voir notamment Lavelli, Zanoni et Zaniboni, 2007 ; Sablani, Al-Belushi, Al-Marhubi et Al-Belushi, 2007). D’autres ingrédients, comme les probiotiques, présentent des plages spécifiques dans lesquelles ils atteignent une stabilité maximale. L’optimisation de l’activité de l’eau peut prolonger Durée de conservation quelques jours à plusieurs mois.

Optimiser Durée de conservation

Plus un aliment fonctionnel est naturel, plus l'activité de l'eau peut jouer un rôle important. Dans les fruits secs, par exemple, l'activité de l'eau du produit fonctionnel influe non seulement sur la Durée de conservation l'ingrédient fonctionnel, mais aussi sur la sensibilité au développement des moisissures et sur des caractéristiques de qualité telles que la texture. Lorsqu'un aliment fonctionnel est composé de deux ingrédients naturels ou plus, Migration de l'humidité entre Migration de l'humidité en jeu.

Quel que soit le produit concerné, les bienfaits de tout aliment Stable au stockage » ne peuvent être préservés à leur niveau optimal qu’en comprenant et en appliquant les principes fondamentaux de l’activité de l’eau.

Références

Nutraceutical Business Review. « Dégradation des vitamines, probiotiques et autres ingrédients actifs causée par l'exposition à la chaleur, à l'eau et à la lumière du soleil ». 7 août 2018.

Turkmen, Nazli, Hasitha Priyashantha et Shishanthi Jayarathna. « Challenges in Probiotic Dairy-Based Beverages » (Les défis des boissons probiotiques à base de produits laitiers). New Food Magazine, 26 octobre 2019. https://www.newfoodmagazine.com/article/97303/challenges-in-probiotic-d….

Comité de l'Institut de médecine (États-Unis) sur l'utilisation des apports nutritionnels recommandés dans l'étiquetage nutritionnel. « Apports nutritionnels recommandés : principes directeurs pour l'étiquetage nutritionnel et l'enrichissement des aliments ». Washington (DC) : National Academies Press (États-Unis) ; 2003.

Shyam S. Sablani, K. Al-Belushi, I. Al-Marhubi et R. Al-Belushi (2007) Évaluation de la stabilité de la vitamine C dans les préparations pour nourrissons enrichies à l'aide de l'activité de l'eau et de Transition vitreuse, International Journal of Food Properties, 10:1, 61-71, DOI : 10.1080/10942910600717284

Lavelli, Vera, Bruno Zanoni et Anna Zaniboni. « Effet de l'activité de l'eau sur la dégradation des caroténoïdes dans les carottes déshydratées ». Food Chemistry, volume 104, numéro 4 : 2007. Pages 1705-1711.

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