Hassan Safa (thèse soutenue le 25 janvier 2016)

Une surconsommation de sodium est constatée dans les pays industrialisés et a été identifiée comme étant un facteur favorisant l’hypertension artérielle, les maladies cardiovasculaires et l’ostéoporose. Or, la principale source d’apport de sodium dans l’alimentation est le chlorure de sodium ajouté aux aliments, et notamment dans les produits à base de viande, dont les produits de charcuterie, qui constituent la deuxième source d’apport en sodium dans l’alimentation.

Le saucisson sec est une charcuterie crue, fermentée, étuvée et séchée, dont les propriétés sensorielles (arôme, goût, couleur et texture) découlent des activités métaboliques de la flore microbienne qui se développe lors de sa fabrication. Deux paramètres physico-chimiques clés que sont le pH et l’activité de l’eau (a_w) gouvernent la fabrication d’un saucisson. En effet, à l’interface air/produit, le développement et l’activité de la flore de surface, et donc une partie de la flaveur du produit, sont conditionnés par l’a_w, dont la valeur dépend des phénomènes physiques de transferts (séchage). A l’intérieur du produit, du fait du séchage en surface, un profil d’a_w s’établit ; conjointement à ce profil, le pH évolue. Globalement, durant la phase d’étuvage, le pH baisse, du fait de la fermentation, avant de remonter légèrement lors du séchage, du fait du catabolisme protéique. Il existe donc clairement une interaction entre des phénomènes physiques de transferts dus au séchage et plusieurs types de réactions biochimiques (fermentation, acidification, protéolyse et lypolyse) qui conduisent à l’apparition de la flaveur et de l’arôme du saucisson sec.

Dans ce contexte, une réduction du taux de sel combinée à une réduction du taux de matière grasse lors de la fabrication de saucissons secs génère des problèmes d’arôme et de texture, voire de stabilité microbiologique, du fait de la modification des cinétiques d’évolution du pH et de l’a_w à cœur et en surface des produits, et aussi des réactions biochimiques.

L’objectif général des travaux de cette thèse est double. Compte tenu de la grande diversité des productions et des formulations (type de ferments, recette, dimensions…), il s’agira, tout d’abord, pour un type de saucisson donné,à partir d’un plan d’expériences conduit au laboratoire, de quantifier les effets d’une forte réduction combinée des teneurs en chlorure de sodium (jusqu’à 30%) et en matière grasse animale (jusqu’à 60%) sur les transferts d’eau et de sels, l’acidification du produit, et ainsi que sur la production aromatique (durée : 16 mois). Les résultats seront comparés à ceux obtenus dans un cas de référence correspondant à un saucisson sec contenant 30% de matière grasse et 5% de sel. Ceci permettra d’élucider comment et dans quelle mesure la réduction des teneurs en chlorure de sodium et en matière grasse affecte l’interaction entre les phénomènes physiques de transferts et les mécanismes réactionnels (acidification, production aromatique). Il s’agira, ensuite, dans une démarche d’ingénierie inverse, d’identifier des itinéraires technologiques permettant de produire des saucissons secs aux qualités aromatiques préservées, présentant des teneurs réduites en chlorure de sodium et en matière grasse, à partir d’une modification de la formulation ou des paramètres du séchage (durée : 12 mois). Les 8 autres mois de la thèse seront consacrés à la valorisation des résultats obtenus (rédaction d’articles scientifiques, participation à des congrès) et à la rédaction du mémoire.

Ce travail de thèse s’appuiera sur des dispositifs expérimentaux uniques et originaux existant dans l’unité QuaPA de l’INRA de Theix, qui permettent un suivi dynamique des phénomènes, i.e. des micro-bioréacteurs d’affinage couplés à des outils d’analyse des composés aromatiques. En effet, l’étude sur les transferts d’eau se fera au moyen de 5 micro-bioréacteurs d’affinage de laboratoire qui permettent de suivre l’évolution dynamique du flux d’eau et de l’a_w moyenne en surface d’un saucisson placé dans son microenvironnement de séchage. Ces micro-bioréacteurs permettent de contrôler précisément et de moduler ce microenvironnement (température et humidité de l’air) dans une gamme de très basses vitesses (2 à 15 cm.s^-1). Des mesures précises des propriétés de l’air et un bilan d’eau dans l’air permettent d’estimer, en continu et de façon non invasive, le flux d’eau échangé entre l’air et le produit, et l’a_w moyenne en surface du produit, qui est le paramètre physico-chimique déterminant pour le développement de la flore de surface. Ces cellules ont montré avec succès leur efficacité pour piloter et contrôler l’affinage de fromages (Thèse de Le Page, 2009). En parallèle de ces mesures, la production des composés aromatiques piégés lors du séchage du produit sera dynamiquement analysée au moyen d’outils analytiques (chromatographie en phase gazeuse à haute résolution, spectrométrie de masse, olfactométrie multivoies). Un travail spécifique sera entrepris afin d’identifier, au sein des aromagrammes obtenus, les composés ‘odeurs-actifs’, et parmi ces composés, ceux conférant l’arôme typique du saucisson sec, ainsi que les origines biochimiques de ces composés.

Lors de la démarche d’ingénierie inverse, concernant la réduction de la teneur en sels, deux voies seront testées pour réduire préalablement l’a_w, à savoir un pré-séchage de la matière première et l’ajout de molécules chimiques ayant un effet dépresseur sur l’a_w. Concernant la réduction de la teneur en matière grasse animale, quelques travaux seront conduits, afin d’étudier la faisabilité de fabriquer du saucisson sec, dans lequel une partie de la matière grasse animale aura été remplacée par de la matière grasse végétale cryo-cristallisée, ce qui permettra de réduire la teneur en acides gras saturés dans le produit final.

Le travail proposé dans cette thèse s’inscrit dans le cadre du projet européen TeRiFiQ « Combining technologies to achieve significant binary reductions in salt, fat and sugar content in everyday foods whilst optimizing their nutritional quality » (2012-2015), auquel participe l’équipe d’accueil, et sera donc financé par ce dernier.