Production d'arômes par voie biotechnologique

Abstract

La perception des qualites sensorielles des aliments est determinee par les informations transmises a notre cerveau via plusieurs nerfs sensitifs tels que les nerfs auditif, gustatif ou trijumeau, mais c'est sans doute le nerf olfactif qui donne l'information la plus complexe et la plus diverse. Le nerf olfactif permet de percevoir des signaux (aromes) par le nez (voie orthonasale), ce qui va donner l'odeur des produits, et par voie retronasale, une fois que le produit alimentaire est en bouche, c'est ce qu'on appelle « l'arome d'un produit ». L'arome d'un aliment provient d'une grande diversite de molecules chimiques, d'origines diverses, capables de passer de l'aliment dans l'air qui l'entoure et d'interagir avec le recepteur olfactif, qui est situe dans nos fosses nasales, pour creer un signal percu par notre cerveau. Ce mecanisme est a peu de chose pres le meme chez tous les individus. Au niveau de ce recepteur, s'il manque une proteine receptrice, la perception peut etre plus faible, voire absente (anosmie). Dans des cas extremes, il peut y avoir a la suite d'un traumatisme une perte complete de l'olfaction. Au contraire, on peut, par un entrainement, etre capable de reconnaitre certaines notes aromatiques et de mettre un nom sur une note percue par comparaison a des produits experimentes. Cet entrainement est necessaire pour realiser l'analyse sensorielle descriptive d'un aliment. C'est un jeu auquel les amateurs de vin par exemple sont habitues mais qui, de maniere inconsciente, va determiner le plaisir de manger ou de boire. L'importance de la perception olfactive vient de la liaison entre le systeme de perception et une autre partie de notre cerveau dans laquelle est stockee l'information d'experiences realisees et interpretees. Ces experiences sont acquises depuis l'enfance et par la culture. Cela fait de l'olfaction un sens tres important comme signal d'alarme d'une toxicite auquel il faut associe les aversions alimentaires mais aussi, en contrepartie, les signaux attractifs qui determinent, pour une part, les preferences alimentaires. C'est pourquoi l'ensemble de la filiere alimentaire est interesse par les aromes, car c'est l'un des elements qui va determiner l'achat d'un produit. L'industrie alimentaire en particulier met en œuvre des aromes pour rendre le produit plus attractif, lui donner une typicite qui lui permet de se distinguer des autres produits sur le marche... Si bien que, depuis le debut du XX e siecle, une importante industrie dediee a la production d'aromes s'est developpee afin de satisfaire les besoins des industries alimentaires. La plupart de ces industriels ont developpe parallelement les applications de ces produits en parfumerie et dans les industries alimentaires. Ces entreprises (Givaudan, Firmenich, Symrise, IFF, Mane...) sont peu connues du grand public, car leurs clients sont d'autres entreprises. Prenons maintenant l'exemple de l'arome du cafe. Un melange de l'ordre de 1 000 structures chimiques differentes est responsable de la variete des aromes de cafe. Il est difficile d'imaginer la diversite des signaux que notre systeme olfactif va percevoir et la variete des aromes de cafe qui vont etre generes en changeant les proportions de ces molecules volatiles. Dans le cafe, l'origine des structures moleculaires volatiles qui sont rencontrees sont de plusieurs origines. Certaines viennent de la cerise du cafeier, d'autres sont generees par la fermentation de cette cerise, operation qui precede la torrefaction. D'une part, la matiere premiere, la fermentation et la torrefaction vont etre a l'origine de differentes familles de composes d'aromes et, d'autre part, elles vont fournir, aux etapes de transformation suivantes, des precurseurs de composes d'arome. Les composes aromatiques seront alors formes, pendant l'une des etapes suivantes du procede, a partir de ces precurseurs. Ainsi la fermentation va liberer des acides amines voire meme des composes carbonyles qui formeront des heterocycles par les reactions thermiques de la torrefaction qui lui succede. Les produits fermentes traditionnels font partie des produits alimentaires dont la reconnaissance est souvent regionale (poisson fermente (nuoc-mâm au Vietnam, fumasushi au Japon, surstroming en Suede), le manioc fermente (foufou et chikwangue au Congo, attieke en Cote d'Ivoire, gari au Benin et au Togo), fromages et specialites laitieres (camembert au lait cru et cancoillotte en France, koumiss en Russie, cheddar en Grande-Bretagne) qui ont souvent des aromes originaux et qui sont apprecies par les populations locales. Ce sont des elements d'indentite d'un groupe mais leur reconnaissance internationale est quelquefois limitee. La conjonction des substrats et des microflores, souvent complexes et mal connues mais sans danger avere pour la sante, a permis de faire des produits originaux. Ces fermentations permettent ainsi non seulement de conserver voire d'ameliorer la qualite nutritionnelle du substrat d'origine agricole mais aussi de diversifier l'alimentation. La meilleure maitrise de ces produits a conduit dans un premier temps a chercher a comprendre par quelles voies metaboliques et dans quelles conditions ces molecules etaient produites. La demarche generalement suivie part de l'identification des composes volatils responsables de defauts ou d'une typicite particuliere. L'identification de la structure des composes volatils pertinents va permettre de formuler des hypotheses sur l'origine du compose. Les voies supposees peuvent ensuite etre validees par un marquage isotopique. Comme les produits finaux sont volatils, on preferera les marquages avec des isotopes stables ; cela pour des raisons de securite et parce que les methodes d'analyse telles que la spectrometrie de masse le permettent. Une fois la voie de synthese identifiee, il est possible d'etudier specifiquement les conditions qui vont permettre de prevenir ou au contraire d'augmenter la production des composes responsables de defauts ou de qualites. A partir de la, il est possible de mettre en œuvre des conditions de production favorables a la typicite recherchee. Dans un second temps, l'observation, dans certains produits fermentes, de molecules particulierement importantes en aromatiques (esters, lactones, vanilline, frambinone...) a conduit l'industrie a essayer de les produire par voie biologique. Dans ces conditions et a partir de substrats naturels, les molecules produites ou leur usage dans des extraits aromatiques de plantes par exemple vont permettre un etiquetage « arome naturel » (voir ci-dessous). Quand un produit est allege en matiere grasse on enleve, avec les matieres grasses, une grande partie des aromes. Il va donc falloir, dans ce contexte, trouver les moyens de redonner des aromes a l'aliment, on ajoutera alors des aromes sur un support comme les cyclodextrines ou de la gomme arabique pour qu'ils ne s'evaporent pas rapidement apres l'ouverture de l'emballage. Ce chapitre traitera successivement : des proprietes des composes d'arome ; des voies biochimiques de production des aromes dans les vegetaux et dans les produits fermentes traditionnels. Enfin, il presentera quelques procedes mis en œuvre par l'industrie pour produire des composes d'arome cibles.