Pascalisation - Pascalization

Pascalization , bridgmanization , traitement à haute pression ( HPP ) ou haute pression hydrostatique ( HHP ) le traitement est un procédé de préservation et de stérilisation des aliments, dans laquelle un produit est traité sous très haute pression , ce qui conduit à l'inactivation de certains micro - organismes et des enzymes dans l'aliment . L'HPP a un effet limité sur les liaisons covalentes au sein du produit alimentaire, maintenant ainsi à la fois les aspects sensoriels et nutritionnels du produit. La technique a été nommée d'après Blaise Pascal , un scientifique français du 17ème siècle dont les travaux comprenaient le détail des effets de la pression sur les fluides. Lors de la pascalisation, plus de 50 000 livres par pouce carré (340 MPa, 3,4 kbar) peuvent être appliqués pendant une quinzaine de minutes, entraînant l'inactivation des levures , moisissures et bactéries . La pascalisation est également connue sous le nom de bridgmanisation, du nom du physicien Percy Williams Bridgman .

Les usages

Les micro-organismes d'altération et certaines enzymes peuvent être désactivés par HPP, ce qui peut prolonger la durée de conservation tout en préservant les caractéristiques sensorielles et nutritionnelles du produit. Les micro-organismes pathogènes tels que Listeria, E. coli, Salmonella et Vibrio sont également sensibles aux pressions de 400 à 1000 MPa utilisées pendant la HPP. Ainsi, HPP peut pasteuriser les produits alimentaires avec un temps de traitement réduit, une consommation d'énergie réduite et moins de déchets.

Le traitement s'effectue à basse température et n'inclut pas l'utilisation d' additifs alimentaires . Depuis 1990, certains jus, gelées et confitures sont conservés par pascalisation au Japon. La technique y est maintenant également utilisée pour conserver les poissons et les viandes, les vinaigrettes , les galettes de riz et les yaourts . En outre. il conserve les fruits, les smoothies de légumes et d'autres produits tels que la viande en vente au Royaume-Uni.

Une des premières utilisations de la pascalisation aux États-Unis était de traiter le guacamole . Cela n'a pas modifié le goût, la texture ou la couleur de la sauce, mais la durée de conservation du produit est passée à trente jours, contre trois jours avant le traitement. Cependant, certains aliments traités nécessitent encore un stockage au froid car la pascalisation ne peut évidemment pas détruire toutes les protéines , certaines d'entre elles présentant une activité enzymatique qui affecte la durée de conservation.

Ces dernières années, la HPP a également été utilisée dans le traitement des aliments crus pour animaux de compagnie . La plupart des aliments crus surgelés et lyophilisés du commerce subissent désormais un traitement HPP après emballage pour détruire les contaminants bactériens et viraux potentiels, la salmonelle étant l'une des principales préoccupations.

Histoire

Fin des années 1800

Des expériences sur les effets de la pression sur les micro-organismes ont été enregistrées dès 1884, et des expériences réussies depuis 1897. En 1899, BH Hite a été le premier à démontrer de manière concluante l'inactivation des micro-organismes par la pression. Après avoir signalé les effets de la pression élevée sur les micro-organismes, des rapports sur les effets de la pression sur les aliments ont rapidement suivi. Hite a essayé d'empêcher le lait de se gâter, et ses travaux ont montré que les micro-organismes peuvent être désactivés en le soumettant à une pression élevée. Il a également mentionné certains avantages des aliments sous pression, tels que le manque d' antiseptiques et l'absence de changement de goût.

Hite a déclaré que, depuis 1897, un chimiste de la West Virginia Agricultural Experimental Station étudiait la relation entre la pression et la conservation des viandes, des jus et du lait. Les premières expériences consistaient à insérer une grosse vis dans un cylindre et à l'y maintenir pendant plusieurs jours, mais cela n'a eu aucun effet pour empêcher le lait de se gâter. Plus tard, un appareil plus puissant a été capable de soumettre le lait à des pressions plus élevées, et il a été rapporté que le lait traité restait plus sucré pendant 24 à 60 heures de plus que le lait non traité. Lorsque 90 tonnes courtes (82 t) de pression ont été appliquées à des échantillons de lait pendant une heure, ils sont restés sucrés pendant une semaine. Malheureusement, l'appareil utilisé pour induire la pression a été endommagé par la suite lorsque les chercheurs ont essayé de tester ses effets sur d'autres produits.

Des expériences ont également été réalisées avec l' anthrax , la typhoïde et la tuberculose , ce qui représentait un risque potentiel pour la santé des chercheurs. En effet, avant que le processus ne soit amélioré, un employé de la Station expérimentale est tombé malade de la fièvre typhoïde.

Le processus signalé par Hite n'était pas réalisable pour une utilisation généralisée et ne stérilise pas toujours complètement le lait. Alors que des enquêtes plus approfondies ont suivi, l'étude originale sur le lait a été en grande partie interrompue en raison de préoccupations concernant son efficacité. Hite a mentionné "certains changements lents dans le lait" liés à "des enzymes que la pression ne pouvait pas détruire".

Début des années 1900

Hite et al. a publié un rapport plus détaillé sur la stérilisation sous pression en 1914, qui comprenait le nombre de micro-organismes qui restaient dans un produit après le traitement. Des expériences ont été menées sur divers autres aliments, notamment des fruits, des jus de fruits et certains légumes. Ils ont rencontré un succès mitigé, similaire aux résultats obtenus lors des tests antérieurs sur le lait. Alors que certains aliments étaient conservés, d'autres ne l'étaient pas, peut-être en raison de spores bactériennes qui n'avaient pas été tuées.

L'enquête de Hite en 1914 a conduit à d'autres études sur l'effet de la pression sur les micro-organismes. En 1918, une étude publiée par WP Larson et al. était destiné à aider à faire progresser les vaccins . Ce rapport a montré que les spores bactériennes n'étaient pas toujours inactivées par la pression, alors que les bactéries végétatives étaient généralement tuées. L'enquête de Larson et al. s'est également concentrée sur l'utilisation de pressions de dioxyde de carbone , d' hydrogène et d' azote . Le dioxyde de carbone s'est avéré être le plus efficace des trois pour inactiver les micro-organismes.

Fin des années 1900 – aujourd'hui

Vers 1970, les chercheurs ont renouvelé leurs efforts pour étudier les spores bactériennes après avoir découvert que l'utilisation de pressions modérées était plus efficace que l'utilisation de pressions plus élevées. Ces spores, qui ont causé un manque de conservation dans les expériences précédentes, ont été inactivées plus rapidement par une pression modérée, mais d'une manière différente de ce qui s'est produit avec les microbes végétatifs. Lorsqu'elles sont soumises à des pressions modérées, les spores bactériennes germent et les spores résultantes sont facilement tuées en utilisant la pression, la chaleur ou les rayonnements ionisants . Si la quantité de pression initiale est augmentée, les conditions ne sont pas idéales pour la germination, les spores d'origine doivent donc être tuées à la place. Cependant, l'utilisation d'une pression modérée ne fonctionne pas toujours, car certaines spores bactériennes sont plus résistantes à la germination sous pression et une petite partie d'entre elles survivra. Une méthode de conservation utilisant à la fois la pression et un autre traitement (comme la chaleur) pour tuer les spores n'a pas encore été réalisée de manière fiable. Une telle technique permettrait une utilisation plus large de la pression sur les aliments et d'autres avancées potentielles dans la conservation des aliments.

La recherche sur les effets des hautes pressions sur les micro-organismes s'est largement concentrée sur les organismes des grands fonds jusqu'aux années 1980, lorsque des progrès dans le traitement de la céramique ont été réalisés. Cela a abouti à la production de machines permettant de traiter les aliments à haute pression à grande échelle et a suscité un certain intérêt pour la technique, en particulier au Japon. Bien que les produits commerciaux conservés par pascalisation soient apparus pour la première fois en 1990, la technologie derrière la pascalisation est toujours en cours de perfectionnement pour une utilisation généralisée. La demande de produits peu transformés est maintenant plus élevée que les années précédentes, et les produits conservés par pascalisation ont connu un succès commercial malgré leur prix nettement plus élevé que les produits traités avec des méthodes standard.

Au début du 21ème siècle, on a découvert que la pascalisation peut séparer la chair des coquillages de leurs coquilles. Les homards, crevettes, crabes, etc. peuvent être pascalisés, puis leur chair crue glissera simplement et facilement tout entière hors de la carapace fissurée.

Traiter

Dans la pascalisation, les produits alimentaires sont scellés et placés dans un compartiment en acier contenant un liquide, souvent de l'eau, et des pompes sont utilisées pour créer une pression. Les pompes peuvent appliquer une pression de façon constante ou intermittente. L'application de hautes pressions hydrostatiques (HHP) sur un produit alimentaire tuera de nombreux micro-organismes, mais les spores ne sont pas détruites. La pascalisation fonctionne particulièrement bien sur les aliments acides, tels que les yaourts et les fruits, car les spores tolérantes à la pression ne sont pas capables de vivre dans des environnements à faible pH . Le traitement fonctionne aussi bien pour les produits solides que liquides.

Les chercheurs développent également une méthode « continue » de traitement à haute pression de la conservation des aliments liquides. La technologie est connue sous le nom de technologie à ultra-cisaillement (UST) ou d'homogénéisation à haute pression. Cela implique la pressurisation des aliments liquides jusqu'à 400 MPa et la dépressurisation ultérieure par passage à travers un petit jeu dans une vanne de cisaillement. Lorsque le fluide sort de la vanne de cisaillement, en raison d'une différence de pression significative à travers la vanne, l'énergie de pression est convertie en énergie cinétique. Cette énergie cinétique est dissipée sous forme d'énergie thermique pour élever la température du fluide et sous forme de perte de chaleur vers l'environnement. L'énergie cinétique restante est dépensée pour des modifications physiques et structurelles de l'échantillon (mélange, émulsification, dispersion, taille des particules, réduction enzymatique et microbienne) via des forces mécaniques intenses, telles que le cisaillement, la turbulence ou la cavitation. Ainsi, en fonction de la température initiale du produit et de la pression de traitement, le traitement UST peut entraîner des effets de pasteurisation ou de stérilisation commerciale ainsi qu'une modification structurelle du liquide traité.

Les spores bactériennes survivent au traitement sous pression dans des conditions ambiantes ou réfrigérées. Les chercheurs ont rapporté que la pression combinée à la chaleur est efficace pour l'inactivation des spores bactériennes. Le processus est appelé stérilisation thermique assistée par pression. En 2009 et 2015, la Food and Drug Administration (FDA) a émis des lettres de non-objection pour deux pétitions industrielles pour le traitement thermique assisté par pression. À l'heure actuelle, aucun produit commercial à faible teneur en acide traité par PATP n'est disponible sur le marché.

Lors de la pascalisation, les liaisons hydrogène des aliments sont sélectivement perturbées. Parce que la pascalisation n'est pas basée sur la chaleur, les liaisons covalentes ne sont pas affectées, ne provoquant aucun changement dans le goût des aliments. Cela signifie que l'HPP ne détruit pas les vitamines, maintenant la valeur nutritionnelle de l'aliment. Une pression hydrostatique élevée peut affecter les tissus musculaires en augmentant le taux d' oxydation des lipides , ce qui à son tour entraîne une mauvaise saveur et une diminution des bienfaits pour la santé. De plus, certains composés présents dans les aliments sont susceptibles de changer au cours du processus de traitement. Par exemple, les glucides sont gélatinisés par une augmentation de la pression au lieu d'augmenter la température pendant le processus de traitement.

Parce que la pression hydrostatique est capable d'agir rapidement et uniformément sur les aliments, ni la taille du contenant d'un produit ni son épaisseur ne jouent un rôle dans l'efficacité de la pascalisation. Il y a plusieurs effets secondaires du processus, y compris une légère augmentation de la douceur d'un produit, mais la pascalisation n'affecte pas beaucoup la valeur nutritionnelle, le goût, la texture et l'apparence. En conséquence, le traitement à haute pression des aliments est considéré comme une méthode de conservation "naturelle", car il n'utilise pas de conservateurs chimiques.

Critique

Anurag Sharma, géochimiste ; James Scott, microbiologiste ; et d'autres à la Carnegie Institution de Washington ont directement observé l'activité microbienne à des pressions supérieures à 1 gigapascal. Les expériences ont été réalisées jusqu'à 1,6 GPa (232 000 psi) de pression, soit plus de 16 000 fois la pression atmosphérique normale , soit environ 14 fois la pression dans la fosse océanique la plus profonde .

L'expérience a commencé par le dépôt d'un film d' Escherichia coli et de Shewanella oneidensis dans une Diamond Anvil Cell (DAC). La pression a ensuite été portée à 1,6 GPa. Lorsqu'elles sont portées à cette pression et maintenues là pendant 30 heures, au moins 1% des bactéries ont survécu. Les expérimentateurs ont ensuite surveillé le métabolisme du formiate à l'aide de la spectroscopie Raman in situ et ont montré que le métabolisme du formiate se poursuivait dans l'échantillon bactérien.

De plus, 1,6 GPa est une pression si élevée que pendant l'expérience, le DAC a transformé la solution en glace-VI , une glace à température ambiante. Lorsque les bactéries décomposent le formiate dans la glace, des poches de liquide se forment à cause de la réaction chimique.

Il y avait un certain scepticisme de cette expérience. Selon Art Yayanos, océanographe au Scripps Institute of Oceanography , un organisme ne devrait être considéré comme vivant que s'il peut se reproduire. Un autre problème avec l'expérience DAC est que lorsque des pressions élevées se produisent, des températures élevées sont également présentes, mais dans cette expérience, il n'y en avait pas. Cette expérience a été réalisée à température ambiante. Cependant, le manque intentionnel de température élevée dans les expériences a isolé les effets réels de la pression sur la vie et les résultats ont clairement indiqué que la vie était largement insensible à la pression.

Des résultats plus récents de groupes de recherche indépendants ont confirmé Sharma et al. (2002). Il s'agit d'une étape importante qui réitère la nécessité d'une nouvelle approche du vieux problème de l'étude des extrêmes environnementaux par l'expérimentation. Il n'y a pratiquement aucun débat sur la capacité de la vie microbienne à survivre à des pressions allant jusqu'à 600 MPa, ce qui a été démontré au cours de la dernière décennie par un certain nombre de publications éparses.

Acceptation des consommateurs

Dans les études de consommation de Hightech Europe, les consommateurs ont mentionné plus de descriptions d'associations positives que négatives pour cette technologie montrant que ces produits sont bien acceptés.

Voir également

Les références

Remarques

Bibliographie