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Ionisation des produits alimentaires (Collection S.T.A.A.)

De
454 pages
Généralités. Généralités sur la conservation des aliments. Historique des travaux internationaux et perspectives. Agents utilisés-Unités. Aspects scientifiques. Les accélérateurs de particules. Radioactivité, isotopes et rayonnements. Interactions des rayonnements et de la matière. Effets biologiques de l'ionisation. Évaluation toxicologique des aliments ionisés. Les méthodes de détection des aliments ionisés. Aspects technologiques et industriels. Description et spécificités d'une unité d'ionisation équipée d'un accélérateur. Description et spécificités d'un centre d'ionisation au cobalt. Les centres d'ionisation dans le monde. Applications de l'ionisation en agro-alimentaire. Application de l'ionisation aux viandes de volaille. Traitement ionisant des produits de la pêche. Effets de l'ionisation sur les fruits et légumes destinés à la consommation en frais. Les ingrédients secs. Ionisation et emballage-conditionnement des aliments. Impact économique. Aspects socio-culturels. Réglementation de l'ionisation des produits alimentaires. Consommateurs : une acceptation sous conditions. Commercialisation d'aliments ionisés. Bibliographie générale. Liste des principaux sigles utilisés. Index.
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IONISATION
"PRODUITS
ALIMENTAIRES
J. P. VASSEUR
Coordonnateur
COLLECTION
SCIENCES ET TECHNIQUES
AGRO-ALIMENTAIRES . COLLECTIO N Sou s l'égide de l'Association pour la
Promotio n Industrie-Agriculture et sous le
SCIENCE S & TECHNIQUES patronag e d u Ministère d e la Recherche et d e
la Technologi e et d u Ministère d e l'Agriculture
AGRO-ALIMENTAIRE S et d e l a Forêt
IONISATION
DES
PRODUITS
ALIMENTAIRES
Coordonnateu r : Jean-Pierr e VASSEUR
TE C & DO C - LAVOISIER
11 , rue Lavoisie r
7538 4 Paris Cede x 08
APRI A TEKNEA
14-16 , rue Claude-Bernar d 203, avenu e de Fronton
7500 5 Paris 31200 Toulouse © TEC & DOC - LAVOISIER, 199 1
11, rue Lavoisier - F 75384 Paris Cedex 08
ISSN : 0243-5624
ISBN : 2-85206-776-5
© TEKNEA
203, avenue de Fronton - 31200 Toulouse
n° éditeur : 028
ISBN : 2-87717-018-7
Toute reproduction ou représentation intégrale ou partielle, par quelqu e procédé que ce soit, des pages
publiées dans le présent ouvrage, faite sans l'autorisation de l'éditeur ou du Centr e Français du Copyright
(6 bis, rue Gabriel Laumain, 75010 Paris), est illicite et constitue une contrefaçon. Seules sont autorisées,
d'une part, les reproductions strictement réservées à l'usage privé du copiste et non destinées à un e
utilisation collective, et, d'autre part, les analyses et courtes citations justifiées par le caractère scientifique
ou d'information de l'oeuvre dans laquelle elles sont incorporées (Loi du 11 mars 1957 - art. 4 0 et 41 et
Cod e Pénal art. 425). COLLECTIO N SCIENCES ET TECHNIQUE S AGRO-ALIMENTAIRES
Sou s l'égide de l'Association pour la Promotion Industrie-Agriculture
et sous le haut patronage du Ministère de la Recherche et d e la Technologie
e t du Ministère de l'Agriculture et de s Forêts
L'APRI A (Association pou r la Promotio n recherche , dans les entreprises , doit,
Industrie-Agriculture ) a lancé, sou s so n pou r se divulguer , passer par l'informa ­
égid e e t e n coéditio n ave c les éditions tion . Or , tro p souven t cett e information
TECHNIQU E & DOCUMENTATION- es t diffuse, ma l rassemblée , e t don c pe u
LAVOISIER , cett e collectio n d'ouvrages accessibl e a u momen t où l'o n voudrai t
scientifique s et technologiques. s'e n servir.
Le s industries agro-alimentaires de
L e bu t d e cett e Collection est , à travers notr e temp s son t à l a foi s u n secteu r tra­
un e série d'ouvrage s concernant, d'une ditionne l s'appuyan t sur u n savoir-faire
part , des problèmes communs à historique , mai s aussi de s industrie s d e
l'ensembl e o u à plusieur s branches d e point e faisant appel à de s technologie s
l'Industri e agro-alimentaire, d'autre nouvelles , à l'ensembl e de s Science s e t
part , de s problème s plus spécifiques, d e Technique s d e l'ingénieur, à de s trans ­
mettr e à la dispositio n de s chercheurs , fert s technologique s provenant d'autres
de s enseignants , de s scientifiques , de s secteur s industriels et créant de s pro ­
technologues , de s économiste s e t de s duit s nouveaux.
industriels , un e informatio n maîtrisée,
analysé e et vulgarisée. Cett e industrie agro-alimentair e es t très
diverse , structurée e n branche s particu­
lières, liée à un e matièr e première o u à
L e principe retenu est celu i de traités
u n ensembl e d e matière s premières agri­
collectif s placés sou s la responsabilité
cole s chacun e :
d'u n coordonnateur. Ce système pré­
sent e un inconvénient, celui d'une • industries d'amon t o u d'ava l o u fabri­
moin s grand e homogénéité d e styl e et can t de s produit s intermédiaires ;
d e présentation qu e dan s le ca s d'u n
• industrie s puissantes, diversifiées, auteu r unique '; mai s offre un double
moyenne s o u petite s ayant de s acti ­ avantage , celui d e l a meilleur e compé­
vité s internationales, nationales ou tence , chaque chapitre étant écrit pa r
régionale s ; u n spécialiste confirmé, e t celu i de la
rapidit é d e la réalisation.
• industries au contac t des zone s de
productio n o u a u contrair e de s zone s
d e consommation. L a Collectio n es t placé e sou s la respon ­
sabilit é scientifique d'un Directoire
Mai s toutes ce s industrie s on t égale d'émment s spécialistes, et les Direc­
men t entre elles de s point s commun s ; teur s d e l a Collectio n peuven t être pour
elle s doivent : vou s des interlocuteur s privilégiés.
• mieu x connaître les matière s premiè­
re s qu'elles traitent et leur évolution L'espoi r et le désir des Directeur s de
a u cours des processu s technologi­ cett e Collection es t qu'ell e soit lu e tou t
que s ; d'abor d dan s le mond e francophone , e n
Europe , e n Afrique , e n Asie , e n Améri­
• maîtriser leurs approvisionnements ;
que , mais également dans les pay s de
• assurer leur rentabilité et optimiser langue s latines voisines (espagnol, po r
leur s coûts d e productio n ; tugais , italien) et tou t particulièrement
dan s les nombreu x pays en voi e de
• satisfaire un e clientèl e très diversifiée développement , d e cultur e française ;
a u niveau de s type s de consomma­ mai s ils croien t également qu e d e nom ­
tion , e n respectan t un e qualit é nutri-
breu x pays pratiquant moins aisément
tionnelle , hygiénique e t parfoi s diété­
l a langue française, seront intéressés
tiqu e ; ca r l'objecti f qualité-santé es t pa r d e telle s publication s qu i constituen t
l'u n des grand s axes de leur déve­ un e base d e réflexion, e t peuven t être
loppement . l e point de départ d e nombreu x déve
loppement s et d e x échanges
L a France , pay s d e tradition , mai s aussi
internationaux .
pay s d'avant-garde dans le domaine
agro-alimentaire , est particulièrement
bie n placée géographiquement pour Cett e Collection s'adresse donc à u n
développe r une politique dynamique trè s vast e public scientifiqu e et techni ­
dan s c e domaine , no n seulemen t sur u n qu e à qu i il es t primordia l d e fair e co n
pla n national, mais aussi à travers le naîtr e la scienc e et l a technologi e agro-
mond e où elle s e trouv e historiquement alimentaire s françaises, don t la Collec­
engagée . L e progrès , s'il s e réalise dans tio n qu i port e c e titr e veut être l'u n de s
le s centres d'enseignement et de vecteur s privilégiés. FM . LUQUET J . FLANZY
Né en 1937. Docteur ès Sciences Ancien Né en 1929 Ingénieur ENS I A
élève de l'Institut d'Etudes Supérieures
Directeur de Recherches a l'INRA D«ec d'Industrie et d'Economie laitière
teur duC N.E.R.N A Centre National d e
Directeur du CIRD C (Centre International CoordtfUtion des Etudes et Recherches sur
de Recherches Daniel Carassol-BSN la Nutrition et l'Alimentation
Expert International. Expert près du TGI de
C. N E fl N A Paris. Expert en Cassation-Membre du Le Directoire
11 , rue Jean-Nico t Conseil Supérieur d'Hygiène Publique d e
F 75007 PARIS de la France. Lauréat de l'Académie de
Tél. (1) 4 2 7 5 9 3 2 4 Médecine.
Collection
CIRD C
A . FRANÇOIS 15 , avenue Galilée
F 9235 0 LE PLESSI S ROBINSON
Né en 1920. Ingénieur Chimiste de l'Ecole Tél. (Il 4 6 3 0 2 2 8 1
Nationale Supérieure de Chimie de Pans
Docteur Ingénieur Directeur de Recher
ches honoraire à l'I.N.R.A. Lauréat Je
l'Académie des Sciences et de I'Academe
Nationale de Médecine
Ch. MERCIER J L MULTON Ancien directeur du C.N.E.R.N.A
Née en 1934. Docteur ès Sciences Direc
PRESSENT OU DIRECTOIRE 11 , rue d e BoulainvilUers
teur de Recherches à l'INRA
Néen 1938 Ingénieur EN Si A Docteur F 75016 PARIS
ès Sciences Directeur Scientifique de BSN .
H. GIBERT Directeur de Recherches à l'I.N.R.A. Pro­ BSN .
fesseur consultant à l'E.N.S.I.A. (École 7 , rue d e Téhéran
Né en 1942. Ingénieur du Génie Chimique
Nationale Supérieure des Industries Agri­ F 7500 8 PARIS
E.NSIGC fToutousel. Ingénieur Docteur coles el Alimentaires). Expert agréé par Tél. (11 4 2 9 9 1 0 1 0
et Docteur ès Sciences Physiques la Cour de Cassation.
Représentant de l'I.N.R.A. au C.L.O.R.A.
Professeur à 1INA-PG (Institut National
Agronomique Paris-Gngnon) et àl'ENGREF I.N.R.A
(Ecole Nationale du Génie Rural et on Eaux
Direction des Relations Internationales au
et des Forêts).
C.L.O.R.A. R. ROSSET
Club des Organismes de recherche I N.A P G .
associés Né en 1925- Docteur vétérinaire. Licencié 16 , rue Claud e Bernard
47 , rue Montoyer ès Sciences. Diplômé de l'Institut Pasteur F 75231 PARIS Cedex 0 5
104 0 BRUXELLES (Belgique) Tél. (1) 4 3 3 7 1 5 5 0 de Pans.
Tél. 32 (2) 506 88 42
Contrôleur Général honoraire des Services
Vétérinaires J.Y. LEVEAU CM . BOURGEOIS Chargé de mission au C.N.E.V.A.
Né en 1943 Ingénieur EN Si A., Membre de l'Académie Vétérinaire.
Né en 1936 Ancien Elève de l'Ecole Nor­
Docteur-Ingénieur.
male Supérieure de Saint Cloud. Agrégé de
l'Université Docteur ès Sciences Professeur de Biotechnologie a l'Ecole 10, avenue de Bry
Nationale Supérieure des Industries Agri­ 94170 LE PERREUX Professeur de bwchimw et microbiologie à
coles el Alimentaires Responsable du
l'Université de Bretagne Occidentale
Laboratoire de Microbiologie industrielle.
Directeur de l'A.D.RI.A . (Association pour
Président d u Département de Biotechnolo­
le Développement de la Recherch e Appli­ gie de l'E.N.S.I.A.
quée aux Industries Agricoles et Alimen­
taires), et coresponsabie du Laboratoire E N Si.A. D. SIMATOS Universitaire "de Recherche Agro- Département de Biotechnologie
alimentaire de Quimper 1 , avenue des Olympiades Née en 1935. Ancienne Elève de l'Ecole
F 91305 MASSY Normale Supérieure Agrégée de l'Univer­A D R I A
Tél. (1) 6 9 2 0 0 5 2 3 sité. Docteur ès Sciences.
6 . rue d e l'Université
B P 313 Professeur à IENS.BANA. Directeur du
F 29191 QUIMPER Cedex G. LINDEN Laboratoire de Biologie Ptivsico-Chimique
Tél. 98 9 0 6 2 3 2 IENS.BANA). Directeur de l'ENS.BANA.
Né en 1941. Docteur ès Sciences
ENS.BAN A B. DEYMIE Professeur à l'Université de Nancy I Res­
Campu s Universitaire
ponsable des enseignements de Biochimie F 2110 0 DIJON
Né en 1927. Ingénieur Institut National des Départements Génie Chimique et Bio­
Tél. 8 0 3 9 6 6 5 8 Agronomique Pans. Ingénieur Ecole Natio­ logie Appliquée d& I l UT . de Nancy.
nale Supérieure de Brasserie et de Biochi­ Coresponsabie du D E S S Industries Lai­
mie Appliquée. Nancy tières de l'Université de Nancy < et de
l'I.N.P L. Responsable du Laboratoire d e
Directeur Général de l'Institut Français des
Biochimie Appbquée (Faculté des Scien­
Boissons, de la Brasserie Maltene. Plus
ces). Coresponsabie du Service Commun D. THOMAS
spécialement chargé des questions tou­
de Séquence de Protéines (Université d e
chant au process de fabrication. Né en 1946 Docteur ès Sciences Nancy).
Effectue les cours de process pour les élè­
Professeur è l'Urvversté d e Technology de Chel du Département «Génie industriel ves ngèmeurs de l'Ecole Nationale d'Agro
Comptegne. Directeur du Laboratoire de alimentaire et Technologie laitière» de nom * et des Industries Alimentaires de
Technologie Enzymaiique Directeur du l'INRA Nancy
Programme National de Biotechnologie
UNIVERSIT E DE NANC Y I INSTITU T FRANÇAIS
UNIVERSIT E D E TECHNOLOGI E D E Laboratoir e de Biochimie Appliquée DE S BOISSONS.
COMP1EGN E B P 23 9 D E LA BRASSERI E MA LTE RIE
B P 23 3 F 5450 6 VANDŒUVRE LES NANCY B P 26 7
F 6020 6 COMPIEGNE Cedex Cede x F 54509 VANDŒUVRE Cedex
Tél. (1) 4 4 2 0 9 9 7 7 Te l 83 9 1 2 2 3 0 Te l 63 4 1 2 5 3 2 • GUIDE PRATIQUE D'ANALYSE MICROBIOLO­Volumes parus
GIQUE DES LAITS ET PRODUITS LAITIERS
Coordonnateurs : H. BEERENS, F.M. LUQUET - 144 p., • TECHNIQUES D'ANALYSE ET DE CONTRÔLE
1987
DANS LES INDUSTRIES AGRO-ALIMENTAIRES
Tome 1 : L e contrôle de qualité : principes généraux et
• MICROBIOLOGIE ALIMENTAIRE
aspects législatifs.
Coordonnateurs : CM. BOURGEOIS, J.F. MESCLE,
Coordonnateur : J.L. MULTON - 392 p.,? éd. 1991
J. ZUCCA, J.P. LARPENT
Tome 2 : Principes des techniques d'analyse Tome 1 :448 p., 1989,2- tirage revu 1990 : G. LINDEN - 528 p., ? éd. 1991
Tome 2 :35 2 p., 1989
Tome 3 : L e contrôle microbiologique
• TECHNOLOGIE DE LA VIANDE ET DE S Coordonnateurs : CM. BOURGEOIS, J.Y. LEVEAU -
480 p., 2- éd. 1991 PRODUITS CARNÉS
Coordonnateur :J.P. GIRARD, 296 p., 1988,2- tirage 1990 Tome 4 : Analyse des constituants alimentaires
Coordonnateurs : J.L. MULTON, fi. DEYMIE - 472 p.,
• EMBALLAGE DES DENRÉES ALIMENTAIRES ? éd. 1991
DE GRANDE CONSOMMATION
• CONSERVATION ET STOCKAG E DES GRAINS Coordonnateurs : G. BUREAU, J.L. MULTON • 768 p.,
ET GRAINES ET PRODUIT S DÉRIVÉS 1989
Céréales , oléagineux, protéagineux, aliments pour
animaux (2 volumes) - LES INDUSTRIE S DE PREMIÈRE TRANS­
Coordonnateur:J.L. MULTON-1216p., 1982 FORMATION DES CÉRÉALES
Coordonnateurs :B. GODON, C. WILLM-696 p., 1991
•PROTÉINES ANIMALES
Extraits concentrés et isolats en alimentation humaine
• LA CONSERVE APPERTISÉE Coordonnateurs : CM. BOURGEOIS. P. LE ROUX -
Coordonnateur :J. LAROUSSE, 896 p., 1991 384 p.. 1982
• GUIDE PRATIQUE D'ANALYSE DANS LES
• BIOTRANSFORMATION DES PRODUITS
INDUSTRIES DE CÉRÉALES
CÉRÉALIERS
Coordonnateurs : B. GODON, W. LOISEL - 712p. 1984
Coordonnateur .8 . GODON, 240p., 1991
* • ADDITIFS ET AUXILIAIRE S DE FABRICATION
DANS LES INDUSTRIES AGRO-ALIMENTAIRES
Coordonnateur : J.L. MULTON -712 p.. 1984 Volumes à paraître
• PROTÉINES VÉGÉTALES •BIÈRES ET COOLERS
Aspects biochimiques, technologiques, nutritionnels et
Coordonnateur : M. MOLL
économiques
Coordonnateur : B. GODON - 656 p., 1985
• MICROBIOLOGIE INDUSTRIELLE (3 tomes)
Coordonnateurs : J.Y. LEVEAU. J.M. NAVARRO,
•ÉVALUATION SENSORIELLE
M. BRUXELMANE, M. BOUIX
Manuel méthodologique
Tome 1 : Microorganismes d'intérêt industriel Coordonnateur : S.S.H.A. -352p., 1990
• LES ARÔMES ALIMENTAIRES
• LA QUALITÉ DES PRODUITS ALIMENTAIRES
Coordonnateurs : H. RICHARD, J.L. MULTON Politique, incitations, gestion et contrôle
Coordonnateur : J.L. MULTON - 528 p., 1985
• FERMENTATION LACTIQUE
• LAITS ET PRODUIT S LAITIERS Coordonnateurs : F.M. LUQUET, H. De ROISSART
Vache - Brebis - Chèvre
Coordonnateur : F.M. LUOUET • SUCRES, ÉDULCORANTS ET GLUCIDES
DECHARGES DANS LES "IAA" Tome t : Le s laits - De la mamelle à la laiterie - 424 p.,
1985 Coordonnateur : J.L. MULTON
Tome 2 : Le s produits laitiers - Transformations et
• NETTOYAGE ET DÉSINFECTION technologies - 656p., ? éd. 1990
DANS LES "IAA"
Tome 3 : Qualité, Energie et Tables de composition -
Coordonnateurs :0. CERF, J.Y. LEVEAU 460 p., 1986
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• TOXICOLOGIE ET SÉCURITÉ DES ALIMENTS
Coordonnateur : H. RICHARD Coordonnateur : R. DERACHE • 616 p., 1986, 2- tirage
1989
* Épuisé, nouvelle édition en préparation Diffusion :
LIBRAIRIE S LAVOISIER
11 , rue Lavoisie r - F-75384 Paris Cedex 0 8
APRI A
14-16 , rue Claude-Bernar d - 7500 5 Paris LIST E DE S AUTEURS
Restauration - Direction Générale de l'Alimentation AZA M Guy
Ministère de l'Agriculture et de la Forêt
Ancien Directeur Technique de CGR.-Mev.
KIRSC H Pierre
BACCAUNAU D Michel Ancien responsable dVn laboratoire de métrologie
nucléaire Responsable des activités techniques et des produits
frais à AGROTEC
BISTO N Robert LACROI X Jean-Pierre
Directeur de la Station de Haute Belgique Directeur du Centre d'Ionisation MBDIRIS (Belgique)
BOISSEA U Patrick
LUCA S Louis Chet do la Section Ionisation des Végétaux
Département Physiologie Végétale et Ecosystèmes
CEA Directeur de l'Institut International du Froid
BUREA U Gilbert
Maître de Conférences à IVniversité de Reims MEU K Nathalie
Directeur adjoint de MDRIAC .
Chef du Bureau de la Logistique et de la Chaîne du Froid
Direction Générale de l'Alimentation
DESSEI N Jacques Ministère de l'Agriculture et de la Forêt
Directeur Ingénierie à la Division Production du groupe PAQUI N Jacques
Casino Directeur Recherche et Développement du groupe
Guyomarch
FOO S Jacques
SAIN T LÈBE Louis
Professeur au Conservatoire National des Arts
Chef du Département Physiologie Végétale
et Métiers - Titulaire de la chaire Rayonnements,
et Ecosystèmes - CEA
Isotopes et Applications - Président du Département
des Sciences Nucléaires RAFF I Jacques
Section Ionisation des Végétaux
GALLIE N Claude-Louis
Département Physiologie Végétale et Ecosystèmes - CEA
Professeur à IVniversité René Descartes (Paris V)
SADA T Théo
GRISE L Laurent
Secrétaire Général adjoint à la Confédération Syndicale Directeur Général de Mev Industrie
du Cadre de Vie
ICR E Pierre VASSEU R Jean-Pierre
Président Directeur Général du Laboratoire CARIC Ancien Directeur Technique dans le groupe Thomson
JOURDAI N Pierre ZYLBERMAN N Nicole
Chef du Bureau Aviculture, Charcuterie, Alimentation Chef du Bureau de l'Hygiène - Direction Générale
animale, Produits de la mer. Plats cuisinés et de la Concurrence, de la Consommation et de la
Répression des Fraudes - Ministère de l'Economie, des
Finances et du Budget SOMMAIR E
INTRODUCTION 15
I. Les risques alimentaires6
II. Les risques de la conserve7
III. Ionisation des aliments8
IV Autres applications d e l'ionisation 20
V. Plan du livre 22
VI . Introduction et généralités
V.2. Aspects scientifiques3
V.3.s technologiques et industriels4
V.4. Aspects socio-culturels5
èr e
1 partie
GÉNÉRALITÉS
I - GÉNÉRALITÉS SUR LA CONSERVATION DES ALIMENTS 29
Introduction 2
I. Processus biochimiques d'altération, moyens d'action 31
1.1. Généralités 3
1.2. Facteurs d'altérations des produits alimentaires2
II. Description et comparaison des différentes techniques
de conservation 44
11.1. Traitements préparatoires à la conservation 4
11.2. Méthodes de préservation des produits périssables8
III. Références bibliographiques 55
II - HISTORIQUE DES TRAVAUX INTERNATIONAUX
ET PERSPECTIVES7
I. L'époque des pionniers
1.1. Recherches et premières expérimentations 5
1.2. Application8
1.3. Un coup d e frein9
II. Traitement des aliments pour animaux d e laboratoire 5
11.1. L'importance de l'animal dee
11.2. L'aliment pour animal de laboratoire 60 Ionisation des produits alimentaires 4
II.3. L'aliment ionisé pour animal de laboratoire 61
III. Programme toxicologique international 63
111.1. Les débuts du group e mixte FAO, AIEA , OMS
(JECFI, 1964) 6
111.2. Lancement du programm e toxicologique
(IFIP, 1970-1980)4
111.3. Recommandations de 1976
111.4.s de 19805
IV Le cas français : concertation organisée
IV1 . Le club "ionisation"6
IV.2. Élaboration de dossiers d'autorisation 6
IV.3. Information 68
I V.4 . Recherche - Développement - Expérimentation 6
IV5 . Installation 70
V D'autres approches nationales
VI . Pays d'Europe de l'Ouest
V.2. U.S.A, Canada, U.R.S.S3
V.3. Israël, Japon, Afrique du Sud6
V4 . Autres pays7
VI. Coopération internationale renforcée 78
VI.l . Structure : ICGE E (issu de FAO, AIEA , OMS) 7
VI.2. A.I.I.I.
(Association internationale d'irradiation industrielle)... 79
VI.3. Réglementation 79
VI.4. Recherche : détectio n - technologie 80
[II - AGENTS UTILISÉS. UNITÉS 85
I. Constitution de la matière
1.1. Les particules matérielles
1.2.s rayonnements électromagnétiques 87
II. Agents d'irradiation utilisés8
11.1. Les électrons, agents d'irradiation9
11.2. Les rayons gamma, agents d'irradiation 90
III. Dosimetric 93
111.1. Généralités
111.2. Unités de doses4
111.3. Énergie des rayonnement s et doses 95
111.4. Ordres de grandeurSommaire 5
èm e2 partie
ASPECTS SCIENTIFIQUES
IV - LES ACCÉLÉRATEURS DE PARTICULES 101
I. Introduction 10
II. Les principes physiques3
11.1. Effets électriques
11.2.s magnétiques4
11.3. Les fonctions de base5
III. Les accélérateurs continus6
IV Less alternatifs8
V Les accélérateurs linéaires à champ alternatif 109
VI . Principes de base 10
V.2. Considérations pratiques 111
V.3. Sécurités4
VI. Conversion en photons5
VI.l. Nature de la cible6
VI.2. Direction du rayonnement8
VI.3. Énergie det
VII. Utilisation du faisceau d'électrons 119
VII.l. Pénétration
VII.2. Quantité traitée 122
VIII. Utilisation du faisceau de rayons X3
V - RADIOACTIVITÉ, ISOTOPES ET RAYONNEMENTS 127
I. Structure de l'atome
II. Constitution du noyau atomique. Les isotopes9
III. Excitation et ionisation des atomes 13
IV Stabilité et instabilité des noyaux7
IV1 . Désintégrations isobariques8
IV.2. Transformations par partition9
IV3 . Rayonnement 7 et conversion interne 141
1V.4. Diagramme des nucléides 143
V La décroissance radioactive5
VI. Radioactivité naturelle et radioactivité artificielle8
VI.l. Les radionuclides naturels6 Ionisation des produits alimentaires
VI.2. Les radionucléides artificiels 151
VII. Les isotopes utilisés pour l'ionisation des aliments2
VII.l. Le cobalt 15
VII.2. Le césium3
VIII. Intérê t des isotopes radioactifs : principales utilisations 154
VIII. 1. Applications en physico-chimie (analyse)5
VIII.2. Utilisations dans les sciences de la terre
et de l'environnement
VIII.3. Applications biologiques6
VIII.4. Utilisations médicales 15
VIII.5.s industrielles7
VI - INTERACTIONS DES RAYONNEMENTS ET DE LA MATIÈRE 161
I. Définition et classification des rayonnements 16
1.1. Radiations électromagnétiques2
1.2. Rayonnements particulates3
1.3.s ionisants et rayonnements non ionisants. 164
1.4. Sources de rayonnements 165
II. Effets du milieu sur le rayonnement7
11.1. Effets du milieu sur les radiations électromagnétiques .. 16
11.2.s du milieu sur les électrons 173
11.3. Comparaison des effets du milieu sur les électrons
et sur les photons 17
III. Effets du rayonnement sur le milieu
111.1. Effets physiques7
111.2.s chimiques8
VII - EFFETS BIOLOGIQUES DE L'IONISATION 183
I. Le vivant : programme , structures, fonctions4
1.1. Le programme génétique
1.2. Les structures 186
1.3.s fonctions
II. Effets de l'ionisation 192
11.1. Niveau moléculaire3
11.2.u cellulaire5
11.3. Niveau des organismes 200
III. Application aux produits agro-alimentaires
III.l. Produits vivants1 Sommaire 7
111.2. Formes vivantes associées 201
111.3. Conditions du traitement2
111.4. Limites d'application3
IV Conclusion 204
VITI - ÉVALUATION TOXICOLOGIQUE DES ALIMENTS IONISÉS 205
I. Introduction5
II. Historique des études toxicologiques 206
III. Études toxicologiques classiques7
III.l. Essais sur animaux nourris avec une ration renfermant
l'aliment traité
II 1.2. Essais sur animaux nourris avec une ration entièrement
traitée 210
III.3. Essais sur animaux nourris avec des produits
de radiolyse1
IV Études radiochimiques2
IV.l. Action sur les principaux constituants alimentaires
traités séparément3
IV.2. Extrapolation des résultats obtenus sur chaque
constituant à l'aliment entier 21
IV3.n des résultats obtenus sur un aliment
à un autre élément de composition voisine 214
V Absence de modifications significatives des principes nutritifs... 21
VI. Conclusion 217
VII. Références bibliographiques8
IX - LES MÉTHODES DE DÉTECTION DES ALIMENTS IONISÉS 219
I. Introduction
II. Méthodes de détection envisageables 220
III. Méthode des acides gras2
IV Thermoluminescence et chimie-luminescence3
V. Résonance paramagnétique électronique5
VI . Principe de la méthode
V.2. Quelques exemples 227
V.3. Autres produits susceptibles d'être détectés par RP E ... 231
VI. Conclusion 231
VII. Références bibliographiques2 8 Ionisation des produits alimentaires
im e3 partie
ASPECT S TECHNOLOGIQUES ET INDUSTRIELS
X - DESCRIPTION ET SPÉCIFICITÉS D'UNE UNITÉ D'IONISATION
ÉQUIPÉ E D'UN ACCÉLÉRATEUR 237
I. Présentation générale
II. Spécificité des unités d'ionisation avec accélérateur 239
11.1. Utilisation d'un générateur électronique
d e rayonnement
11.2. Flux det focalisé sur le produit à traiter 239
11.3. Forte puissance de rayonnement 23
11.4. Pouvoir d e pénétration limité des électrons
dans la matière 240
III. Caractéristiques des faisceaux d'électrons accélérés 241
111.1. Énergie des électrons (E MeV)
111.2. Largeur balayée par le faisceau d'électrons (Lb cm) 242
111.3. Puissance du faisceau d'électrons (P kW) 24
111.4. Conversion des électrons en rayons X3
IV Description d'une unité type de service 24
IV. 1. Accélérateur
IV.2. Équipements convoyeurs
IV.3. Cellule béton 244
IV4.s techniques annexes6
V Aspects économiques8
VI. Évolution des unités d'ionisation équipée d'un accélérateur
(T. SADAT) 250
XI - DESCRIPTION ET SPÉCIFICITÉS D'UN CENTRE D'IONISATION
AU COBALT5
I. L'ionisateur gamma proprement dit ^— 25
1.1. La source et le porte-source 256
1.2. Le système de convoyage et d'entrée-sortie
d e la casemate9
1.3. Les protections biologiques et la sécurité 260
II. Quelques exemples d'ionisateurs industriels
11.1. L'ionisa teur à "boîte " 261
11.2. L'ionisateur à "balancelles"2
11.3.r à palettes3 Sommaire 9
III. Quelques données économiques 271
111.1. Investissement
111.2. Coûts d'exploitation3
111.3. Services annexes4
111.4. L'ionisation à façon - Coût
111.5. Exemple 27
IV Conclusion6
XII - LES CENTRES D'IONISATION DANS L E MOND E 277
Historique des centres d'ionisation 27
Liste des centres de service9
XIII - APPLICATIONS DE L'IONISATION EN AGRO-ALIMENTAIRE .. 287
I. Introduction 287
II. Applications à faibles doses, inférieures à 1 kGy 288
11.1. Inhibition de la germination 28
11.2. Stérilisation d'insectes 290
11.3. Désinsectisation et décontamination
11.4. Retard de la maturation et de la sénescence 291
III. Applications à doses moyennes, de 1 à 10 kGy3
111.1. Pasteurisation à froid. Augmentation de la durée
de conservation 29
111.2. Élimination des germes pathogènes et des parasites
pour l'homme4
111.3. Amélioration des propriétés technologiques 296
IV Applications à fortes doses, supérieures à 10 kGy -
La stérilisation7
V Traitements combinés 299
VI . Ionisation et réfrigération
V.2.n et traitement par la chaleur 29
V.3.n et emballage
V.4. Ionisation et déshydratation 300
V.5.n et traitements chimiques
VI. Références bibliographiques
XIV - APPLICATION DE L'IONISATION AUX VIANDES DE VOLAILLE 301
I. Les viandes de volailles 301 10 Ionisation des produits alimentaires
1.1. Le marché et les atouts 301
1.2. Les produits et leur évolution2
1.3. Conservation et hygiène4
II. Essais d'ionisation des viandes de volailles7
11.1. Les viandes séparées mécaniquement 30
11.2. Less de volailles 310
III. L'installation industrielle1
IV. Conclusion 314
V. Références bibliographiques5
XV - TRAITEMENT IONISANT DES PRODUITS DE LA PÊCH E 317
I. Intérêt de l'utilisation de l'ionisation pour les produits de la pêche 318
1.1. Objectif de salubrité8
1.2.f de conservation9
II. Effets des traitements ionisants sur les produits de la pêche 320
11.1. Effets physico-chimiques 32
11.2.s d e traitement sur les caractéristiques
organoleptiques0
11.3. Effets sur les micro-organismes2
III. Application du traitement ionisant aux produits d e la pêche 324
111.1. Mise en œuvre d u traitement5
111.2. Aspects réglementaires 326
IV. Conclusion 327
XVI - EFFETS D E L'IONISATION SUR LES FRUITS ET LÉGUMES
DESTINÉS À LA CONSOMMATION EN FRAIS 329
I. Introduction
II. Techniques usuelles de maintien d e la qualité
III. Les quatre grands effets de l'ionisation 332
111.1. Les avantages den3
111.2. Les inconvénients de l'ionisation5
IV Exemples d'application sur les fruits et légumes frais 336
IV. 1. Fruits d'origines méditerranéennes ou de climats
tempérés 33
IV.2. Fruits tropicaux ou subtropicaux 340
IV.3. Légumes entiers et en mélanges prêts à l'emploi 342
IV4.s frais prêts à l'emploi4 Sommaire 11
V Conclusion 346
VI. Références bibliographiques8
XVII - LES INGRÉDIENTS SECS 35
I. Problématique
II. Quelques exemples d'applications2
11.1. Cas des épices et assimilés
11.2. Cas des thés et plantes à infusion5
11.3. Cas des protéines en poudre et des agents de texture — 356
11.4. Cas des autres ingrédients7
III. Références bibliographiques 358
XVIII - IONISATION ET EMBALLAGE-CONDITIONNEMENT
DES ALIMENTS9
I. Introduction
II. Ionisation et traitements combinés 361
11.1. Principe 36
11.2. Exemples sur les viandes et produits carnés 36
11.3.s sur les végétaux préemballés2
III. Effets de l'ionisation sur les matériaux d'emballage5
111.1. Effets généraux sur les polymèrese 36
111.2.s spécifiques sur la perméabilité des matériaux
d'emballage8
IV Effets sur la structure moléculaire 370
V.s spécifiques sur les phénomène s de migration ou relations
contenant - contenu
V.l. Ionisation et migration globale
V.2.n etn spécifique1
V.3. Remarques 372
XIX-IMPAC T ÉCONOMIQUE5
I. Introduction
II. Le marché potentiel d e l'ionisation6
11.1. Évaluation de la demande potentielle 37
11.2.n de la capacité d'offre8
11.3. Freins et opportunités de développement du marché 379
III. Évaluation du surcoût imputable au traitement 381 12 Ionisation des produits alimentaires
111.1. Coût intrinsèque du traitement 381
111.2. Coûts additionnels3
111.3. Conclusion 38
IV Résultante : perspectives d e développement de l'ionisation dans
les industries agro-alimentaires4
IV.l. Première approximation : les marchés tests 38
IV.2. Les couples produit - marché adaptés5
IV.3. Stratégie de s acteurs économiques 386
IV.4. Scénarios de développement de l'ionisation dans
les industries agro-alimentaires9
IV.5. Conclusion 390
V Impact potentiel de l'ionisation sur les marchés agro-alimentaires 391
VI . Cas des pays en voie de développement 391
V.2. Cas des pays développés4
V3 . Conclusion6
VI. Conclusion générale7
4*me p tie
ar
ASPECT S SOCIOCULTURELS
XX - RÉGLEMENTATION DE L'IONISATION DES DENRÉES
ALIMENTAIRES 401
I. Introduction
II. La situation réglementaire en France 402
11.1. Les textes de base
11.2.s textes d'application3
III. La situation réglementaire au plan international7
111.1. Le Codex alimentarius et les autorisations étrangères 40
111.2. La communauté européenne8
IV Perspectives d'avenir 410
IV1 . Harmonisation des réglementations 41
IV.2. Évolution de la réglementation française
IV.3. Mise en place d e procédures de coopération1
V Conclusion
XXI - CONSOMMATEURS : UNE ACCEPTATION SOUS CONDITIONS 419
I. Les consommations et leurs associations 419
II. Les critères propres aux consommateurs 420 Sommaire 13
III. Les ambiguïtés de l'argument "santé" 421
IV Deux erreur?, symétriques concernant l'information 42
V. L'engagement des professionnels5
VI. A quels besoins doit répondre l'ionisation?
VII. Prévoir les répercussions de l'ionisation en amont et en aval 426
VIII. Qui doit assumer la responsabilité? 428
IX. Une question de confiance9
XXII - COMMERCIALISATION D'ALIMENTS IONISÉS 431
I. L'acte de vente est une relation de confiance entre client
et vendeur 43
II. L'ionisation pour le client2
III. Une expérience : les fraises
IV L'ionisation pour le vendeu r4
V. L'information nécessaire5
VI. L'avenir de l'ionisation6
BIBLIOGRAPHIE GÉNÉRALE7
LISTE DES PRINCIPAUX SIGLES UTILISÉS 43
INDEX 442 - J Louis SAINT-LÈBE est Ingénieur Agronome (Insti­
tut National Agronomique, Paris-Grignon, 1956).
Depui s son entrée au Commissaria t à l'Energie
Atomiqu e en 1963, il s'est consacré à l'ionisa­
tion des aliments. Spécialisé dans la radiochi-
mie des polysaccharides, il a été à plusieurs
reprises retenu comme expert international par
l'AlEA et l'OMS. Il a reçu e n 198 9 le prix spécial
d e l'American National Society pour ses travaux
sur l'ionisation des aliments . Depuis 1981, il est Introduction le responsable du Service de Radioagronomie
d u Centre d'Etudes Nucléaires de Cadarache,
service qui vient d e fusionne r depuis 1988 avec
l'Association pour la Recherche en Bioénergie
solaire.
w
Il est depui s le 1 juin 1990 Che f du Départe­
ment de Physiologie Végétale et Ecosystèmes
d e la Direction des Sciences du Vivan t au C.E.A.
La recherche d'une nourriture saine et suffisante a été le souci principal de
l'humanité depuis sa création.
Ainsi presque toute l'activité de nos ancêtres préhistoriques consistait à se
procurer de la nourriture : chasse, pêche, cueillette de végétaux, puis beaucoup
plus tard élevage et culture. Dès cette époque, se posa le problème de conserver
des aliments obtenus pendant une période "grasse" pour les utiliser en période
"maigre", et nous manquons d'informations sur les techniques utilisées.
Puis, il y a quelques milliers d'années, une partie de l'humanité abandonna
l'agriculture pour se rassembler dans des villes et y exercer d'autres activités,
qui ne produisaient pas de nourriture. Ce fut un changement sociologique
considérable, mais la subsistance dans les villes dépendait de la mise au point de
moyens de transport et de conservation des aliments. Quand c'était possible, les
animaux étaient transportés vivants, et les végétaux frais. Sinon, la conservation se
faisait par dessiccation, fumaison ou macération dans l'huile ou la saumure. Ces
techniques ont permis le développement de villes importantes, mais les résultats
étaient cependant assez aléatoires, et les famines n'étaient pas rares.
Les méthodes ancestrales de conservation furent les seules utilisées jusqu'au
e 1début du 19 " ' siècle, où Nicolas APPERT découvrit empiriquement que le
chauffage dans une boîte close conduisait à une longue conservation. Il fallut
ensuite plus de 50 ans pour que L. PASTEU R explique que le chauffage détruisait
les micro-organismes, et que la boîte close évitait toute contamination ultérieure. Ionisation des produits alimentaires 1 6
L'appertisation fut vite très utilisée, et l'est encore largement aujourd'hui,
presque exactement comme APPERT l'avait prescrite.
D'autres techniques ont vu le jour dans les dernières décennies. La plus
importante est sans doute la congélation, mais il y a aussi la lyophilisation,
l'emballage sous vide ou sous atmosphère contrôlée, etc. La dernière, née dans
les années 1950, est l'ionisation, qui fait l'objet de ce livre.
Tous ces progrès ont-ils résolu le problème ancestral : nourrir l'humanité? La
situation a sûrement été largement améliorée, mais est encore très loin d'être
satisfaisante.
I. LES RISQUE S ALIMENTAIRES
L e premier risque alimentaire est le manque de nourriture. Ce risque a
pratiquement disparu des pays industrialisés. Plus exactement un certain nombre
d e personnes souffrent encore de la faim dans ces pays, mais il s'agit d'un
problème sociologique de pauvreté ou de marginalisation, et non pas d'un défaut
d'approvisionnement des marchés. La situation est très différente dans beaucoup
d e pays en voie de développement, où existe un manque de nourriture fréquent,
souvent même chronique. Pour la FA O 500 millions au moins de personnes, en
majorité des enfants, souffrent de malnutrition. Que survienne une inondation
o u une sécheresse, et des populations entières sont affamées, les médias nous
e n citent trop souvent de tristes exemples. Cet état de fait est d'autant plus
déplorable qu'une grande partie (jusqu'à 3 0 ou 5 0 %) des ressources alimentaires
d e ces pays n'est pas consommée, car dévorée par les insectes et rongeurs ou tout
simplement détruite par pourrissement.
Il y a aussi le risque de consommer une nourriture avariée et toxique. Ce
risque est théoriquement très faible dans les pays industrialisés. Des techniques
satisfaisantes de conservation, de stockage, de transport et de distribution sont
disponibles, et la qualité de la nourriture est très sévèrement surveillée par un
système complexe de lois, de règlements et de contrôles à tous les stades de la
production et de la vente.
Les accidents d e qualité sont ainsi d e plus en plus rares, mais inversement chaque
accident est de plus en plus grave. En effet, la production et la transformation
d e la nourriture sont devenues des activités industrielles, donc portant sur de
grosses quantités. Il en est de même de la restauration, beaucoup de salariés,
d'écoliers ou d'étudiants prennent au moins un repas par jour dans un restaurant
d'entreprise ou une cantine. Cette industrialisation assure presque toujours une
excellente qualité sanitaire, mais il n'existe pas d'industrie sans incident. Une Introduction 17
contamination accidentelle à l'un quelconque des stades porte sur une grande
quantité de nourriture, et atteint en général un grand nombre de personnes à la
fois. Le seul remède est l'amélioration des contrôles, mais la perfection ne sera
jamais de ce monde.
La qualité d e la nourriture est par contre souvent désastreuse dans de nombreux
pays en voie de développement. La technologie alimentaire y est fort peu
développée, et même les principes élémentaires de l'hygiène ne sont souvent
pas respectés. Pour ne citer qu'un seul chiffre, les rapports de la FAO estiment
qu'environ 1 0 millions de bébés meurent par an à cause de diarrhées provoquées
par la pollution de l'eau. La situation est d'autant plus grave dans ces pays qu e le
climat y est souvent chaud, ce qui favorise la prolifération de micro-organismes
ou parasites de toutes sortes.
II . LES RISQUES DE L A CONSERV E
L'idéal serait peut être de manger à midi des légumes cueillis le matin dans son
jardin, mais ce n'est pas permis à tout le monde , ni toute l'année. La conservation
sur une durée plus ou moins longue est donc indispensable, mais aucun procédé
n'est anodin et sans inconvénient.
Mêm e la cuisson la plus traditionnelle a certains effets néfastes. L'ébullition dans
l'eau élimine beaucoup d'éléments minéraux et de vitamines fort utiles. Le pire
est sans dout e la friture ou le barbecue , qui produisent des quantités significatives
de produits connus pour être cancérigènes. Il est probable que l'application
des règles toxicologiques utilisées pour autoriser l'ionisation conduirait à une
interdiction définitive de ces modes de cuisson.
L'appertisation (habituellement appelée conserve) n'est pas sans inconvénient.
Tout d'abord l'aliment est presque toujours moins bon qu'un produit frais. Le
goût, l'odeur, la texture sont plus ou moins modifiés. Mais surtout certains
principes nutritifs sont raréfiés, en particulier les vitamines. Un exemple
classique en est les premières expéditions polaires qui étaient nourries presque
exclusivement de conserves, elles furent ravagées par le scorbut, maladie due à
une carence en vitamine C.
La congélation n'assainit et n e stabilise pas définitivement un aliment, elle réduit
seulement la vitesse de ses évolutions physicochimique et bactériologique. Un
aliment pollué lors de sa congélation le reste pendant toute sa conservation.
Revenus à la température ambiante, les micro-organismes reprennent leur
développement et leur toxicité. De s empoisonnements se sont ainsi produits avec 18 Ionisation des produits alimentaires
des aliments surgelés, souvent avec ceux importés de pays respectant mal les
règles d e l'hygiène.
Beaucoup de produits vendus sur les marchés ont aussi subi des traitements
chimiques destinés à améliorer leur aspect ou leur durée de conservation. Tous
ces procédés font certes l'objet d'autorisations d'emploi et de contrôles sanitaires,
mais leur action est forcément due à leur toxicité vis-à-vis des contaminants
et il serait sans doute préférable de ne pas trop en manger (on estime que la
consommation de conservateurs divers est de l'ordre de 1 kilogramme par an
et par personne dans les pays industrialisés). Par exemple, les pommes de terre
vendues en hiver sont traitées avec des carbamates pour éviter leur germination.
O n utilise de même des fumigations avec de l'oxyde d'éthylène pour éliminer
des bactéries dans le poivre ou des charançons dans le blé. Ces traitements sont
d'ailleurs de plus en plus contestés. En particulier, l'oxyde d'éthylène est à la fois
cancérigène et difficile à éliminer, il est question de l'interdire bientôt.
III . IONISATION DES ALIMENTS
L e traitement ionisant est un traitement physique, comme par exemple le
chauffage et la congélation, qui consiste à soumettre les aliments à l'action des
photons gamma ou X, ou d'électrons accélérés. Les effets obtenus notamment
sur les micro-organismes sont d'autant plus importants que la quantité d'énergie
absorbée, appelée "dose", est grande.
L'utilisation de particules évoque l'énergie atomique, et par conséquent, Hiro­
shima ou Tchernobyl. Cette association est fortement émotionnelle, mais vide de
tout contenu scientifique. Si, comme tous les autres modes de conservation, l'io­
nisation présente quelques inconvénients, le risque de radioactivité induite dans
les aliments est rigoureusement nul. Le risque de pollution par une unité d'ionisa­
tion est complètemen t nul, qu e cette usine utilise un accélérateur, dont l'émission
d e particules s'arrête totalement dès que l'alimentation électrique est coupée ou
qu'elle utilise du cobalt 60.
L'ionisation industrielle des aliments a été proposée vers 1950. Dans l'ignorance
d e l'effet des photons et électons sur les aliments, d e nombreux organismes natio­
naux et internationaux ont très judicieusement entrepris une étude approfondie
d e ce procédé nouveau et original. Il est certain qu'aucune autre technologie ali­
mentaire n'a fait l'objet de recherches aussi poussées et de tests aussi nombreux.
E n 1980, après plus de 30 ans d'examen, les experts internationaux ont officiel­
lement proclamé que l'ionisation de tout aliment (énergie inférieure à 10 MeV
et dose inférieure à 10 kGy) ne présentait aucun danger pour la santé. Pour être Introduction 19
encore plus prudent, les divers pays soumettent l'ionisation à des autorisations,
accordées cas par cas après un nouvel examen spécifique du produit et des condi­
tions de son traitement.
L'ionisation des aliments est essentiellement utilisée pour améliorer leur conser­
vation, souvent en remplacement de conservateurs chimiques. Les doses les plus
faibles empêchent la germination (pommes de terre, oignons,.. . ) ou détruisent
les insectes (céréales,... ). Les doses les plus usuelles sont utilisées pour élimi­
ner des bactéries pathogènes (épices, volailles, ovoproduits,... ), ou pour aug­
menter la durée de conservation (légumes, viandes,.. . ). Des doses encore plus
fortes, permettent de réaliser de véritables conserves (conservation illimitée à la
température ambiante), mais cette technique est réservée à des applications très
particulières (nourriture de commandos militaires, ou de cosmonautes).
L'ionisation est un traitement purement physique, qui entraîne une élévation
de température négligeable (quelques degrés au maximum) et modifie si peu
les aliments qu'elle est très difficile à déceler. Le consommateur a le droit
de savoir ce qu'il mange, et il doit pouvoir le contrôler, d'où la recherche de
moyens de détecter si un produit a été ionisé ou non. Malgré de longues études,
cette détection fait souvent appel à des mesures très sophistiquées, et n'est pas
actuellement possible dans tous les cas.
Tous les avantages de l'ionisation ne signifient pas que l'on a enfin trouvé la
"Solution Universelle" à tous les maux de l'Humanité. Tout d'abord, l'ionisation,
dans les conditions autorisées, lorsqu'elle conduit à allonger la durée normale de
conservation d'un produit frais (cette durée est souvent doublée), ne dispense pas
d'utiliser les méthodes usuelles, la réfrigération en particulier, ni d e continuer à
observer les bonnes règles de l'hygiène.
D'autre part tous les produits ne peuvent pas être ionisés indistinctement et sans
précaution. Si les modifications chimiques sont faibles, elles existent cependant,
et augmentent avec la dose appliquée. U n des principaux effets est l'oxydation des
lipides, qui donne un goût de rance et rend le produit invendable (bien que non
toxique). Le traitement de produits à teneur notable en lipides doit donc résulter
d'un compromis : la dose doit être assez élevée pour obtenir l'effet recherché,
mais pas trop pour ne pas modifier le goût, la combinaison d'autres traitements
(atmosphère, réfrigération,... ) est obligatoire. C'est pourquoi les autorisations
sont délivrées produit par produit, et spécifient les conditions du traitement.
L'obstacle le plus important à la diffusion de l'ionisation est l'acceptation par
le consommateur. Il est évident que les produits ionisés doivent être identifiés
comme tels par une étiquette convenable (un logo international existe déjà, 20 Ionisation des produits alimentaires
il est reproduit sur la couverture de cet ouvrage). La mise sur le marché de
produits ionisés doit donc s'accompagner d'une campagne d'information qui
expose honnêtement les avantages et les limites du procédé.
L'ionisation ne doit être appliquée qu'à des produits initialement sains et de
bonn e qualité, elle ne doit en aucun cas blanchir des produits avariés. En effet,
comm e la dégradation des aliments s'accompagne d'une prolifération de la
flore microbienne, les normes de salubrité spécifient une quantité maximale de
micro-organismes. L'ionisation détruit presque totalement ces micro-organismes
et pourrait donc rendre conforme aux normes un produit avarié. Il s'agit-
là bien entendu d'une fraude inadmissible; un produit avarié et ionisé reste
inconsommable car en particulier l'ionisation aurait laissé intactes toutes les
toxines sécrétées par les micro-organismes. Cette fraude, qui a rarement eu lieu
(hors de France), n'est pas plus à craindre que les nombreuses autres fraudes
possibles sur les aliments. Aucun producteur sérieux ne peut en effet prendre un
tel risque. D e toutes façons, pour éviter les tentations, et surtout pour éviter que
l'emploi de l'ionisation n'entraîne un relâchement des mesures d'hygiène chez
les producteurs, les autorisations spécifient souvent les normes bactériologiques
avant ionisation. Les produits ionisés se présentent ainsi comm e de haute qualité
et de premier choix.
Enfin, l'ionisation reste une technologie lourde, qu'il faudra faire évoluer. La
technique actuelle conduit pour l'instant à des installations importantes capables
d e traiter de grosses quantités de produits (quelques tonnes à quelques centaines
d e tonnes par heure selon les doses appliquées), seule façon d'abaisser le coût
d u traitement et de le rendre compétitif. Cette concentration dans de grosses
unités a l'avantage de garantir le sérieux et la qualité du traitement et de rendre
possible un contrôle en usine. C'est par contre un inconvénient pour beaucoup
d e produits agricoles dont la production est à la fois dispersée et saisonnière.
C'est en particulier un obstacle très sérieux dans beaucoup de pays en voie de
développement, où la production agricole est atomisée sur d'immenses étendues,
et où les transports sont difficiles.
IV. AUTRES APPLICATIONS D E L'IONISATION
L'ionisation est une technologie assez répandue, on estime à plusieurs milliers le
nombr e d'installations de toutes sortes en activité dans le monde.
L'usage le plus important en volume traité est la chimie des plastiques, qui
utilise généralement des accélérateurs de basse énergie (inférieure à 1 MeV.).
O n manque d'ailleurs d'informations sur ces installations (environ 800), qui Introduction 21
sont intégrées dans des lignes de production dont les procédés sont souvent
confidentiels. Quelques-unes des applications sont :
- polymérisation des peintures et vernis,
-n des matériaux composites,
- améliorations des propriétés des textiles,
- isolants des câbles électriques,
- films thermorétractables,
- collages de certains plastiques,
- amélioration du bois,
Ce procédé est aussi très utilisé en médecine. C'est en particulier une méthode
de choix pour la stérilisation du matériel médical (seringues, gants, champs
opératoires, ...). Les conditions de traitement sont voisines de celles des
aliments, avec cependant une dose notablement plus élevée. Plus de la moitié des
outils médicaux stériles sont ainsi traités, et cette application est si importante
qu'un bon nombre de centres d'ionisation ne font rien d'autre, et que presque
tous les centres travaillant à façon traitent du matériel médical.
L'emploi des rayonnements ionisants est aussi très efficace dans le traitement
de certaines formes de cancers, seul ou souvent en association avec d'autres
traitements (chirurgie, chimiothérapie, hyperthermic, ... ). Cette méthode est
appelée radiothérapie quand le patient reçoit le rayonnement d'un accélérateur
ou d'une source de cobalt 60, il est appelé curiethérapie quand un isotope
radioactif est introduit tout près de, ou dans la tumeur à soigner. Il n'existe bien
entendu aucun règlement sur ces traitements, qui relèvent de la science et de la
responsabilité du médecin. L'énergie des rayonnements va en général de 1 à 25
ou 30 MeV , et les doses usuelles sont de quelques dizaines de grays. Cett e activité
est, hélas, très développée. On estime qu'il y a dans les divers hôpitaux du monde
environ 1500 accélérateurs spécialisés et 3000 sources de cobalt 60.
Un e dernière application liée à la santé est la stérilisation des déchets. Il peut
s'agir de déchets peu abondants mais hautement pollués, comme les poubelles
des hôpitaux ou les toilettes des avions. Ce peut aussi être des déchets moins
dangereux mais très abondants, comme les boues des stations de traitement des
eaux usées, ou les lisiers des porcheries industrielles. L'ionisation de ces déchets
est peu pratiquée car elle coûte nettement plus cher que les méthodes, assez
laxistes, actuellement utilisées (incinération, épandage,... ). La stérilisation par
ionisation serait une solution beaucoup plus écologique qui, de plus, permettrait
de valoriser les déchets, par exemple pour amender les sols. 22 Ionisation des produits alimentaires
L e procédé peut aussi se mettre au service de l'esthétique, pour colorer des
produits. Des bouteilles de luxe en verre (parfums,... ) sont souvent colorées, en
bleu ou en violet, par ionisation de bouteilles incolores. Des pierres précieuses
peuvent aussi changer de couleur par ionisation. Par exemple, les topazes bleues
naturelles sont très rares, mais des topazes jaunes usuelles deviennents
après ionisation. Elles sont alors vendues avec le label "coloré par un procédé
physique".
V. PLAN D U LIVRE
Vingt auteurs ont participé à la rédaction de ce livre. Chacun est un spécialiste
qui, dans son domaine, travaille directement sur l'ionisation des aliments (ou y a
travaillé très récemment) . Cette rédaction multiple a des inconvénients évidents :
chaque paragraphe a son propre style et manque quelquefois de hens avec les
autres. Par contre, chaque auteur vit quotidiennement avec son sujet, et nul ne
serait mieux qualifié pour donner une information de première main, exacte, à
jour et très complète.
C e livre vise à couvrir l'ensemble des aspects de l'ionisation des aliments. Il
est ainsi divisé en quatre grandes parties : introduction et généralités, aspects
scientifiques, aspects technologiques et industriels, aspects socio-culturels.
Bien que rédigé par des spécialistes, ce livre a été écrit pour le public, et sa lecture
n e suppose pas de connaissances scientifiques particulières. Il a e n particulier été
pris grand soin de remplacer les terme s techniques par des mots usuels, d'éviter
les expressions mathématiques, de ne pas employer le langage des formules
chimiques, etc.
V.1 . Introduction et généralités
Les aliments se détériorent naturellement, et il faut savoir pourquoi avant
d'étudier et de comparer les différents moyens de conservation. C'est l'objet
d u premier chapitre, par R BISTON, qui expose les processus biochimiques
d'altération, et décrit les méthodes usuelles de conservation, avec leurs avantages
et leurs inconvénients.
L. LUCA S retrace ensuite l'histoire de l'ionisation alimentaire depuis son origine.
Il montre en particulier l'abondance et le sérieux des travaux scientifiques et
réglementaires, nationaux et internationaux, qui ont permis de passer d'une idée
d e laboratoire à une utilisation industrielle. Introduction 2 3
Enfin, tout le livre utilise quelques notions de physique, simples mais pas
forcément très connues du public. Elles sont rappelées par P. KIRSCH , qui expose
dans un langage très simple les propriétés des particules, électrons et photons, et
les raisons de leur emploi pour l'ionisation industrielle. Il rappelle également les
noms et les significations des unités spécifiques utilisées dans le reste d u livre.
V.2. Aspects scientifiques
Cette seconde partie expose l'action de l'ionisation au niveau intime des
molécules ou des cellules vivantes, elle décrit les mécanismes fondamentaux mis
en œuvre, et leurs modalités d'actions. Ceci permet en particulier de comprendre
pourquoi l'ionisation modifie si peu les aliments, et ne présente donc aucun
risque.
Pour ioniser, il faut d'abord produire les particules nécessaires. L'industrie utilise
pour cela soit des accélérateurs d'électrons, soit des sources radioactives, presque
toujours du cobalt 60. Les accélérateurs sont des machines électriques, dont le
fonctionnement est décrit par G. AZAM, qui explique en outre comment les
électrons rapides peuvent être transformés en rayons X dont les propriétés sont
voisines d e celles d u rayonnement du cobalt 60.
J. Foos rappelle ensuite, en termes simples, les bases de la radioactivité. Il
explique la structure de la matière, les transformations des atomes, définit les
isotopes, et insiste en particulier sur les propriétés des isotopes utilisés dans
l'industrie, le césium 137 et surtout le cobalt 60. Pour terminer, il indique les
principales applications pratiques de la radioactivité, notamment dans l'industrie
et dans la médecine. J. Foo s examine aussi les interactions entre la matière et les
rayonnements, e n particulier électrons e t rayons X o u gamma. Il explique ainsi les
phénomènes physiques et chimiques fondamentaux qui se produisent lors d'une
ionisation.
À un niveau déjà un peu plus complexe, CL. GALLIEN traite des effets
biologiques. Il rappelle d'abord la structure générale des organismes vivants,
basée sur un patrimoine génétique qui se transmet de générations en générations.
Il indique l'effet des rayonnements sur les divers composants des cellules vivantes,
puis d'une façon plus globale sur les organismes entiers.
Les rayonnements ont aussi un effet sur les composants des aliments, et l'on
pourrait craindre que ces modifications même faibles soient nuisibles pour la
santé de l'homme. C'est l'objet du chapitre de L. SAINT-LEBE sur l'évaluation
toxicologique des aliments ionisés. 24 Ionisation des produits alimentaires
Il est enfin important de pouvoir contrôler si un aliment a été ionisé ou non. Les
modifications apportées par l'ionisation sont si faibles que sa détection est très
difficile, il n'existe aujourd'hui aucune méthode vraiment satisfaisante. J. RAFFI
fait le point de cette question, et indique les techniques complexes qu'il faut
utiliser.
V.3 . Aspects technologiques et industriels
Cette troisième partie aborde les utilisations pratiques et la mise en œuvre
industrielle de l'ionisation. Un lecteur intéressé uniquement par les applications
pourra commencer le livre à cet endroit.
Deux chapitres parallèles décrivent d'abord les installations industrielles d'ionisa­
tion. P. ICR E décrit un centre équipé d'un accélérateur et J.P. LACROI X un centre
équipé d'une source radioactive. Les deux ajoutent des données précises sur les
quantités traitées et sur les coûts correspondants.
P. BOISSEAU brosse ensuite un tableau d'ensemble de l'ionisation des aliments.
Les effets recherchés sont divers : arrê t de la germination, élimination d'insectes
parasites ou de micro-organismes pathogènes, amélioration technique, prolonga­
tion de la conservation,... tous ces points sont examinés par classe d'aliments et
e n fonction de la dose de rayonnement. Les traitements combinés par ionisation
et par un moyen plus classique sont enfin évoqués rapidement.
Quatre chapitres parallèles traitent ensuite chacun d'une classe spécifique
d'aliments : J . PAQUI N parle des viandes de volaille, N . MELI K des produits de la
pêche, M . BACCAUNAU D des fruits e t légumes et J.P . LACROI X des ingrédients secs
(épices en particulier). Chacun expose l'intérêt de l'ionisation, les effets obtenus,
et aussi les limites du procédé.
L'ionisation serait peu utile si le produit était contaminé à nouveau après le
traitement, l'ionisation se pratique donc en général sur des produits emballés.
G. BUREAU discute le problème important de l'emballage, qui doit résister aux
rayonnements, isoler le produit mais ne pas réagir avec lui, et souvent confiner
un e atmosphère protectrice.
Enfin, P. JOURDAI N fait une synthèse des aspects économiques de l'ionisation.
Il évalue les utilisations possibles et les installations disponibles, il discute les
obstacles et les facteurs de promotion. Il montre que la situation est assez
différente dans les pays industrialisés et dans ceux en voie de développement. Introduction 25
V.4. Aspects socio-culturels
Comm e c'est souvent le cas pou r une innovation, le développement de l'ionisation
sera plus influencé par des facteurs sociaux ou culturels que par des facteurs
techniques ou économiques. Ceci est d'autant plus vrai qu e l'ionisation s'applique
à la nourriture, sujet hautement sensible, associé à une vieille culture et à
beaucoup de traditions. Dans ce domaine, l'émotionnel a souvent le pas sur le
rationnel.
N. ZYLBERMANN expose d'abord la réglementation de l'ionisation, nationale
et internationale. Il est parfaitement normal qu'une nouvelle technologie
alimentaire soit strictement réglementée. Seuls les produits autorisés peuvent
subir une ionisation, et dans les conditions spécifiées. Les réglementations
nationales sont en cours d'harmonisation, en particulier à l'intérieur de la
communauté européenne.
L'ionisation ne peut enfin se développer que si les produits ionisés sont
disponibles sur les marchés, et acceptés par les clients. C'est l'objet des deux
derniers chapitres. L. GRISEL donne la réaction des consommateurs, a priori
méfiants devant une nouveauté, mais prêts à être convaincus par des arguments
honnêtes. Pour gagner la confiance du consommateur, tout doit être parfaitement
loyal et expliqué, et les produits ionisés doivent rester de haute qualité. Il est
également indispensable que l'étiquetage signale si une ionisation a eu lieu.
J. DESSEI N discut e enfin la commercialisation d'aliments ionisés. Il relate le succès
obtenu par la vente de fraises ionisées, et signalées comme telles. Le surcoût
dû à l'ionisation n'est pas un obstacle à la vente, compte tenu de l'amélioration
de la qualité. Il est très important de bien informer les diverses parties en
cause, grossistes, vendeurs et clients. Au total, l'avenir de l'ionisation semble très
prometteur. ' To SAIS QUE T o BooFFEÇ^
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K W isTHEQUÊSTi'oU/ . èr e1 Partie
GÉNÉRALITÉS Robert BKTON est Ingénieur Chimiste et de s In­
dustries Agricoles (Faculté des Science s Agro­
nomique s de Gembloux, Belgique). Il s'est
consacré pendant 16 années à la recherche
dan s le domain e agro-alimentaire dans une ins­
titution scientifique (INACOL). Depuis 1976, il
dirige la Station de Haute Belgique, intégrée
dan s le Centr e d e Recherche s Agronomique s d e
Gembloux , qui dépend du Ministère d e l'Agricul­ Généralités sur
ture. La Station de Haute Belgique s'intéresse
particulièrement à la diversification des cultures la conservation et à l'optimalisation qualitative et quantitative
d e la production; ce qui relève à la fois d e la
phytotechnie, d e la technologi e agricole et agro ­ des aliments alimentaire et d e méthodes analytiques perfor­
mante s en physiqu e et e n chimie.
INTRODUCTIO N
Définition d e l'aliment
Dans le sens large, le terme alimentation peut être décrit comme ce qui est
absorbé dans le tube digestif et qui livre directement après dégradation dans le
canal digestif :
- les principes de base pour la biosynthèse des constituants cellulaires et
liquides;
- les sources énergétiques pour l'organisme;
- les substances secondaires permettant les processus vitaux de l'organisme.
À partir de cette définition, il faut entendre par aliment, tout ce qui sert ou
peut servir à l'alimentation. Pour être considéré comme denrée alimentaire pour
l'homme un produit doit satisfaire aux deux conditions suivantes :
- contenir des quantités appréciables de substances qui peuvent alimenter
l'organisme.
- ne pas porter préjudice à la santé de l'organisme.
Définition d e l a conservatio n
Rares sont les produits alimentaires animaux ou végétaux, qui sont consommés à
l'état naturel : tou s les produits ont été cueillis, conservés plus ou moins longtemps
et pour certains transformés, cuisinés avant d'être consommés. Or, dans la plupart
des cas, les tissus qui constituent les denrées évoluent de l'état vivant vers un
état de décomposition qui est le processus naturel à partir du moment où la Ionisation des produits alimentaires 3 0
plante est récoltée, à partir du moment où l'animal est abattu. Pour freiner la
décomposition, l'homme utilise divers procédés dont certains ancestraux comme
le séchage au soleil, le salage, le fumage, la fermentation contrôlée. Toutes
ces techniques sont dans une certaine mesure contre nature puisqu'il s'agit
d'empêcher une évolutio n qui, elle, es t spontanée , naturelle. À toutes les époques
o n constate que l'homm e multiplie les procédés, les innovations pour répartir la
nature vivante qu'il produit à la fois dans le temp s et dans l'espace.
C'est ce doubl e phénomène de conservation et d e répartition qui sous-ten d tous
les efforts humains pour mieux se nourrir.
Depuis les découvertes de Nicolas APPER T (1810) (conservation par la chaleur),
d e Louis PASTEUR (1857) (action des microbes) et de Charles TELLIER (1868)
(application du froid) et surtout durant les vingt dernières années, des progrès
considérables ont été accomplis dans le domain e de l'alimentation grâce à tout
u n faisceau de connaissances acquises par de nombreuses disciplines scienti­
fiques : microbiologie, physiologie, biochimie, toxicologie, médecine génétique,
physique, etc .
L'exploitation rationnelle de ces connaissances par l'industrie a permis le dé­
veloppement de nouveaux procédés de conservation comme la cryoconcentra-
tion, la lyophilisation ou l'irradiation des aliments.
La production massive d'aliments nouveaux conservés par des agents physico­
chimiques pose cependant des problèmes de plus en plus complexes aux
nutritionistes, aux pouvoir s publics, aux industriels , aux commerçants , tandis qu e
les habitudes alimentaires, qui constituen t peut-être l'expression culturelle la plus
profonde d'un peuple , changent et tentent à s'uniformiser.
O n ne peut prévoir, contrôler et diriger les différents processus de l'industrie
alimentaire, ni comprendr e les nombreu x problèmes qui se posent au niveau d e la
préservation des aliment s sans connaître les constituant s essentiels de la matière
vivante et leurs propriétés les plus importantes.
U n aliment est compos é des trois groupe s principaux d e constituant s : les glucides,
les protides, les lipide s e t leurs dérivés. Ils contiennen t en outr e toute une série de
substances minérales et divers groupes de substances organiques qui pou r n'être
parfois présents que sous forme de traces infinitésimales, n'en jouen t pas moins
un rôle considérable dans l'alimentation humaine et en technologie alimentaire.
C e sont en particulier les oligo-éléments, les vitamines, les enzymes, les
émulsifiants, les oxydants et les anti-oxydants, les substances aromatiques Altération aliments 31
et les pigments. Un autre constituant toujours présent et d'une importance
fondamentale dans le domaine de la conservation des aliments est l'eau.
Toutes ces substances combinées de différentes manières dans les aliments
naturels leur confèrent non seulement leur texture ou leur goût, leur valeur
nutritive, leur odeur et leur couleur, mais elles conditionnent leurs aptitudes à
la conservation.
I. PROCESSUS BIOCHIMIQUES D'ALTÉRATION,
MOYEN S D'ACTION
1.1. Généralités
Le degré d'altération d'un aliment n'est une notion simple qu'en terme de perte
de qualité. Il importe au préalable de faire une distinction entre les produits très
périssables dont la teneur en eau est élevée et les produits peu périssables dont
le niveau d'hydratation est faible. En effet, la teneur en eau des aliments varie
dans des proportions considérables puisqu'elle n'atteint que 5 à 15 % dans les
graines et qu'elle peut dépasser 90 % dans certains fruits et légumes. Ces taux
d'hydratation élevés sont en grande partie responsables de la mauvaise faculté de
conservation de ces aliments hautement biodégradables.
Il importe de souligner à cet égard le rôle joué par l'eau libre dans la conservation
des denrées périssables. L'eau se présente en effet dans nos aliments sous
deux principaux états qui sont d'une part une eau non solvante physiquement
immobile et chimiquement liée et d'autre part une eaue ou libre non
liée chimiquement, physiquement mobile ou immobile et susceptible d'assurer
la dispersion des composants du milieu. Cette dernière permet la prolifération
rapide des micro-organismes et la diffusion des enzymes exogènes ou endogènes
responsable des dégradations biologiques.
1.1.1. Définition d e l a qualité
Le terme qualité est d'une remarquable imprécision, on peut admettre cependant
que la qualité est le résultat d'un ensemble de propriétés particulières qui
conditionnent son acceptabilité. On peut considérer la qualité intrinsèque qui
correspond à des critères de composition et de valeur nutritive, la qualité
hygiénique basée sur des critères de protection de la santé du consommateur et
la qualité organoleptique englobant les aspects de la couleur, de la saveur et de
la texture. Ionisation des produits alimentaires 32
1.1.1.1. Les facteurs objectifs de qualité et leur s mesures
C e sont ceux dont les caractéristiques physiques peuvent être mesurées de
façon précise avec des appareils de laboratoire aussi bien qu'avec les sens. Ils
comprennent un ensemble de caractères que l'on peut diviser en deux groupes
distincts :
- ceux qui confèrent aux aliments leur consistance ou leur texture (solidité,
résistance à la mastication, onctuosité, nature collante, juteuse, grumeleuse,
etc.),
- ceux qui confèrent aux aliments leur apparence (dimension, forme, couleur,
transparence, défaut).
La plupart de ces caractères peuvent être saisis par un consommateur qui achète
des produits frais, cependant bien des choses lui échappent . Les industries ne peu­
vent évidemment fonder sur la seule appréciation des sens l'évaluation qualitative
des produits qu'elles achètent, transforment, contrôlent ou améliorent.
C'est la raison pour laquelle différents systèmes d'appareillage de laboratoire ont
ét é mis au point pour traduire en unités mathématiques les principaux facteurs
objectifs de la qualité. Citons à titre d'exemple, le calibrage, la forme, la couleur,
la mesure de viscosité, la mesure d e consistance ou de texture.
1.1.1.2. Les facteurs subjectifs de qualité et leur s mesures
De s propriétés aussi complexes et subtiles qu e la saveur et l'odeur ne peuvent être
véritablement appréciées que par les sens, nonobstant les recherches poursuivies
en vue d'obtenir des images analytiques des arômes. Les techniques mises en
œuvr e au cours des analyses sensorielles sont fondées sur des règles précises et
souvent normalisées qui tentent toutes d e minimiser l'importance des interactions
psychologiques susceptibles de fausser les résultats. Ces règles portent sur
l'échantillonnage, les conditions de réalisation des tests, la sélection, la formation
des experts et la méthodologie des tests de dégustation.
I.2. Facteurs d'altération
de s produits alimentaires
Le s altérations des produitss résultent d'une action progressive
d e toute une série de facteurs agissant isolément ou simultanément sur une,
o u un ensemble de propriétés initiales considérées comme essentielles dans
l'appréciation de la qualité. Les causes d'altération peuvent se répartir en
différentes actions bien spécifiques : Altération aliments 33
- les altérations dues à des déprédateurs divers,
- less d'origine interne : actions enzymatiques,
- les altérationse externe.
Ces actions ont pour conséquences d'affecter en premier lieu les propriétés
organoleptiques des produits, viennent ensuite les modifications dess
physiques et en finalité des altérations chimiques ou biochimiques plus profondes.
1.2.1. Les altérations due s à de s déprédateurs divers
La biodégradation des aliments commence au champ, où les plantes se trouvent
exposées à l'attaque d'insectes nematodes, de champignons phytoparasites, de
virus, de rongeurs et d'oiseaux qui prélèvent un lourd tribut sur les récoltes. Elle
se prolonge et peut même s'amplifier au cours du stockage si les conditions du
milieu sont favorables au développement des insectes et des micro-organismes et
si des précautions ne sont pas prises contre les rongeurs et autres déprédateurs.
Pour les produits de la mer, les produits carnés et leurs dérivés, des dégradations
irréversibles apparaissent avec la mort, sitôt établit le contact de la matière
organique avec le milieu ambiant.
1.2.2. Le s altérations d'origines internes : action s enzymatiques
1Rappelons que les enzymes sont des catalyseurs* * d e réactions chimiques et bio­
chimiques. Leur nature protéique complexe leur confère une très grande spéci­
ficité. Elles ont la propriété de se retrouver inchangées en fin de réaction d'où
leur action permanente et extraordinairement rapide. Par ailleurs en abaissant la
quantité d'énergie d'activation des molécules réactantes, ils provoquent des dé­
tériorations à des températures anormales.
Les enzymes font l'objet d'une classification internationale, leur nomenclature est
basée sur le type de réactions qu'elles catalysent.
1.2.2.1. Action enzymatlque dans les tissus vivants
Dans toutes les cellules vivantes les enzymes jouent un rôle de catalyseur d'un
grand nombre de processus chimiques différents qui interviennent dans le mé­
tabolisme cellulaire et dans la croissance. L'action catalytique des enzymes per­
met à ces réactions d'évoluer rapidement aux températures et aux concentrations
physiologiques. Ces différentes réactions chimiques sont couplées entre elles pour
former des chaînes métaboliques qui dans des conditions physiologiques nor-
(1 ) Certaines réactions chimiques sont considérablement accélérées par une très petite quantité de catalyseur
(spécifique de cette réaction). Le catalyseur n'est pas modifié par la réaction, et peut resservir très longtemps. Ionisation des produits alimentaires 34
maies, agissent régulièrement sans qu'il y ait accumulation de produits intermé­
diaires du métabolisme. C'est ainsi, par exemple, que la respiration du glucose en
présence d'oxygène jusqu'aux stades anhydrique carbonique et eau nécessite l'in­
tervention de près d e 25 enzymes différentes qui toutes catalysent spécifiquement
un e seule réaction. C'est du fonctionnement ordonné de ces réactions, chaque
produit intermédiaire étant utilisé aussi vite qu'il est formé, que dépend la vie.
Ces réactions dans les tissus vivants se modifient avec l'âge et conditionnent la
qualité (phénomène de maturation). On peut les contrôler par réfrigération et
ainsi contenir le vieillissement.
CATALYSEURS
ÉQUATIONS TYPES
DE RÉACTION
Oxydo-réductase Oxydation - réduction ABH.2 — AB + 2H
le substrat cède des atomes
d'hydrogène ou acquiert
des atomes d'oxygène
Hydrolase Libération d'une molécule AB + H 0 —• AOH + BH 2
d'eau par rupture d'une liaison
moléculaire (hydrolyse)
Isomérase Réarrangement ABC — ACB
intramoléculaire
Transferase Transfert d'un groupe AB + C — • A + BC
Addition d'une molécule A + B— • AB Synthetase
à une autre
1.2.2.2. Action enzymatlque aux températures anormales
O n comprend aisément que cette régulation métabolique précise est fragile
et pourrait être bouleversée très facilement par la modification de facteurs
extérieurs telle la température. En effet, les différentes étapes d'une chaîne
métabolique ne seront pas influencées de la même façon par cette variation
d e température. Si toutes les réactions enzymatiques sont ralenties par un
abaissement de température, la décroissance de la vitesse ne sera toutefois pas la
mêm e pour chaque système enzyme-substrat. Il y aura donc un déséquilibre de la
chaîne enzymatique avec comme résultat, une accumulation de certains produits
intermédiaires. Si parmi ces produits intermédiaires il en est qui présentent un Altération aliments 35
mauvais goût ou une odeur désagréable, leur accumulation pourra entraîner la
dépréciation des qualités organoleptique du produit. D e plus, il a été constaté que
même à des températures très basses et sous forme congelée, certains enzymes
pouvaient conserver une activité d'où la nécessité d'une inactivation même pour
les produits destinés à la surgélation.
1.2.2.3. Action enzymatlque dans les tissus
qui ont subi une destruction mécanique
Lorsque les tissus végétaux sont hachés, broyés ou subissent tout autre traitement
qui détruit les cellules sans inactiver les enzymes on peut comprendre aisément
que les effets de l'activité enzymatique puissent être plus néfastes encore.
Ces traitements auront pour effet de rompre les parois cellulaires tout en laissant
intacte une grande partie des protéines enzymatiques. Celles-ci seront alors libres
d'agir plus efficacement que dans les tissus vivants où leur action est limitée à
certaines cellules. De cette façon les enzymes dont l'incidence est négligeable
dans les cellules vivantes parce qu'elles ne sont pas en contact avec leur substrat
pourront devenir actifs. Un facteur naturel de contrôle de l'activité enzymatique
aura ainsi été supprimé. Il y a donc nécessité pour ce type de produit de réaliser
dans les plus brefs délais l'inhibition des enzymes par un traitement thermique.
Notons pour terminer que la vitesse des réactions enzymatiques dépend non
seulement de la nature et de la concentration des enzymes et du substrat mais
également des conditions du milieu (température, pH^ , degré d'hydratation),
chaque enzyme ayant une activité catalytique optimale dans des conditions
données.
1.2.3. Les altérations d'origines externes
Elles sont déterminées par des facteurs provoquant des réactions chimiques ou
des réactions biochimiques.
Less biochimiques résultent de l'action des micro-organismes et de leurs
enzymes.
Les réactions physico-chimiques résultent de l'action catalytique d'agents phy­
siques (la lumière) ou chimiques (les ions métalliques). A citer également les
réactions de brunissement non enzymatiques.
(1 ) Le pH est une échelle de mesure de l'acidité, qui va de 0 1 14. La valeur 7 correspond i la neutralité (eau pure).
Les valeurs inférieures à 7 correspondent à un milieu acide, d'autant plus acide que le pH est petit. Les valeurs
supérieures à 7 correspondent à un milieu basique (ou alcalin),t plus que le pH est grand. 3 6 Ionisation des produits alimentaires
1.2.3.1. Action des micro-organismes et d e leur s enzymes
Pour croître et se multiplier les micro-organismes doivent se nourrir. Ils
y parviennent au détriment des divers constituants de nos aliments qu'ils
hydrolysent au moyen d'enzymes exogènes spécifiques qu'ils ont la faculté de
sécréter. Les produits de l'hydrolyse sont assimilés par des mécanismes complexes
à travers les parois cellulaires microbiennes. La croissance des micro-organismes
est conditionnée par la nature du substrat mais aussi par des facteurs physiques
et chimiques du milieu que l'on peut présenter par le schéma suivant.
Aliment Haut e teneur Basse teneur
en eau en eau
Conservation Bactéries aérobies Moisissures
à l'air Levures
Moisissures
Conservation Bactéries anaérobies Néant
sans air Levures
D'une manière tout à fait générale, on peut classer les micro-organismes en
bactéries, moisissures et levures.
La plupart des formes végétatives des micro-organismes sont détruites à des
températures situées au voisinage du point d'ébullition de l'eau. Certains
micro-organismes sont cependant doués de la faculté de former des spores
thermorésistantes caractérisées par une résistance à la chaleur nettement plus
élevée que celle des cellules végétatives.
Suivant la température de leur croissance, les bactéries sont classées en :
- psychrophiles ayant une température de croissance de 2 à 10 °C,
- mésophiles ayant unee dee de 20 à 45 °C,
- thermophiles ayant une température de croissance de 50 et 75 °C.
• Les levures
Elles se développent en milieu acide, riche en hydrates de carbone fermentes-
cibles, elles sont répandues sur les fruits, les fleurs, elles sont des agents d'alté­
ration typiques des conserves de fruits insuffisamment chauffées. Certaines le­
vures sont du type osmophile et peuvent se développer dans des milieux très su­
crés. Elles constituent la flore fermentante des marmelades, sirops, fruits au sirop. Altération aliments 37
D'autres levures supportent des teneurs élevées en chlorure de sodium; elles se
développent dans les saumures et notamment forment des "voiles fleuris" sur les
légumes en saumure.
Beaucoup de levures se développent en l'absence d'air, souvent les traitements
thermiques de pasteurisation suffisent à les détruire.
• Les moisissures
Avec une activité assez semblable à celle des levures, elles se développent
uniquement en présence d'air, quasi exclusivement en surface et présentent une
faible résistance thermique.
À signaler l'importance de plus en plus grande de la contamination par des
mycotoxines résultant d'une prolifération de diverses moisissures. À ce point
de vue, les problèmes liés au stockage des matières premières (respiration,
stockages, ventilation) en provenance des pays chauds sont prépondérants.
• Les bactéries
Ce sont principalement les microbes résistants à la chaleur qui vont être la cause
des altérations.
Ce sont surtout des thermophiles obligés ou facultatifs, sporulants ou non,
qui, suivant les circonstances, nature de l'aliment, température de conservation,
aérobiose ou anaréobiose, importance du traitement thermique, peuvent se
développer et produire des altérations.
Ces germes font essentiellement partie de l'ordre des Eubactériales, famille des
Lactobactériaceae avec les tribus Streptococceae et Lactobacilleae pour les non
sporulants et la famille des Bacillaceae avec les genres Bacillus (aérobie) et
Clostridium (anaérobie).
Les thermophiles obligés ou stricts ont une plage de températures de développe­
ment dont le minimum est souvent élevé et exigent des conditions de température
spéciales pour se développer dans les conserves dont le traitement thermique aura
été insuffisant.
Les thermophiles facultatifs ont une plage de températures de développement
dont le minimum est souvent élevé et exigent des conditions de température de
développement plus large avec le minimum de température assez bas. Ils sont
capables de se développer dans la zone de température de croissance des bactéries
mésophiles ainsi que dans la zone dee des bactéries thermophiles.

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