Contribution à létude de la conservation des graines de grenade (Punica granatum L.) par déshydratation osmotique/Contribution to pomegranate seeds conservation by osmotic dehydration

• Main Author: Bchir, Brahim
• Other Authors: Danthine, Sabine
• Format: Others
• Language: French
• Published: Universite de Gembloux 2011
• Subjects: Structure/Structure; Analyse calorimetrique differentielle/Differential scanning calorimetry analysis; Composes phenoliques/ Phenolic compound.; Deshydratation osmotique/Osmotic dehydration; Sechage/Drying; Congelation/Freezing; Activite antioxydante/Antioxidant activity; Texture/Texture; Grenade/Pomegranate; Perte en eau/Water loss
• Online Access: http://bictel-fusagx.ulg.ac.be/ETD-db/collection/available/FUSAGxetd-01112011-195402/

Résumé : Lobjectif des travaux entrepris au cours de cette thèse visait à mettre en place un procédé global de conservation des graines de grenade (Punica granatum L.). Ce procédé se base essentiellement sur une déshydratation osmotique (DO), associée à un pré-traitement de congélation et un post-traitement de séchage par entrainement. Dans ce contexte, plusieurs paramètres d'optimisation du transfert de masse ont été étudiés, tels que la nature de la solution dimmersion (saccharose, glucose, glucose/saccharose et jus de datte « sous-produit » enrichi en saccharose), la température (30, 40, et 50°C) et létat du fruit (frais, congelé). En outre, nous avons mis en relation ces conditions avec certaines propriétés des graines : leur texture, leur structure, et leur couleur. Létude des paramètres de déshydratation (perte en eau (WL), gain en solides (SG), et réduction en poids (WR)) a montré quen utilisant des graines congelées et indépendamment de la température et de la solution utilisée, la majorité du transfert de masse seffectue pendant les vingt premières minutes de traitement. A lissue de cette période, la perte en eau est estimée à 46%, 41%, 39%, et 37% respectivement dans les solutions de saccharose, glucose/saccharose, de jus de datte et du glucose. La DO des graines fraîches est caractérisée par une cinétique plus lente, mais une perte finale en eau plus importante. Comme le montrent les analyses en microscopie électronique, cela sexplique par une déstructuration cellulaire survenant à la suite de la congélation des graines, ce qui vient conforter les résultats des observations microscopiques. Les mêmes techniques ont également indiqué une modification de texture/structure induite par le processus de DO. Dautre part, lutilisation dune solution de saccharose (55°Brix) et dune température de 50°C favorise un meilleur transfert de masse. La détermination des différentes fractions deau dans la graine par calorimétrie différentielle (DSC) a montré une augmentation dun facteur ~2,5 fois de la fraction deau non congelable (eau liée) et une réduction de ~3,5 fois de la fraction deau congelable (eau libre) favorisant ainsi une meilleure conservation du fruit. Le suivi de la qualité intrinsèque des graines au cours de la DO a montré une perte dune quantité non négligeable de certains composés (protéines, cendres) de la graine vers la solution, ce qui pourrait avoir une influence majeure sur la qualité organoleptique et nutritionnelle du fruit. La DO seule ne pourrait pas maintenir une stabilité du produit au cours de la conservation. En effet, lactivité deau du produit fini après DO est proche de 0,90. Ainsi, dans un but plus appliqué, un traitement complémentaire de séchage par entrainement (2 m/s durant 4 heures) a été mis en place, à différentes températures (40, 50, et 60°C), afin de réduire lactivité deau à une valeur inférieure à 0,65. Afin doptimiser le traitement de séchage, nous avons étudié en premier lieu leffet de la température sur lévolution de la matière sèche, de lactivité deau et du pourcentage de séchage des graines. Dautre part, plusieurs paramètres de qualité des graines de grenade (lactivité antioxydante, la teneur en composés phénoliques, les anthocyanines, la couleur, et la texture) ont été étudiés à différentes températures. Ce travail est une contribution à létude des propriétés physico-chimiques des graines de grenade (Punica granatum L.) au cours des procédés de congélation, de déshydratation et de séchage. Les caractéristiques du produit fini peuvent justifier de nouvelles voies de transformation et dexploitation des graines de grenade. Abstract: The aim of this work was to create a complete conservation process of pomegranate seeds (Punica granatum L.). This process is essentially based on osmotic dehydration (OD), which was associated to freezing and air-drying process. Several parameters were studied to optimize the process such as osmotic solution (sucrose, glucose, and sucrose/glucose and date juice with sucrose added), temperature (30, 40, and 50°C) and state of the fruit (fresh and frozen). All these conditions were linked to seed proprieties (texture, structure, and colour). The study of osmotic dehydration parameters (water loss (WL), solids gain (SG) and weight reduction (WR)) showed that most significant changes of mass transfer took place during the first 20 min of dewatering using frozen seeds, independently of temperature and sugar type. During this period, seeds water loss was estimated at 46% in sucrose, 41% in sucrose/glucose mix, 39% in date juice, and 37% in glucose. Mass transfer was slower starting from fresh fruit but led to a higher rate of WL at the end of the process. This fact can be explained by scanning electron microscopy, which showed damage of seed cell structure after freezing. This has practical consequences in terms of the modification of seeds texture. The same process also revealed a modification of seed texture and cell structure after osmotic dehydration. Using a sucrose solution and a temperature of 50°C favoured the best mass transfer. The determination of different water fractions of seed by differential scanning calorimetry (DSC) showed that the % of frozen water decreased 3.5 times contrary the % of unfreezable water that increased 2.5 times. This favours a better seeds conservation. During osmotic dehydration, there was a non negligible leaching of natural solutes from seeds into the solution, which might have an important impact on the sensorial and nutritional value of seeds. Using only osmotic dehydration could not maintain the stability of seeds during conservation. In fact, after the osmotic process, water activity of seeds was found to be higher than 0.9, allowing to the development of microorganisms and some undesirable reactions. As a consequence, a drying of the pomegranate seeds (during four hours) was investigated at three different temperatures (40, 50, and 60 °C) with air flow rate of 2 ms-1. Prior to the drying process, seeds were osmodehydrated in a sucrose solution (55°Brix) during 20 min at 50°C. The drying kinetics and the effects of OD and air-drying temperature on antioxidant capacity, total phenolic, colour, and texture were determined. This work is a contribution to the study of physico-chemical properties of pomegranate seeds (Punica granatum L.) during freezing, osmotic dehydration and drying. After the global process, the pomegranate seed characteristics lead to new industrial developments.