Les arômes dans l'industrie

 

    C’est vers la fin des années 50, quand l’industrie est véritablement devenue industrielle, que la production d’arômes a connu son essor. Auparavant, n’existaient sur le marché qu’une poignée d’arômes solubles, destiné à parfumer les boissons aux fruits et les limonades. Le développement des procédés industriels en alimentation a conduit à plusieurs exigences nouvelles. Il fallait en effet obtenir des produits standards, toujours disponibles, constants en qualité et en concentration. De plus, le marché des denrées subit des contraintes climatiques, économiques voir politiques, qui rendent impossible la fabrication de produit répondant à la totalité de ces critères. Les arômes permettent, dans une certaine mesure, de s’affranchir de ces contraintes. Ces arômes que l'on ajoute aux aliments peuvent être de composition entièrement artificielle, ou au contraire d'origine naturelle. Tout dépend des matières premières utilisées. Les arômes sont ensuite combinés entre eux, de façon à imiter ou renforcer les arômes naturels. Nous verrons donc ici toutes les étapes de fabrication des arômes, jusqu'à leur utilisation dans l'alimentation.

 

    1) Les matières premières aromatiques
    2) Les choix de la composition : le rôle de l'aromaticien
    3) Conservation des arômes et utilisation dans l'industrie alimentaire

 

        1) Les matières premières aromatiques

    Les arômes qui sont utilisés comme additifs dans l'alimentation peuvent être de deux types différents : soit ils sont composés de matières premières naturelles (obtenues soit par extraction, soit grâce aux biotechnologies), soit ils sont composés de matière première artificielles.

        Les matières premières naturelles obtenues par extraction

    La plus grande richesse de substances aromatiques se trouvent évidemment dans la nature. Il existe plusieurs techniques qui permettent d'utiliser ces substances dans l'alimentation.

    La première consiste à extraire des plantes les huiles essentielles ou essences. C'est la technique la plus courante. Les huiles essentielles ont la particularité d'avoir des caractères relativement constants. Leurs composés principaux appartiennent à la famille des terpénoïdes.
    Il existe deux méthodes d'extraction : l'extraction à froid et la distillation. La première consiste à extraire l'essence par un procédé mécanique, lorsque celle-ci se trouve en quantité relativement suffisante et surtout rassemblée et localisée en des points facilement accessibles : les vésicules des écorces d'agrumes en sont un exemple évident. Cette méthode est donc surtout utilisée pour l'obtention des essences d'écorces, ou zestes, de fruits du genre citrus : l'essence est libérée par action de machines qui provoquent la rupture des sacs oléifères (qui fournissent de l’huile) de l'épicarpe (tissu le plus externe de ceux qui entourent le noyau) des agrumes.Shéma du dispostif permettant la distillation
    Si les essences des écorces d’agrume sont facilement obtenues par simple pression à froid, la méthode d’extraction la plus ancienne et la plus élaborée est certainement la distillation, mise au point par les Arabes et apportée en Occident par les croisées. Elle est utilisée lorsque l'essence des végétaux, plus repartie, permet de ménager des surfaces d'échanges suffisamment grandes. Dans un récipient fermé, on injecte de la vapeur d’eau très chaude à travers les matières végétales broyées; la vapeur entraîne les substances volatiles et un système de refroidissement permet de les recueillir par condensation. Le mélange hétérogène (molécule aromatique, eau) est décanté: en effet, les molécules aromatiques étant insolubles dans l'eau, ce procédé permet d'isoler l'essence.
    Cependant les essences ne sont pas toujours utilisées en l'état. Assez souvent, elles sont débarrassées d'une partie ou de la totalité des cires et des terpènes, qui présentent de nombreux inconvénient, comme leur insolubilité.

Shéma du dispositif d'extraction par solvant    La seconde technique consiste à extraire les molécules aromatiques à l'aide de solvants. Les composés alors obtenus sont appelés oléorésines. Les tissus végétaux sont dispersés dans un solvant organique dans lequel se dissolvent les principes odorants, et sont ensuite débarrassés de ces solvants par évaporation. On utilise par exemple des solvants du type alcool-eau notamment pour obtenir certains extrait de vanille.
    Ils existent encore d'autres techniques qui permettent d'obtenir des matières premières naturelles : les jus de fruits concentrés, les macérations, les infusions (obtenues en effectuant l’extraction à chaud), etc... On peut également parfois combiner plusieurs techniques afin d'obtenir un arôme particulier. L'emploi de ces aromatisants est à vocation strictement alimentaire.

    Il n'est pas toujours évident d'extraire certains arômes : par exemple, pour obtenir 30 à 80g d'huile essentielle de rose de Damas ou de violette, il faut une tonne de plante fraîche.
    Les substances artificielles permettent à moindre coup d'obtenir de plus grandes quantités d'arômes. L'utilisation des biotechnologies permet également de reproduire des substances naturelles en plus grande quantité, et ayant une constitution identique à celle des matières naturelles.

        Les biotechnologies

    Les quantités de substances aromatiques disponibles dans la nature ne satisfont pas toujours les besoins d’une industrie qui doit répondre aux désirs d’une population de plus en plus nombreuse et exigeante; en outre, les coûts peuvent être exorbitants. Ainsi, les aromaticiens cherchent à reproduire les molécules de synthèse plus rentables. Par exemple, l'éthylvanilline, un dérivé synthétique de la vanilline, dont l'arôme ressemble à celui de la vanille mais dont la perception est plus forte, est très utilisé par les industriels de l'agroalimentaire.

    Les biotechnologies sont fondées sur une meilleure connaissance des phénomènes biologiques naturels comme les fermentations. Il s’agit d’exploiter efficacement les réactions naturelles qui donnent à l’humanité des denrées alimentaires comme le pain, le fromage ou le vin. Ces techniques étant exclusivement utilisées pour les substances aromatisantes, tous les produits mis en œuvre sont 100 % naturels ce qui est de plus en plus demandé chez les consommateurs. Les souches de micro-organismes utilisées doivent être déjà présentes dans la nature et les méthodes d’extractions doivent être similaires à celles appliquées aux produits classiques. Les rendements sont, en général, faibles car les substances aromatiques, sous produit de l’activité des micros organismes, sont formées en petites quantités; il s’agit dont de procédés coûteux. Cependant, dans certains cas, les rendements sont meilleurs que ceux de la synthèse chimique et les molécules, ainsi, reviennent moins cher tout en permettant une application plus large.
    Les techniques utilisées sont variées mais fondées sur le même principe qui, par exemple, permet d’obtenir du vinaigre (acide acétique) à partir du vin (alcool éthylique) en ensemençant le milieu de culture avec des levures, des bactéries ou des moisissures, selon le cas. Quand cela est possible, on peut aussi mettre directement en œuvre les enzymes responsables des réactions chimiques souhaitées.
    Cette approche particulière nécessite une grande connaissance de la biochimie du monde vivant et plus particulièrement des réactions endogènes (celles qui ont lieues à l’intérieur des organismes vivants); ces dernières, provoquées grâce à des substances données, les précurseurs, permettent d’aboutir à des substances spécifiques. Ainsi, selon les matières premières utilisées, on peut obtenir des milieux plus ou moins riches en molécules aromatiques qu’il faudra extraire ou des substances concentrées employées telles quelles. Des centaines de molécules aromatiques sont aujourd’hui disponibles et permettent la création de compositions aromatisantes naturelles concentrées, très proches, en qualité, de leurs équivalents synthétiques traditionnels.

    La réaction de Maillard ou traitement par la chaleur :
    L’étude des arômes des préparations culinaires a fait apparaître de nouvelles séries de substances aromatiques dues au chauffage. L’industrie s’est efforcée d’accentuer ces phénomènes pour obtenir des concentrations supérieures de ces substances.
    Les composés obtenus sont en majorités des hétérocycles azote ou oxygène et souvent, des composés soufrés. De tels extraits sont obtenus lors des réactions de Maillard.
    L’opération se fait dans un réacteur en discontinu, mais on a développé des installations sous forme d’une succession de tubes permettant d’opérer en continu.

        Les matières synthétiques

    Comme on l'a vu précedemment, les matières premières naturelles ne sont pas toujours faciles à obtenir, et les procédés sont parfois couteux. Les productions botaniques sont donc souvent insuffisantes, en particulier parce que les plantes aromatiques ont laissé la place à des cultures vivrières. Les matières premières synthétiques présentent donc une autre alternative pour créer des aromatisants.

    Les matières de base sont des corps simples extraits des végétaux. Le tableau ci-dessous répertorie les principaux produits utilisés et leurs origines.

Nom du produit Origine
Citronnellal et Citronnellol Citronnelle
Géraniol Palmarosa
Linalol Bois de rose
Citral Lemongrass
Acide undécylénique et Héptanol (par distillation sèche)
Acide cébacique (par fusion alcaline)
Acide azélaïque (par oxydation)
Huile de ricin
a-pinène et b-pinène Essence de térébentine (une des plus importante matière première de la chimie des produits odorants)
Liqueurs sulfitiques et autres dérivés Bois
Ethanol Fermentations diverses
Sources minérales, brut de benzoles : benzène, toluène, xylène Fraction gazeuse de la houille
Hydrocarbures à courtes chaînes : méthane, éthane, éthylène Fraction gazeuse de la houille et cracking des produits pétroliers
Goudrons eaux ammoniacales, naphtes, huiles moyennes et lourdes de la houille

    Sur ces bases, l'industrie chimique est capable de produire des milliers de molécules, l'industrie des produits odorants fait une séléction selon leurs carractéristiques. L'industrie des arômes alimentaires limite son choix, parmi cette sélection, aux molécules identiques à celles que l'on trouve dans les produits naturels. Ceci représente de nombreux corps différents.
    Les différents composés sont liés entre eux selon des techniques différentes, adaptées à chacuns des cas: nous ne les expliquerons donc pas. Nous nous attacherons par contre aux techniques qui consistent à reproduire des arômes à partir de substances artificielles.

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        2) Les choix de la composition : le rôle de l'aromaticien

   La création aromatique est le domaine de l’aromaticien. Traditionnellement, son savoir-faire a été acquis "sur le tas", après un apprentissage long et exigeant, tout comme celui des parfumeurs. L'aromaticien doit mémoriser des centaines d'odeurs et de combinaisons olfactives, mais il doit aussi les goûter. Il se sert donc de ses deux sens, olfactif et gustatif.

    Entraîné à l'évaluation sensorielle de tous les produits aromatiques, qu'il s'agisse des matières premières (naturelles ou synthétiques) ou des compositions aromatisantes élaborées, l'aromaticien intervient à tous les stades de cette activité. L'aromaticien est expert en substances aromatiques, mais aussi "goûteur" professionnel. Il lui est indispensable de posséder une bonne culture culinaire du pays pour lequel il travaille.
    La création aromatique est un travail scientifique et technique doublé d'une approche presque artistique. En effet, bien qu'aidé par le service de recherche qui fournit de nombreuses données analytiques, l'aromaticien reste seul devant ses fioles et, porté par son expérience, il doit suivre son inspiration pour créer l'arôme "authentique". Souvent, de nombreux essais sont nécessaires, qui seront humés et goûtés, dans un premier temps, dans des milieux simples comme l'eau (sucrée ou salée selon le type d'arôme), puis dans des produits alimentaires en relation avec le projet.

    La conception d'un arôme classique, de fruit par exemple, comprend plusieurs étapes. Une fois les données analytiques assimilées, l'aromaticien entame le processus de formulation qui peut s'apparenter à la construction d'un édifice. La base de cette œuvre est constituée par les "notes de fonde"; il s'agit de molécules lourdes à l'arôme persistant, comme la vanilline. Ensuite vient le corps, composé par les "notes de cœur" apportées par les molécules clés de l’arôme; puissantes et volatiles, elles seront libérées dans la bouche et passeront par la voie rétronasale. La dernière touche est donnée par les "notes de tête", molécules extrêmement volatiles et destinées presque exclusivement à l'olfaction, donc à la première impression, tel l'aldéhyde acétique qui donne de la fraîcheur au jus d'orange tout juste pressé.
    L'industrie aromatique oppose, dans son jargon, le "sucré" (arômes de fruits, de vanille, de chocolat, etc., pour les boissons, desserts et autres produits sucrés) au "salé" (arômes d'épices, de légumes, de viandes, etc., pour sauces, plats cuisinés et autres aliments plutôt salés). Le travail de l'aromaticien que nous venons de décrire s'applique essentiellement au domaine sucré. Il peut aussi créer des aromatisants de type viande, fromage ou légumes. Toutefois, en fonction des applications spécifiques de ce segment de denrées, on fait appel à un savoir-faire complémentaire, qui consiste à élaborer des mélanges (des "mixes") de substances aromatiques et sapides. Ainsi, un agent aromatisant typique de cette activité correspond, par exemple, au produit destiné à l'aromatisation des chips. Ce produit pulvérulent contiendra non seulement une fraction aromatique spécifique (une composition complexe venant d'un aromaticien ou un extrait naturel, comme une huile essentielle) mais encore des poudres de légumes, d'épices ou de fromage..., des exhausteurs de goût (glutamate, etc.), du sel, du sucre, des acides, divers ingrédients apportant du "corps" et parfois des colorants et des végétaux déshydratés pour améliorer l'aspect du produit final.

    L'aromaticien ne peut se contenter d'être un créateur d'aromatisants ; il se doit de connaître les denrées alimentaires et les contraintes de chaque type de produits. En effet, le profil d'un arôme (c'est-à-dire les différentes familles de substances le composant) varie en fonction du milieu d'application et des traitements que le produit aura à subir. La mise au point d'un arôme de fraise est différente selon que l'application sera, par exemple, une crème glacée ou un lait aromatisé. Si le milieu de départ est le même -ici le lait-, on est en présence de deux produits bien différents. La crème glacée est un produit riche en matière grasse, foisonné (dans lequel on introduit de l'air) et surgelé. Un lait aromatisé ne contient, en plus de l'arôme, que du sucre et, éventuellement, un colorant ; c'est un produit thermisé (pour des raisons de qualité microbiologique et de conservation) qui se garde longtemps à température ambiante; il doit pouvoir se consommer chaud ou froid. La matière grasse de la glace a tendance à garder les arômes, donc à les libérer lentement; la consommation glacée nécessite un dosage plus important, ce qui n'est pas le cas pour des températures ambiantes ou élevées; en revanche, la conservation au froid préserve mieux les arômes que la température ambiante, plus élevée, qui accélère leur dégradation.
    De même, l'aromatisation d'une boisson implique que l'aromatisant soit soluble dans l'eau, ce qui nécessite un solvant adéquat ou des propriétés particulières. En revanche, pour un biscuit, on emploieraune huile essentielle puissante , incorporable à la matière grasse, non susceptible d'être entraînée par la vapeur d'eau, le but recherché étant la stabilité à la cuisson.

    Autant de paramètres tous différents mais qui ont une incidence sur l'efficacité de l'aromatisant et sur sa perception, et dont l'aromaticien doit absolument tenir compte lors de son travail de création. Les aromaticiens sont également appelés "nez". Leur travail n'est pas toujours apprécié des cuisiniers, qui préfèrent utiliser des produits naturels; en effet, ils n'assemblent jamais autant de molécules qu'il en existe dans la nature. Mais la nécessité des arômes artificiels dans l'industrie alimentaire est bien réelle, la demande étant en augmentation.

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        3) Conservation des arômes et utilisation dans l'industrie alimentaire

        Conservation

    Des procédés plus élaborés, comme l'atomisation ou l'encapsulation, permettent d'obtenir des aromatisants bénéficiant d'une plus longue conservation et d'une meilleure protection contre, notamment, les traitements thermiques. L'atomisation est la méthode employée couramment pour le séchage du lait. Cette technique fait appel à des " tours "  au sommet desquelles on injecte une suspension liquide homogène de la substance aromatique avec le ou les ingrédients qui serviront de support solide ; à l'entrée de la tour, un système permet de fractionner ce mélange en fines gouttelettes ; celles-ci rencontrent alors un courant d'air chaud, qui leur permet de sécher en tombant.  Le cœur de ces particules contient la fraction aromatique enrobée d'une coque faite des substances solides introduites dans le mélange de départ ; celles-ci jouent un rôle de support et de protection des matières aromatisantes. L'atomisation est une technique simple d'encapsulation. D'autres procédés, plus complexes et employant des ingrédients très divers, permettent de créer un enrobage plus spécifique, assurant une meilleure protection de l'arôme. Ainsi, certaines microcapsules à base de gélatine sont faites pour résister à la température de cuisson mais éclateront sous la dent lors de la mastication. Ces autres formes d'encapsulation sont aussi plus onéreuses.

        Utilisation

    Ainsi, l’industrialisation de la production des aliments a créé des besoins supplémentaires. D’une part, les différents procédés et ingrédients employés par l’industrie entraînent souvent des pertes ou des lacunes aromatiques qu’il faut essayer de compenser, d’autre part, la création d’aliments fabriqués ( boissons, confiseries ) requiert une aromatisation complète et, parfois, originale.

Utilisation des arômes dans l'industrie

    Un bon exemple de la compensation d’arômes " perdus " est celui des jus d’orange obtenus à partir de concentrés. Lors du procédé de concentration, une fraction importante des huiles essentielles et des diverses substances aromatiques volatiles présentes à l’intérieur du fruit est entraînée dans la phase aqueuse et séparée du jus concentré. Certains équipements permettent de la récupérer afin de la réintroduire au moment de la reconstitution du jus.
    Un velouté de champignons préparé et conservé de façon à être prêt à consommer en l’état ou sous sa forme déshydratée ne peut apporter toute la fraîcheur aromatique de son équivalent "  fait maison ", tout en contenant de véritables champignons. Un aromatisant adéquat permet de rectifier cette situation et de s’approcher le plus possible de l’arôme authentique.
    L’arôme rend l’aliment appétissant et agréable à consommer. Les produits laitiers sont considérés comme des aliments à très haute valeur nutritionnelle ; leur développement spectaculaire, notamment celui des yaourts, est dû en grande partie à la variété des produits et des goûts proposés. Là encore, l’aromatisant joue un rôle primordial. En présence de fruits, il compense une faiblesse aromatique que ceux-ci ne peuvent apporter, la quantité utilisée étant trop faible pour donner un goût satisfaisant. En revanche, les aromatisants sont indispensables dans le cas de yaourts aromatisés ( sans fruits ) tout comme ils le sont pour créer des produits de confiseries. En effet, il est impossible de donner du goût à des bonbons ou des chewing-gum sans agents aromatisants élaborés. Alors que, dans certaines denrées, des zestes de citron ou des feuilles de menthe peuvent être utilisés tels quels, ici on aura besoin de leur équivalent aromatique concentré, c’est à dire de l’huile essentielle ou, dans le cas d’un goût de fruit, plus vraisemblablement d’un arôme de synthèse.
    En matière d’aromatisation, les goûts restent très traditionnels et la demande porte surtout sur des arômes aux notes authentiques. L’internationalisation des échanges permet de connaître d’autres goûts et les produits laitiers ont ainsi assurer la popularité des fruits exotiques. Toutefois, il est extrêmement rare de voir des goûts nouveaux adoptés par le consommateur : le goût "  cola " est une exception marquante.

        Avantages et inconvénients

    Les raisons d'employer des aromatisants industriels sont multiples. Dans les exemples évoqués ci-dessus, on retiendra facilement l'impossibilité technique d'utiliser les produits naturels en l'état. Dans d'autres applications, on peut craindre le risque d'altérations physiques dommageables ; certains végétaux pourraient griller ou brûler lors de traitements de cuisson, entraînant la formation de substances indésirables pour le goût et l'aspect du produit.
    L'utilisation d'extraits d'épices à la place des produits naturels, outre la facilité d'emploi et de stockage, offre des conditions d'hygiène incomparables. En effet, les épices naturelles sont, en général, fortement contaminées par une flore microbiologique importante et variée alors que leurs extraits en sont pratiquement exempts.
    Les arômes concentrés, et plus particulièrement ceux obtenus grâce à des molécules de synthèse, présentent le plus souvent une meilleure stabilité aux divers traitements industriels, à l'oxydation, à la lumière, etc. ; ils conservent ainsi leur profil aromatique d'origine plus longtemps et sont donc plus fiables. Finalement, ces produits aromatisants concentrés, surtout les arômes de synthèse, sont d'un coût très compétitif et permettent la mise au point de denrées alimentaires ayant des qualités gustatives plaisantes pour un faible prix.
    En revanche, les aromatisants, même de qualité, ne sont jamais suffisamment complets pour reproduire intégralement l'arôme naturel et peuvent laisser le consommateur insatisfait. De plus, un aromate apporte diverses substances complémentaires qu'un produit concentré et purifié n'a pas ; il s'agit soit de colorants ou même d'agents donnant de la texture (amidons ou fibres, par exemple), soit, éventuellement, d'oligoéléments, de sels minéraux, etc.

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