Aptitude variétale des pommes à la transformation

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by  Erwan Bourles

Aptitude variétale des pommes à la transformation:
Recherche d’indicateurs biochimiques de l’évolution de
la texture et de marqueurs d’intérêt nutritionnel
Erwan Bourles
To cite this version:
ErwanBourles. Aptitudevariétaledespommesàlatransformation: Recherched’indicateursbiochim-
iques de l’évolution de la texture et de marqueurs d’intérêt nutritionnel. Biologie végétale. Université
d’Angers, 2010. Français. ￿NNT: ￿. ￿tel-00538900￿
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UNIVERSITÉ D’ANGERS Année 2010
N° d’ordre : 1007

APTITUDE VARIÉTALE DES POMMES A LA
TRANSFORMATION :
RECHERCHE D’INDICATEURS BIOCHIMIQUES DE L’ÉVOLUTION DE LA
TEXTURE ET DE MARQUEURS D’INTERET NUTRITIONNEL.
THÈSE DE DOCTORAT
Spécialité : Sciences agronomiques
ÉCOLE DOCTORALE VENAM

Présentée et soutenue publiquement
le 14 avril 2010
à Angers
par Erwan BOURLES

Devant le jury ci-dessous :
Mme Camille MICHON Rapporteur Professeur Agroparistech
M. Alain BARON Rapporteur Chargé de recherche - HDR, INRA Le Rheu
M. Gérard CUVELIER Examinateur Professeur Agroparistech
Mme Catherine RENARD Examinateur Directrice de recherche – HDR, INRA Avignon
Mme Emira MEHINAGIC Examinateur Enseignant chercheur, ESA Angers
Mme Frédérique JOURJON Examinateur Enseignant chercheur-HDR, ESA Angers
M. Jean Luc COURTHAUDON Examinateur Professeur, Université d’Angers

Directeur de thèse : M. Jean Luc COURTHAUDON

Laboratoires d’accueil :
Laboratoire GRAPPE Ecole Supérieure d’Agriculture, Angers
INSERM U646 Université d’Angers ED DS10
Avant propos
Cette étude fait suite aux travaux initiés de 2004 à 2008 par la thèse de Muriel Colin-Henrion
« De la pomme à la pomme transformée : impact du procédé sur deux composés d’intérêt
nutritionnel, caractérisation physique et sensorielle des produits transformés ». Elle s’est déroulée
dans le cadre d’un partenariat entre deux industriels spécialisés dans la transformation des fruits,
et le laboratoire GRAPPE (Groupe de Recherche en Agroalimentaire sur les Produits et Procédés)
de l’Ecole Supérieure d’Agriculture d’Angers. Ce projet a été financé par la Région des Pays de
Loire, dont l’objectif était d’identifier l’aptitude variétale de pommes du Val de Loire, à la
transformation industrielle. Par ailleurs, une partie des analyses de cette étude a été réalisée par le
laboratoire SONAS (EA 921 : Substances d’Origine Naturelle et Analogues Structuraux), de
l’UFR des sciences pharmaceutiques d’Angers. Ce travail de thèse a été dirigé par Mr Jean-Luc
Courthaudon (Professeur en sciences des aliments à l’université d’Angers, chercheur à
l’INSERM U646), et co-encadré par Madame Emira Mehinagic (Directrice du Laboratoire
GRAPPE et enseignant chercheur en Science des aliments).

Les résultats obtenus ont donné lieu aux publications et aux communications suivantes :

Publications dans des revues internationales à comité de lecture :
Bourles E., Mehinagic E., Courthaudon J.L., et Jourjon F., 2009. Impact of Vacuum Cooking
Process on the Texture Degradation of Selected Apple Cultivars. Journal of Food Science,
Volume 74 Issue 9 pages 512-518

Publications en préparation dans des revues internationales à comité de lecture :
Bourles E., Mehinagic E., Le meurlay D., Courthaudon J-L., Chaigneau A., Bertrand S., Jourjon
F., Vacuum pasteurisation of fruits: the impact of processing on the phenolic profiles of apples
and their antioxidant capacity, en préparation pour Journal of Food Science
Bourles E., Mehinagic E., Courthaudon J-L., Renard C.M.G.C., Jourjon F., Effect of vacuum
pasteurisation on the cell walls polysaccharides of apples en préparation pour Journal of Food
Science
Publication dans les revues professionnelles:
Bourles E., Mehinagic E., Jourjon F., Quelle variété de pomme pour quelle transformation ?
Revue Suisse de viticulture et d’arboriculture n°2, 2010.
Communications dans des congrès internationaux à comité de lecture, faisant suite à des
publications dans les actes du colloque :
Bourles E., Mehinagic E., Patron C., Courthaudon JL., Jourjon F ; Impact of vacuum
pasteurization on textural attributes of various apples cultivars - International Symposium on
Food Rheology and Structure, Zurich (Suisse), Juin 2009, poster.

Mehinagic E., Bourles E., Maitre I., François H., Maury C., Colin M., Jourjon F. “The impact of
processing on phenolic compounds : Fresh vs processed apples, what changes ?”. IUFOST,
Shanghai, Chine, Octobre 2008, communication orale.

Communication dans un congrès national :
Bourles E., Mehinagic E., Courthaudon JL., Jourjon F ; Aptitude variétale des pommes du Val de
Loire à la transformation 5ème gamme. - 6e Rencontres du Végétal, Angers, France, Janvier
2009, poster.
Remerciements

Je remercie tout d’abord Mme Frédérique Jourjon, ancienne directrice du laboratoire GRAPPE,
pour avoir permis que ce travail puisse avoir lieu et pour m’avoir accueilli au sein de son équipe.

Je remercie le Professeur Jean-Luc Courthaudon de l’INSERM U646 pour avoir suivi mon
travail en tant que directeur de thèse et pour m’avoir encouragé tout au long de ces trois années.
Je le remercie encore pour les connaissances qu’il m’a apporté avant la réalisation de cette thèse
et qui m’ont permis de mieux appréhender le monde de la recherche.

Je remercie Mme Mehinagic Emira, nouvelle directrice du laboratoire GRAPPE et enseignante
chercheuse à l’ESA, pour avoir supervisé mon travail en tant que co-encadrante de la thèse. Je la
remercie pour sa disponibilité et les nombreux conseils scientifiques qu’elle a pu me fournir
durant ces trois années ; mais aussi pour son aide dans la rédaction des articles et ses
nombreuses relectures de la thèse, ainsi que pour sa sympathie.

Mes remerciements vont également aux industriels partenaires du projet. Je remercie Messieurs
Bailly et Moreau ainsi que Mme Cornet, pour m’avoir accueilli au sein de leurs entreprises pour
la réalisation des essais.

Je remercie également tous les membres de mon comité de thèse qui ont suivi l’avancée de mon
travail tout au long du projet et qui m’ont permis d’échanger sur mes résultats. Merci pour leur
appui scientifique et leur sympathie.
Je tiens à remercier spécialement Mr Cuvelier et Mme Renard pour toute leur expertise en
rhéologie des aliments, en analyse de la composition des polysaccharides pariétaux et composés
phénoliques. Merci pour toutes leurs remarques scientifiques qui ont permis de faire avancer
l’étude.

Mes remerciements s’adressent à Mr Baron, directeur d'unité de la structure Station de
Recherches Cidricoles et Biotransformation des Fruits et Légumes à l’INRA du Rheu, et Mme
Michon, professeur à l’Agroparistech, qui ont accepté d’être rapporteurs de ce travail.
Mes remerciements sincères s’adressent à Mme Renard Catherine, Mr Cuvelier Mme Frédérique
Jourjon, Mme Mehinagic, et Mr Courthaudon, qui ont accepté de juger ce travail.

Je remercie aussi toutes les personnes qui ont contribué à la réalisation technique de ce travail
(Dominique Le Meurlay, Corinne Patron et Isabelle Saillard). Dominique merci encore pour ta
rigueur dans les analyses des polyphénols et des fibres. Tous les échanges que nous avons eus à
ce sujet ont permis de faire avancer le schmilblick. Corinne, merci encore pour tout ce que tu
m’as appris en analyse sensorielle, l’organisation des tests d’entraînement de panel, l’analyse
statistique des données. Isabelle, merci pour ton aide dans l’organisation technique des séances.
Je remercie aussi Muriel Colin-Henrion, ancienne thésarde au laboratoire, pour toute son aide
scientifique dans les différentes méthodologies utilisées pour les analyses biochimiques des
parois et l’échantillonnage.

Je voudrais également remercier tous les stagiaires et apprentis ayant participé à ce projet,
Fanny Miniot, Hermine Pougnant et Fabien Majou, personnes motivées, qui ont contribué à
l’avancement de cette thèse.

Merci aux membres du panel pomme du laboratoire pour leur implication dans le projet. Merci
d’avoir accepté de tout tester même si parfois certains produits n’étaient pas très goûteux.

Je tiens à remercier Mr Christian Bertheuil ainsi que Catherine Lefebvre du SUIO de l’université
d’Angers, avec qui j’ai réalisé un bilan de compétence au travers du nouveau chapitre de la
thèse, ce qui m’a permis de trouver facilement un emploi.

Un grand merci aux thésardes et thésards Lucie Perrin, Marine Lemoigne, Imen Zouid, Nicolas
Matthieu, Sanu Jacob, et aux autres membres Ronan Symoneau, Céline Cayol, Mélanie Blin,
Véronique Forgeri, pour leur sympathie et la bonne ambiance qu’ils ont su mettre dans la vie du
laboratoire durant mon séjour.
Je remercie aussi tous mes amis avec qui j’ai pu me changer les idées lors des moments difficiles,
Simon, Mathieu, Bruno, ainsi que tous mes copains d’IUP, Gwen, Thomas, Seb, Hélène, Yohann,
Thibault, Guillaume, Sonya et Annette.
Mes derniers remerciements s’adressent à mes parents de la Réunion, et mes sœurs Gaëlle et
Audrey, qui malgré l’éloignement, ont su m’encourager tout au long de ma thèse. Un grand
merci également à Ségolène, qui a toujours été à mes cotés pour me soutenir depuis le début,
même dans les moments difficiles. Merci pour ta compréhension et ta confiance.
Sommaire

LISTE DES TABLEAUX ET FIGURES ............................................................. 5
INTRODUCTION GENERALE ........................................................................ 10
ETUDE BIBLIOGRAPHIQUE .......................................................................... 14
I. LA POMME GENERALITES ......................................................................................................... 15
I.1. Données économiques (pommes fraîches et transformées) ....................................................... 15
I.2. Composition du fruit ................................................................................................................ 15
I.3. Développement et conservation ............................................................................................... 16
I.4. Les procédés de transformation ............................................................................................... 17
II. LA TEXTURE DES POMMES ....................................................................................................... 20
II.1. Définition de la texture ........................................................................................................... 20
II.2. Approche multi échelle de la texture (intra fruit) .................................................................... 21

II.2.1. Anatomie et histologie de la pomme ................................................................................................... 22

II.2.2. Organisation cellulaire : anisotropie .................................................................................................... 23

II.2.3. Turgescence et cohésion des tissus ..................................................................................................... 25

II.2.4. Organisation et composition de la paroi cellulaire .............................................................................. 26

II.2.5. Répartition des polysaccharides pariétaux dans le fruit et propriétés .................................................. 31
III. FACTEURS DE VARIATION DE LA TEXTURE (EXTERNE) ........................................................... 34
III.1. Impact du génotype ............................................................................................................... 34
III.2. Impact du stockage ............................................................................................................... 34
III.3. Impact de la transformation .................................................................................................. 35
III.4. Conclusion ............................................................................................................................ 37
IV. COMPOSES D’INTERET NUTRITIONNEL DE LA POMME : LES POLYPHENOLS ............................. 38
IV.1. Nomenclature des différentes classes de polyphénols trouvés dans la pomme ........................ 38

IV.1.1. Les acides hydroxycinnamiques ........................................................................................................ 38

IV.1.2. Les flavonoïdes .................................................................................................................................. 38
IV.2. Localisation cellulaire........................................................................................................... 41
IV.3. Localisation tissulaire ........................................................................................................... 41
IV.4. Propriétés physicochimiques ................................................................................................. 42

IV.4.1. Effet mésomère et caractère acide des phénols .................................................................................. 42

IV.4.2. Propriétés d’oxydation des polyphénols ............................................................................................ 43

IV.4.3. Propriétés de complexation avec d’autres composés ......................................................................... 44
IV.5. Propriétés physiologiques : activité antioxydante .................................................................. 45
IV.6. Facteurs de variation ............................................................................................................ 47

IV.6.1. Variété ............................................................................................................................................... 47

IV.6.2. Maturité ............................................................................................................................................. 47

IV.6.3. Stockage ............................................................................................................................................ 48

IV.6.4. Impact de la transformation ............................................................................................................... 51
IV.7. Conclusion ............................................................................................................................ 53
CONTEXTE, OBJECTIFS, HYPOTHESES, ET DEMARCHE GENERALE
.............................................................................................................................. 54
I. CONTEXTE, OBJECTIFS ET HYPOTHESES .................................................................................... 55
II. DEMARCHE EXPERIMENTALE GENERALE ................................................................................. 57
II.1. Evaluation de l’impact de la transformation industrielle sur les propriétés mécaniques de
différentes variétés de pomme ........................................................................................................ 57
1
II.2. Evolution des propriétés mécaniques des pommes au cours de la transformation: effet de la
variété, du stockage, et de la durée des traitements thermiques. ..................................................... 59
II.3. Identification de marqueurs biochimiques liés à l’évolution de la texture des pommes ............ 59
II.4. Suivi de l’évolution des composés phénoliques effet de la variété et de la transformation. ....... 60
MATERIEL ET METHODES ........................................................................... 61
I. MATERIEL ................................................................................................................................ 62
I.1. Fruits ...................................................................................................................................... 62
I.2. Procédés de transformation ..................................................................................................... 63
I.2.1. 5ème gamme ........................................................................................................................................... 63

I.2.2. Spécialité fruitière ................................................................................................................................ 64
II. METHODES ............................................................................................................................. 65
II.1. Echantillonnage ..................................................................................................................... 65

II.1.1. Analyse de la texture ........................................................................................................................... 65

II.1.2. Analyses des composés d’intérêt nutritionnel et de l’acidité titrable .................................................. 66
II.2. Techniques d’analyse de la texture des fruits .......................................................................... 67

II.2.1. Pénétrométrie ...................................................................................................................................... 67

II.2.2. Double compression ............................................................................................................................ 67

II.2.3. Compression par extrusion .................................................................................................................. 69

II.2.4. Teneur en cubes ................................................................................................................................... 69

II.2.5. Ecoulement Bostwick .......................................................................................................................... 69

II.2.6. Analyse sensorielle .............................................................................................................................. 70
II.3. Techniques d’analyse des composés biochimiques .................................................................. 71

II.3.1. Polysaccharides pariétaux de la pomme .............................................................................................. 71

II.3.2. Polyphénols et activité antioxydante ................................................................................................... 75
II.4. Autres analyses physicochimiques : acidité titrable et réfractométrie ...................................... 78
II.5. Analyses statistiques ............................................................................................................... 78
RESULTATS ET DISCUSSION ........................................................................ 80
PARTIE 1 : CRIBLAGE VARIETAL, VARIETES LES PLUS ADAPTEES A CHAQUE TYPE DE PROCEDE DE
TRANSFORMATION ....................................................................................................................... 81
I. Introduction ............................................................................................................................... 82
II. Propriétés mécaniques des pommes fraîches ............................................................................. 82
III. Propriétés mécaniques des pommes transformées .................................................................... 88
III.1. Pommes 5ème gamme ............................................................................................................................. 88

III.2. Spécialité fruitière ................................................................................................................................. 93
IV. Conclusion et bilan de la première partie ................................................................................. 96
PARTIE 2 : ETUDE DE L’EVOLUTION DES PROPRIETES MECANIQUES DES POMMES AU COURS DE LA
TRANSFORMATION : EFFET VARIETAL, IMPACT DU STOCKAGE ET DE LA DUREE DE CUISSON ........ 97
I. RAPPEL SUR L’ENSEMBLE DES MESURES REALISEES ................................................................. 98
II. CARACTERISATION DES POMMES FRAICHES ............................................................................ 98
II.1. Introduction ........................................................................................................................... 98
II.2. Etude sur les pommes à la récolte .......................................................................................... 99
II.3. Etude sur les pommes stockées ............................................................................................. 103
II.4. Bilan sur l’étude des propriétés mécaniques des pommes fraîches ........................................ 107
III. CARACTERISATION DES POMMES TRANSFORMEES A LA RECOLTE ........................................ 109
III.1.Procédé 5ème gamme ............................................................................................................ 110

III.1.1. Caractérisation des pommes ayant été soumises à une transformation moyenne ............................ 110

III.1.2. Impact de la durée de cuisson .......................................................................................................... 112

III.1.3. Analyse sensorielle des produits transformés .................................................................................. 116
III.1.4. Etude des relations entre les paramètres sensoriels et instrumentaux des pommes 5ème gamme ..... 123

III.1.5. Conclusion ....................................................................................................................................... 125
2
III.2. Procédé spécialité fruitière à base de pommes .................................................................... 126

III.2.1. Caractérisation des pommes ayant été soumises à une transformation moyenne ............................ 126

III.2.2. Impact de la durée du traitement thermique ..................................................................................... 128

III.2.3. Conclusion ....................................................................................................................................... 130
III.3. Bilan sur les propriétés mécaniques des pommes transformées à la récolte ......................... 131
IV. CARACTERISATION DES POMMES TRANSFORMEES APRES UN STOCKAGE PROLONGE ............ 132
IV.1. Procédé 5ème gamme ............................................................................................................ 132
IV.1.1. Caractérisation des propriétés mécaniques des pommes, influence du stockage et de la durée du

traitement thermique. ................................................................................................................................... 132

IV.1.2. Analyse sensorielle des produits transformés .................................................................................. 136

IV.1.3. Conclusion ....................................................................................................................................... 141
IV.2. Procédé spécialité fruitière à base de pommes ..................................................................... 142
IV.2.1. Caractérisation des propriétés mécaniques des produits, influence du stockage de la variété de

pomme et de la durée du traitement thermique. ........................................................................................... 142

IV.2.2. Conclusion ....................................................................................................................................... 145
IV.3. Bilan sur les propriétés mécaniques des pommes transformées après un stockage prolongé. 146
IV. CONCLUSION ....................................................................................................................... 146
PARTIE 3 : IDENTIFICATION ET SUIVI DE MARQUEURS EN LIEN AVEC L’EVOLUTION DES
PROPRIETES MECANIQUES DES FRUITS FRAIS ET TRANSFORMES ................................................. 148
I. RAPPEL SUR L’ENSEMBLE DES MESURES REALISEES ............................................................... 149
II. CARACTERISATION DES POMMES FRAICHES : EFFET VARIETAL ET STOCKAGE ....................... 150
II.1. Introduction ......................................................................................................................... 150
II.2. Etude sur les teneurs en MIA, son résidu, et les fractions solubles à l’oxalate et au NaOH. .. 150

II.2.1. Effet variétal ...................................................................................................................................... 150

II.2.2. Effet du stockage ............................................................................................................................... 151
II.3. Etude de la composition du MIA, et des fractions solubles à l’oxalate et au NaOH, à la récolte
et au cours du stockage. ............................................................................................................... 153

II.3.1. Impact de la variété et du stockage sur la composition du MIA ....................................................... 153

II.3.2. Impact de la variété et du stockage sur la composition des fractions solubles .................................. 155
III. IMPACT DE LA TRANSFORMATION SUR LES POMMES A LA RECOLTE ..................................... 160
III.1. Introduction ........................................................................................................................ 160
III.2.Modification de la teneur en polysaccharides pariétaux au cours de la cuisson .................... 160
III.3.Modification de la composition des polysaccharides pariétaux au cours de la cuisson .......... 163

III.3.1. Impact de la cuisson et de la variété sur la composition du MIA .................................................... 163

III.3.2. Impact de la cuisson et de la variété sur la composition des fractions solubles ............................... 165
III.4. Bilan sur les pommes transformées à la récolte ................................................................... 169
IV. IMPACT DE LA TRANSFORMATION SUR LES POMMES STOCKEES ........................................... 171
IV.1. Introduction ........................................................................................................................ 171
IV.2.Modification de la teneur en polysaccharides pariétaux au cours du stockage et de la cuisson
.................................................................................................................................................... 171
IV.3.Modification de la composition des polysaccharides pariétaux au cours du stockage et de la
cuisson ........................................................................................................................................ 173

IV.3.1. Impact de la cuisson et du stockage sur la composition du MIA ..................................................... 173

IV.3.2. Impact de la cuisson et du stockage sur la composition des fractions solubles ............................... 175
IV.4. Bilan sur les pommes transformées après un stockage prolongé .......................................... 180
V. CONCLUSION ........................................................................................................................ 182
PARTIE 4: ETUDE DE L’IMPACT DE LA VARIETE, DE LA TRANSFORMATION SUR LES POLYPHENOLS
ET L’ACTIVITE ANTIOXYDANTE DES POMMES ............................................................................ 184
I. RAPPEL SUR L’ENSEMBLE DES MESURES REALISEES ............................................................... 185
II. CARACTERISATION DES POMMES FRAICHES : EFFET VARIETAL ............................................. 185
II.1. Introduction ......................................................................................................................... 185
3