par C. Rose Kennedy
chiffres par Kaitlyn Choi
Qu’y a-t-il dans une saveur?
Le mot « saveur » imprègne notre vocabulaire quotidien, évoquant des associations d’expériences riches ou vives au-delà de l’expérience de manger. Même dans le contexte littéral, la Flavor Extract Manufacturers Association (FEMA) décrit la saveur comme « toute la gamme de sensations que nous percevons lorsque nous mangeons un aliment ou buvons une boisson. La saveur englobe le goût d’une substance, son odeur et tous les traits physiques que nous percevons « . Alors que les aliments contiennent intrinsèquement des substances aromatisantes, 90% des achats d’épicerie des Américains contiennent également des arômes ajoutés. Ces saveurs sont utilisées pour amplifier ou moduler l’expérience sensorielle associée aux qualités existantes d’un produit. En outre, ils peuvent également être utilisés pour rendre les options saines mais fades (comme celles qui manquent d’excès de sucre ou de gras trans) plus attrayantes. Par exemple, les agents aromatisants peuvent rendre les aliments à faible teneur en matières grasses riches et crémeux, ou ajouter du zeste salé aux produits à faible teneur en sodium. Il est évident que les saveurs ont un immense pouvoir d’influence sur nos expériences gustatives, mais que sont-elles et d’où viennent-elles ?
Tous les arômes, y compris ceux intrinsèquement présents dans les aliments, ainsi que les additifs aromatisants naturels et artificiels, sont de petits composés chimiques ou des mélanges de composés (figure 1). Bien que les produits chimiques évoquent souvent des associations négatives, il est important de se rappeler que tous les composants de notre nourriture, de notre corps et du monde qui nous entoure sont en fait des produits chimiques. Même des choses comme l’eau (monoxyde de dihydrogène), le sucre de table (saccharose ou alpha-D-glucopyranosyl-(1à2)-bêta-D-fructofuranoside) et le bicarbonate de soude (bicarbonate de sodium) sont des composés chimiques. En fait, les propriétés chimiques et les structures des substances aromatisantes sont exactement ce qui leur permet de réagir les unes avec les autres pendant la cuisson (pensez à cette saveur grillée distinctive) se lient aux récepteurs du goût dans notre bouche.
La FDA définit largement les arômes naturels pour inclure toute saveur isolée de sources naturelles telles que le matériel végétal (fruits, racines, écorce, herbes, etc.) ou des produits d’origine animale (viande, produits laitiers, etc.) . Les arômes artificiels sont tous les arômes qui ne sont pas définis comme naturels, même s’ils ont exactement la même composition chimique que les arômes isolés directement de la nature. Cette distinction entre les origines des saveurs n’a aucune incidence sur leur sécurité, leur santé ou leur goût. En fait, les agents aromatisants produits en laboratoire contrôlé sont soumis à un contrôle de qualité rigoureux à chaque étape et ne nécessitent pas un processus d’extraction long et exigeant en main-d’œuvre et en ressources, ni l’acquisition de matériaux naturellement rares ou difficiles à cultiver. En tant que tels, de nombreux arômes artificiels identiques à la nature sont en fait disponibles dans une pureté supérieure à celle de leurs congénères naturels et peuvent être obtenus avec moins de dommages à l’environnement.
Ces arômes artificiels sont préparés par un groupe d’élite de professionnels hautement qualifiés appelés aromaticiens ou chimistes des arômes, qui doivent suivre un apprentissage rigoureux de sept ans (après des études universitaires) avant de pouvoir être certifiés par la Society of Flavor Chemists. On estime qu’il n’y a qu’environ 500 aromaticiens certifiés dans le monde. Les aromaticiens préparent des mélanges d’arômes pour répondre aux préférences gustatives des consommateurs, tout en suivant un ensemble rigoureux de directives de sécurité et d’efficacité. De plus, parce qu’ils sont considérés comme des fabricants d’ingrédients, les aromaticiens et les entreprises de production d’arômes doivent se conformer aux mêmes règles de la FDA et de l’USDA développées pour la production alimentaire.
Pour faciliter ce processus, un panel d’experts scientifiques et médicaux (représentant des domaines tels que la chimie, la toxicologie, la pharmacologie, la médecine, la pathologie et les statistiques) au service de la Flavor Extract Manufacturers Association (FEMA) a compilé une liste de composés aromatiques soigneusement approuvés qui sont « généralement reconnus comme sûrs (GRAS) ». Le Groupe d’experts de la FEMA communique ses conclusions et toutes les données scientifiques à la FDA, aux organismes scientifiques et réglementaires internationaux et dans la littérature scientifique. Les entreprises d’arômes ne sont pas tenues de divulguer l’application d’ingrédients aromatiques qui ont déjà passé cet examen rigoureux, mais toute nouvelle substance aromatique qui n’est pas encore inscrite sur la liste nécessite des tests et une approbation rigoureux pour démontrer son innocuité avant de pouvoir être incorporée dans des produits de consommation.
Considérons quelques cas de chimie des arômes en action!
Vanillin Dreams
La vanille est la saveur la plus populaire au monde. Non seulement il est utilisé dans les favoris comme la crème glacée, les bonbons, les gâteaux et les biscuits, mais la vanille améliore également la perception de la douceur et d’autres saveurs (comme celles du chocolat, du café, des fruits et des noix).
L’extrait naturel de vanille est obtenu en trempant des gousses de vanille dans de l’alcool pour obtenir une solution de vanilline et d’autres composants mineurs pouvant être utilisés en cuisine et en pâtisserie. Alors que jusqu’à 250 composants gustatifs et aromatiques ont été détectés dans l’extrait de vanille, la plupart d’entre eux sont détruits lors d’une exposition à une température élevée, ce qui réduit la complexité de la saveur de vanille lors de la cuisson. De plus, les gousses de vanille ne peuvent être obtenues qu’à partir d’orchidées à fleurs pollinisées à la main dans une poignée de zones tropicales, ce qui en fait des denrées précieuses, en particulier compte tenu de la forte demande de vanille (plus de 16 000 tonnes métriques par an) dans le monde. Pour répondre à cette demande, des entreprises de saveur comme International Flavors and Fragrances, Inc. et Givaudan possède des lignes de production entières consacrées au développement de substituts de haute qualité pour l’extrait naturel de vanille.
L’un de ces substituts est l’extrait de castoréum. Le castoréum est une sécrétion des glandes anales et des sacs de castor des castors, qui l’utilisent pour marquer leurs revendications territoriales. L’extrait de castoréum possède une odeur chaude et douce et peut être utilisé comme substitut de l’extrait de vanille dans de nombreux produits laitiers et produits de boulangerie. Après une évaluation rigoureuse, le castoréum et ses extraits ont gagné une place sur la liste GRAS; cependant, la consommation mondiale est relativement faible (seulement environ 300 livres par an). Il est intéressant de noter, cependant, que parce que le castoréum est extrait d’une source animale, il est considéré comme un arôme naturel et non un arôme artificiel.
La majeure partie des substituts de vanille sont en fait des dérivés de vanilline et de vanilline identiques à la nature synthétisés à l’échelle de plusieurs tonnes à partir d’extraits de gaïacol ou de lignine, qui peuvent être isolés de la pâte de bois (figure 2). En plus de fournir une source peu coûteuse de vanilline — d’une pureté supérieure à celle que l’on pourrait obtenir de l’extrait naturel de vanille — cette synthèse permet la production de dérivés de vanilline possédant des qualités souhaitables, comme une puissance aromatique accrue et une stabilité thermique. Par exemple, en ajoutant un atome de carbone supplémentaire à la vanilline, on obtient de la vanilline éthylique, qui est 2 à 4 fois plus savoureuse que la vanilline elle-même. En raison de cette propriété souhaitable et de son statut de longue date sur la liste des GRAS, l’éthyl vanilline est utilisée dans certains arômes de vanille depuis les années 1930. Il n’est donc peut-être pas surprenant que, lors de tests gustatifs à l’aveugle, les dégustateurs aient préféré l’arôme artificiel de vanille (y compris la vanilline produite industriellement et ses analogues) dans des friandises comme les biscuits qui doivent être cuits à des températures élevées qui provoquent la décomposition de nombreux composants mineurs de l’extrait naturel de vanille.
Le beurre Me Up
La saveur riche et lisse du beurre est un autre favori des consommateurs, ajoutant du corps et de la profondeur aux sprays de cuisson, aux sauces, aux produits de boulangerie et (bien sûr) au maïs soufflé. Cette saveur provient de la production de diacétyle et d’acétoïne en tant que sous-produits de la fermentation du sucre dans la production de produits laitiers de culture comme le beurre de culture, le babeurre et la crème sure.
Si de petites quantités de ces composés peuvent être isolées de ces produits laitiers de consommation, la très faible efficacité de l’extraction limite son caractère pratique. Au lieu de cela, ces additifs aromatisants sont généralement produits par synthèse chimique ou fermentation industrielle sur culture spécialisée, ce qui est optimisé pour la production d’arômes, mais ce n’est pas le genre de médias que les gens aiment généralement manger (figure 3). Lorsqu’ils sont produits par cette technique de culture, le diacétyle et l’acétoïne sont répertoriés comme « arôme naturel de beurre », mais lorsqu’ils sont produits par synthèse contrôlée en laboratoire, les mêmes composants sont répertoriés comme « arôme artificiel de beurre ».
Vous avez peut-être entendu parler de « poumon du travailleur du maïs soufflé », dans lequel une poignée de cas de maladie pulmonaire ont été liés à l’inhalation de niveaux très élevés de diacétyle dans certaines installations de production de maïs soufflé à micro-ondes. Cependant, le diacétyle et l’acétoïne sont tous deux membres de longue date de la liste des GRAS. Il est essentiel de se rappeler qu’une forte dose de tout peut être toxique! Par exemple, il y a eu de nombreux cas de décès liés à une surdose d’eau (pas de noyade, en fait bu beaucoup trop). La FDA et l’OSHA ont étudié attentivement les préoccupations concernant le diacétyle aérosol et ont élaboré de nouvelles normes pour limiter l’exposition aux particules en suspension dans l’air en milieu professionnel. De plus, leurs rapports réitèrent que les niveaux auxquels les consommateurs en général sont exposés sont bien inférieurs au seuil de risque. De plus, l’ingestion d’agents aromatisants comme le diacétyle achemine ces substances vers l’estomac (plutôt que vers les poumons), qui est parfaitement équipé pour traiter ces molécules. Alors allez-y, prenez votre beurre (saveur) et mangez-le aussi!
Une saveur comme vous n’en avez jamais rêvé
Comme l’illustrent quelques-uns de nos favoris de saveurs classiques, la chimie des saveurs est à la fois un art et une science dédiés à la production en toute sécurité d’arômes naturels et artificiels robustes et économes en ressources pour votre plaisir. L’aspect le plus excitant, cependant, est peut-être la possibilité de combiner des saveurs connues de nouvelles façons d’explorer des saveurs au-delà de ce que nous avons jamais vécu. Les aromaticiens cherchent à identifier et à combler les « espaces blancs », qui sont des combinaisons de qualités gustatives que le consommateur peut apprécier mais qui ne sont pas représentées dans les produits sur le marché. Donc, la prochaine fois que vous essayez une friandise hors du commun comme la gomme Juicy Fruit ™, une nouvelle jelly bean ou votre boisson sportive préférée, souvenez-vous du travail d’amour qui a participé à son développement. Pour reprendre les mots mémorables de Willy Wonka: « L’invention, mes chers amis, c’est 93% de transpiration, 6% d’électricité, 4% d’évaporation et 2% d’ondulation de caramel au beurre. »
C. Rose Kennedy est doctorante au Département de Chimie et de Biologie chimique de l’Université Harvard.
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