Agents conservateurs
Les agents conservateurs
Les agents conservateurs sont des substances chimiques d’origine naturelle, élaborées par le vivant, ou synthétique, élaborées par l’industrie, aux propriétés antiseptiques ou antimicrobiennes. Ils sont utilisés dans les aliments en vue de prolonger leur durée de conservation ou d’éviter l’émergence de certains germes pathogènes producteurs de spores, qui résistent à la pasteurisation, et qui sont particulièrement dangereux.
Selon les matières actives et les doses utilisées, ils peuvent avoir un effet :
- bactéricide, en tuant les bactéries
- bactériostatique, en bloquant la multiplication bactérienne
- fongicide, en tuant les champignons (levures et moisissures)
- fongistatique, en bloquant la multiplication des champignons.
Même si certains composés présentent un effet bactéricide, les agents conservateurs n’ont pas la capacité d’assainir un produit alimentaire (ou très peu) car ils sont utilisés à faible dose. C’est pour cette raison qu’ils doivent être utilisés sur des aliments parfaitement sains et même préalablement assainis par un autre procédé et associés à un autre moyen de conservation (cuisson, pasteurisation, appertisation, réfrigération, déshydratation).
Dans l’industrie agroalimentaire, les agents conservateurs se présentent sous différentes formes et sont apportés aux aliments de plusieurs manières. Ils peuvent être sous forme solide (poudre), liquide, gazeuse et, selon les aliments, ils sont appliqués en surface, mélangés aux préparations, ajoutés aux aliments par des bains, aérosols, vapeurs, fumées, etc. Et, dans le cas des fermentations, les agents conservateurs sont fabriqués par des microorganismes présents à l’intérieur même de l’aliment.
Le citron, source naturelle d’acide citrique, un conservateur naturel © PublicDomainPicture / Pixabay / Étincel www.reseau-canope.fr/etincel
Le citron, source naturelle d’acide citrique, un conservateur naturel © PublicDomainPicture / Pixabay / Étincel www.reseau-canope.fr/etincel
Ingrédients antiseptiques
De nombreux ingrédients naturels utilisés pour aromatiser les aliments disposent de propriétés antiseptiques permettant de lutter contre les microorganismes.
Parmi ces ingrédients antimicrobiens, on distingue :
- les substances minérales telles que le sel de mer ou de terre (ou chlorure de sodium) qui est très utilisé dans les charcuteries, les salaisons et fumaisons, les fromages, les conserves et semi-conserves, les plats préparés, les produits de panification, les légumes lactofermentés, etc.
- les substances organiques telles que la fumée et la cendre de bois (charcuteries, salaisons, fumaisons, fromages), les aromates et épices (charcuteries, salaisons, fumaisons, fromages, conserves et semi-conserves), les vinaigres et vins blancs acides (cornichons, pickles, marinades de poissons, de viandes) ou encore les vins rouges et les alcools (fruits).
L’utilisation de ces ingrédients est ancestrale, en conséquence ils ne sont pas soumis à une autorisation spécifique.
Cependant, l’efficacité antimicrobienne de ces ingrédients antiseptiques est souvent secondaire. Ils ont plus un rôle aromatique ou d’exhausteur de goût. C’est pourquoi ils sont souvent utilisés en complément d’autres procédés de conservation (fumage à chaud, fumage à froid, salage, séchage thermique). Dans l’industrie alimentaire, ils sont surtout utilisés pour leur intérêt gustatif et marketing ; ils confèrent un caractère naturel, ancestral, traditionnel. Cependant, l’usage du sel dans les préparations tend à se réduire car sa surconsommation est mise en cause dans nombre de maladies (maladies cardiovasculaires). Les industriels mènent des recherches actives en vue de trouver des alternatives plus saines et de proposer des produits alimentaires moins salés.
Épices © Pexels / Pixabay / Étincel www.reseau-canope.fr/etincel
Épices © Pexels / Pixabay / Étincel www.reseau-canope.fr/etincel
Parmi les épices et aromates de conservation, nous pouvons citer le poivre, le thym, le romarin, le citron, le piment, l’ail, le gingembre, le curcuma qui sont très répandus, notamment dans la cuisine de pays au climat chaud. Certaines recherches mettent en avant le lien entre le climat et l’utilisation des épices car, avec leurs vertus antiseptiques, les épices permettent de lutter contre les microorganismes responsables de la détérioration des aliments.
Additifs conservateurs
Un additif alimentaire est un ingrédient ajouté intentionnellement aux denrées pour améliorer leur conservation, leur couleur, leur consistance, leur goût, etc.
Il peut s’agir :
- d’un ingrédient composé naturel, obtenu sans transformation ;
- d’un ingrédient pur d’origine naturelle, obtenu après un simple procédé d’extraction ou de purification ;
- d’un ingrédient artificiel obtenu par synthèse chimique, à partir d’hydrocarbures dérivés du pétrole ou de composés naturels. De nombreux additifs artificiels sont des copies conformes de molécules naturelles.
Ajoutés et mélangés à l’aliment, les additifs sont ingérés par les consommateurs. C’est pourquoi ils ne doivent présenter aucun danger pour la santé, ni apporter de goûts indésirables. Les nouvelles substances doivent systématiquement faire l’objet d’études approfondies :
- sur le plan technique pour mesurer l’efficacité de la conservation et vérifier l’absence d’effets délétères sur la qualité nutritionnelle et organoleptique ;
- sur le plan médical pour évaluer les effets sur la santé (à court terme et à long terme) et proposer un dosage maximal à l’utilisateur.
L’objectif des études consiste à évaluer les bénéfices apportés, qui doivent être élevés, et les risques, qui doivent être faibles, pour obtenir le feu vert des autorités sanitaires.
Les additifs sont obligatoirement soumis à une autorisation de mise sur le marché, même s’ils sont totalement naturels et inoffensifs. Certains composés de synthèse sont toutefois plus surveillés et doivent respecter des règles d’utilisation stricte comme des dosages maximum et une application sur certains aliments exclusivement. Lorsqu’un additif représente un risque trop élevé pour la santé par rapport aux avantages apportés, il est exclu de la liste des produits autorisés.
Les conservateurs constituent une catégorie d’additifs (au même titre que les émulsifiants, épaississants, texturants, colorants ou édulcorants) que l’on repère par le code commençant par « E2 » dans la liste des ingrédients figurant sur l’emballage du produit alimentaire, par exemple « E281 » désigne le propionate de sodium. Certains additifs conservateurs issus d’ingrédients naturels utilisés dans les procédés traditionnels sont aussi désignés de la sorte, par exemple « E262 » désigne l’acide acétique, le composé actif du vinaigre.
En agroalimentaire, l’ajout des additifs conservateurs dans les aliments se fait lors de la préparation de la recette (comme tout autre ingrédient) ou éventuellement par immersion ou enrobage pour les denrées solides telles que les jambons et saucissons (protection de surface). Leur efficacité étant modérée ou ciblée, ils sont souvent utilisés en complément à d’autres techniques de conservation. Aujourd’hui, leur usage tend à se réduire, en quantité et en diversité, car leur image est dégradée aux yeux des consommateurs et la non-toxicité de certains composés, comme les benzoates, parabènes, nitrates, nitrites, sulfites… est régulièrement remise en cause ; ces additifs sont suspectés d’être à l’origine d’allergies, de cancers, de troubles hormonaux… Ils sont d’ailleurs nombreux à avoir été interdits ces dernières années, par exemple les parabènes E209, E216, E217, suspectés d’agir comme perturbateurs endocriniens. Les industriels mènent des recherches actives en vue de trouver des alternatives plus saines et naturelles pour proposer des produits alimentaires « clean-label » (étiquetage propre), des charcuteries « sans nitrites » ou encore des vins « sans sulfites ».
Les conservateurs les plus utilisés © Maud Guillot / Réseau Canopé / Étincel www.reseau-canope.fr/etincel
Les conservateurs les plus utilisés © Maud Guillot / Réseau Canopé / Étincel www.reseau-canope.fr/etincel
Fermentation lactique
Les fermentations sont des processus naturels mis en œuvre par des microorganismes (levures, moisissures, bactéries) permettant de prolonger la durée de conservation de nombreux aliments en produisant des agents conservateurs naturels, en particulier des acides organiques (acide acétique, acide lactique, acide propionique) et des alcools (éthanol, mannitol). L’effet « protecteur » est également apporté par la colonisation de l’aliment par de « bonnes bactéries » (bactéries lactiques le plus souvent) qui empêchent toute prolifération de microorganismes nuisibles ou pathogènes. Ces bactéries auraient même des effets positifs sur notre flore intestinale (effet probiotique).
La fermentation lactique assure la transformation du lactose en acide lactique. Elle est spécifique des bactéries lactiques. On en distingue deux types :
- La fermentation homolactique qui ne produit que de l’acide lactique. Elle est mise en œuvre par diverses espèces de Streptococcus sp., Lactobacillus sp. et Bacillus sp. dans la production des fromages et des yaourts. L’acide lactique assure le caillage du lait par acidification (étape nécessaire à la fabrication du fromage) et participe à la conservation des produits finis ;
- La fermentation hétérolactique qui produit de l’acide lactique et plusieurs autres métabolites (éthanol, mannitol, acétate, diacétyle). En plus d’améliorer la conservation des denrées, ces composés confèrent des qualités organoleptiques (arômes de beurre et de noisette, saveur fruitée, rondeur et longueur en bouche). La fermentation hétérolactique est mise en œuvre par certains Lactobacillus sp. dans la fabrication du beurre (maturation de la crème), du kéfir (lait fermenté) et des végétaux fermentés (choucroute, olives, navet, carotte). Le procédé est souvent complété par l’ajout de sel (conservateur) et parfois par d’autres procédés (réfrigération, sous vide, cuisson, thermisation, pasteurisation).
Les bactéries du yaourt © Maud Guillot / Réseau Canopé / Étincel www.reseau-canope.fr/etincel
Les bactéries du yaourt © Maud Guillot / Réseau Canopé / Étincel www.reseau-canope.fr/etincel
Ce dessin représente les deux bactéries qui sont utilisées pour la fabrication du yaourt : Lactobacillus bulgaricus, des bactéries en bâtonnets, et Streptococcus thermophilus, des bactéries sphériques en chapelets. Ces bactéries réalisent la fermentation du lactose en acide lactique. Plusieurs souches de bactéries peuvent réaliser la fermentation lactique, mais seule l’utilisation de ces deux souches-ci donne droit à l’appellation « yaourt ». Selon les souches utilisées, la texture et la flaveur du produit équivalent au yaourt seront différentes.
Fermentation alcoolique
Les fermentations sont des processus naturels mis en œuvre par des microorganismes (levures, moisissures, bactéries) permettant de prolonger la durée de conservation de nombreux aliments en produisant des agents conservateurs naturels, en particulier des acides organiques (acide acétique, acide lactique, acide propionique) et des alcools (éthanol, mannitol).
La fermentation alcoolique assure la transformation des glucides (glucose) en éthanol et dioxyde de carbone (CO2). Elle est mise en œuvre par diverses espèces de levures (dont la plus connue est Saccharomyces cerevisiae) dans la production de boissons alcoolisées (vins, bières, cidres) et de produits de panification (pains, brioches). L’éthanol assure l’assainissement et la conservation naturelle des boissons fermentées (dans les produits de panification, il s’évapore à la cuisson). Plus le degré alcoolique est important, plus la conservation est longue. Toutefois, le procédé est parfois complété par une étape de thermisation ou de pasteurisation basse ou flash (bières et vins de grande consommation ou destinés à l’export).
Les levures de boulangerie © Maud Guillot / Réseau Canopé / Étincel www.reseau-canope.fr/etincel
Les levures de boulangerie © Maud Guillot / Réseau Canopé / Étincel www.reseau-canope.fr/etincel
Ce dessin représente les levures de boulangerie, ou levures de bière, Saccharomyces cerevisiae, qui réalisent la fermentation alcoolique : elles transforment le glucose en éthanol et en dioxyde de carbone (CO2). Elles sont utilisées pour assainir et conserver les boissons alcoolisées comme la bière, le vin, mais aussi en boulangerie pour la fabrication du pain, de brioches, car c’est grâce au CO2 dégagé par la fermentation que le pain lève. L’éthanol produit est quant à lui dégradé à la cuisson. Ces levures sont des organismes unicellulaires eucaryotes appartenant au règne des champignons. Leur reproduction est principalement asexuée et se fait par mitose et bourgeonnement (les bourgeons sont représentés en plus clair sur le dessin).
Fermentation propionique
Les fermentations sont des processus naturels mis en œuvre par des microorganismes (levures, moisissures, bactéries) permettant de prolonger la durée de conservation de nombreux aliments en produisant des agents conservateurs naturels, en particulier des acides organiques (acide acétique, acide lactique, acide propionique) et des alcools (éthanol, mannitol).
La fermentation propionique assure la transformation des glucides (glucose) en acide propionique (ou acide propanoïque) et autres métabolites (CO2, acétate). Elle est mise en œuvre par les bactéries propioniques du genre Propionibacterium sp. dans l’affinage des fromages à pâte cuite (comté, gruyère, emmental). Outre son effet conservateur, l'acide propionique donne un goût « fruité » aux fromages à pâte cuite. Aussi est-il parfois ajouté en complément sous forme d’additif conservateur (E280-E283).
Les bactéries du gruyère © Maud Guillot / Réseau Canopé / Étincel www.reseau-canope.fr/etincel
Les bactéries du gruyère © Maud Guillot / Réseau Canopé / Étincel www.reseau-canope.fr/etincel
Ce dessin représente les bactéries Propionibacterium acidipropionici qui réalisent la fermentation propionique participant à l’affinage de fromages à pâte cuite, comme le comté, le gruyère, l’emmental. L’acide propionique, qu’elles produisent par oxydation partielle du glucose, permet de mieux conserver ces fromages et leur donne leur goût « fruité ».
Fermentation acétique
Les fermentations sont des processus naturels mis en œuvre par des microorganismes (levures, moisissures, bactéries) permettant de prolonger la durée de conservation de nombreux aliments en produisant des agents conservateurs naturels, en particulier des acides organiques (acide acétique, acide lactique, acide propionique) et des alcools (éthanol, mannitol).
La fermentation acétique assure la transformation de l’éthanol (alcool du vin) en acide acétique (en présence d’oxygène). Elle est mise en œuvre par les bactéries acétiques des genres Acetobacter sp. et Gluconobacter sp. dans la fabrication des vinaigres (de vin rouge, d’alcool, de cidre). Ces bactéries forment dans les procédés traditionnels un biofilm appelé « mère du vinaigre ». L’acide acétique donne un goût aigre caractéristique et assure la conservation naturelle du produit. Toutefois, le procédé est parfois complété par une étape de thermisation ou de pasteurisation (basse ou flash).
Les bactéries du vinaigre © Maud Guillot / Réseau Canopé / Étincel www.reseau-canope.fr/etincel
Les bactéries du vinaigre © Maud Guillot / Réseau Canopé / Étincel www.reseau-canope.fr/etincel
Ce dessin représente des bactéries acétiques Acetobacter pasteurianus. Elles sont « aérobies strictes », c’est-à-dire qu’elles ne peuvent pas vivre sans présence d’oxygène. Elles produisent de l’acide acétique à partir d’éthanol lors de la fermentation acétique. C’est cette fermentation qui permet la fabrication du vinaigre par un biofilm bactérien nommé la « mère ».
Biopréservation
Les techniques de biopréservation reposent sur des microorganismes (bactéries ou virus) qui agissent comme des additifs conservateurs (naturels ou chimiques). Ils sont surtout efficaces à court terme sur des produits hautement périssables (viandes fraîches, poissons, fruits de mer) pour limiter le risque de toxi-infections alimentaires (fréquentes sur ces produits) et allonger de quelques jours leur date limite de consommation. Les microorganismes protecteurs sont mis en contact avec les aliments par nébulisation, par trempage ou par le biais d’une solution d’emballage actif. La biopréservation semble être encore plus intéressante en association avec d’autres techniques de conservation naturelle (conditionnement sous vide ou sous atmosphère modifiée, pascalisation, surgélation). Il existe actuellement deux axes majeurs d’innovation :
- les flores protectrices, ou cultures de bactéries inhibitrices (comme les bactéries lactiques des genres Lactobacillus sp. ou Lactococcus sp.), qui peuvent entrer en compétition avec les flores d’altération ou les agents pathogènes et empêchent ainsi la prolifération des microorganismes indésirables ;
- les bactériophages qui ont la capacité d’infecter certaines bactéries pour s’y reproduire. Les bactéries infectées finissent par « éclater » pour libérer les phages tout juste formés qui iront à leur tour infecter d’autres bactéries. Ces virus pourraient ainsi détruire certaines bactéries d’altération ou pathogènes. Ce domaine de recherches est en plein essor.
Schéma d’un bactériophage T4 © Maud Guillot / Réseau Canopé / Étincel www.reseau-canope.fr/etincel
Schéma d’un bactériophage T4 © Maud Guillot / Réseau Canopé / Étincel www.reseau-canope.fr/etincel
Un bactériophage (ou phage) est un microorganisme, un virus, qui infecte des bactéries. Les bactériophages se fixent sur les bactéries qu’ils infectent et y injectent leur matériel génétique. La cellule va alors produire de nouveaux phages à partir des informations portées par l’ADN injecté. Ces bactériophages formés iront à leur tour infecter d’autres bactéries. Par exemple, ici, le bactériophage T4 infecte la bactérie Escherichia coli. Il se fixe sur la paroi de la bactérie puis injecte son génome (localisé dans la tête du bactériophage). Ainsi les bactériophages peuvent détruire certaines bactéries notamment pathogènes et responsables de toxi-infections alimentaires. Observés pour la première fois à la fin du XIXe siècle, ils font partie aujourd’hui des techniques de biopréservation des aliments sur lesquels la recherche est en plein essor.
Composés naturels bioactifs
Il s’agit de molécules naturelles, produites ou extraites d’un organisme vivant (animal, végétal ou microorganisme) et exploitées pour leurs propriétés biologiques : antitumorales, antivirales, antifongiques, antibactériennes, anti-oxydantes, insecticides, etc. Elles offrent un large champ d’applications dans le domaine de la santé (pharmacie, nutraceutique, cosmétique) et de l’agroalimentaire (additifs conservateurs, anti-oxydants, antibiotiques, prébiotiques). Ces composés représentent une alternative naturelle aux additifs chimiques utilisés pour allonger la durée de vie des produits périssables ou pour limiter le risque de toxi-infections alimentaires. Le domaine est très actif en vue de remplacer les nitrites dans les charcuteries ou les sulfites dans le vin. Ces molécules pourraient être mises en contact avec les aliments par diverses approches : nébulisation, trempage, cuisson ou blanchiment dans un bouillon, conditionnement sous atmosphère modifiée, emballage actif, etc. De multiples ressources naturelles sont actuellement explorées (insectes, plantes, champignons, bactéries…) afin d’identifier des principes super-actifs.
La bière, du Néolithique au Moyen Âge
La naissance de la bière reste un mystère. De nombreuses versions circulent : découverte fortuite, résultat de l’observation humaine... Ce qui est avéré c’est qu’elle est liée à la sédentarisation et aux premières cultures de céréales. On peut donc penser que c’est la plus ancienne boisson fermentée.
« la plus ancienne boisson fermentée »
La bière apparaît quand l’homme commence à récolter des céréales, à les moudre puis à les bouillir. De ces bouillies et soupes oubliées en train de fermenter à l’air libre, sont nées, selon certains historiens, les premières bières. Des traces écrites de Mésopotamie datant de 4000 ans avant notre ère l’attestent. Il s’agit de tablettes d’argile découvertes au début du XXe siècle. Elles proviennent de la civilisation sumérienne et font état d’une boisson fermentée : le Sikaru. C’est un breuvage brassé à partir de blé et d’orge germés, cuit dans un four puis mis à fermenter dans des jarres d’eau. L’ensemble est parfumé par l’ajout de dattes et de miel. Cette boisson légère de couleur foncée est consommée au moyen de pailles de roseaux pour éviter l’absorption de débris flottants, lors de cérémonies religieuses, de fêtes ou pour soigner des malades.
La bière traverse les espaces et les époques ; on la retrouve en Chine, en Égypte et en Grèce durant l’Antiquité. En Gaule, on l’appelle « cervoise », mot construit à partir du nom « Cérès », la déesse des moissons, et de la racine latine vis, signifiant « force » ou vitis pour « vigne ». La cervoise est obtenue à partir d’orge ou d’autres céréales comme le méteil et peut être parfumée avec des herbes aromatiques. Partie intégrante de l’alimentation gauloise, sa popularité vient du fait qu’elle présente moins de risques sanitaires que l’eau : les sucres sont extraits des céréales par cuisson et l’eau potentiellement contaminée est stérilisée pendant ce processus.
La cervoise, symbole de la Gaule ou boisson des barbares
Mais, l’aire de consommation de la cervoise se réduit à mesure que se répand la consommation du vin. Les Grecs et les Romains associent la bière (vin d’orge) aux barbares. Pour eux, les peuples civilisés se doivent de boire du vin. La cervoise est donc surtout la boisson du menu peuple du Nord de la France.
Cependant, elle ne disparaît pas car sa production devient l’apanage des monastères et des pèlerins. Les moines sont reconnus comme les principaux brasseurs de cervoise et conservent longtemps ce monopole. La légende veut qu’au début du VIIe siècle le roi Dagobert ait fondé le premier monastère pour fabriquer la cervoise donnant ainsi naissance à la tradition de la bière des moines. Au VIIe siècle, Pépin le Bref a, toujours selon la légende, aidé l’abbaye de Saint-Denis à développer ses brasseries. Plus sûrement, son fils Charlemagne promeut la boisson. Il rédige une charte pour régir sa fabrication : l’art du brassage est confié aux moines ; un corps d’inspecteurs itinérants est chargé de parcourir le royaume afin de veiller à sa qualité ; des moulins pour concasser le malt voient le jour.
« chaque métairie royale […], chaque monastère doit posséder une brasserie »
Dans l’un de ses capitulaires (édit royal), Charlemagne stipule que : « chaque métairie royale (domaine agricole), chaque monastère doit posséder une brasserie ». La survie et le succès de la bière sont ainsi liés à la vie religieuse. Afin de revigorer les pèlerins les moines s’adonnent à sa production. Une légende, là encore, dit que la célèbre moniale bénédictine et mystique Hildegarde de Bingen, ayant vécu de 1098 à 1179, serait à l’origine de la découverte de l’utilité du houblon. Il est vrai qu’en plus d’être illustratrice, compositrice et prédicatrice, cette bienheureuse s’intéresse à la diététique. C’est pourquoi d’aucuns attribuent à l’abbesse de Bingen la découverte de l’utilité du houblon. Ce qui est sûr, c’est qu’il permet une meilleure conservation du produit et possède des vertus antiseptiques. De plus, il apporte une caractéristique essentielle au succès du breuvage : son amertume.
« En 1489, apparaît l’appellation “Bière” »
Peu à peu, la consommation s’amplifie et les monastères sont concurrencés pour le brassage. En Flandre, l’appellation « brasseur » naît pour qualifier la personne chargée de remuer le brai (mélange d’eau et de malt). Le métier se développe hors des monastères et les brasseurs se rassemblent en corporations ou « guildes ». Saint-Louis organise la première corporation des cervoisiers. Il réglemente le commerce des grains et proclame, qu’en cas de disette, le brassage peut être interdit. La première vente de cervoise apparaît à Paris au XIIIe siècle dans les cafés. Jusqu’à cette période, la vente de cervoise était réservée aux brasseries. Puis, la fabrication de la cervoise devient une activité économique importante, notamment en Europe du Nord. En 1489, apparaît l’appellation « Bière ». Celle-ci ne peut être fabriquée que par des maîtres brasseurs et des « gardes jurés » sont chargés d’en contrôler la fabrication et d’apposer un sceau sur les tonneaux. Une ordonnance royale de 1495 recommande aux brasseurs de faire « de bonnes et loyales cervoises et bières sans y mettre que graine, eau et houblon ». Le terme « cervoise » disparaît du langage courant pour devenir archaïque et folklorique. La bière en revanche va de succès en succès grâce à une production qui s’industrialise.
La bière, du Néolithique au Moyen Âge © Maud Guillot / Réseau Canopé / Étincel www.reseau-canope.fr/etincel
La bière, du Néolithique au Moyen Âge © Maud Guillot / Réseau Canopé / Étincel www.reseau-canope.fr/etincel