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Les produits de quatrième gamme

Ce terme désigne les produits végétaux frais, commercialisés prêts à l'emploi, c'est-à-dire lavés, épluchés et découpés. Ce sont les salades, crudités variées, mélanges de légumes à cuire... conditionnés en sachet plastique.
Ce type de produit, conçu pour répondre à la demande croissante des consommateurs en produits exigeant peu de préparation, est apparu sur le marché en 1985. Son acceptation fut rapide puisque la production de salades, par exemple, est passée de 500 tonnes cette année-là, à 25 000 tonnes en 1987. Le marché des produits de quatrième gamme s'est ensuite stabilisé aux alentours de 30 à 35 000 tonnes par an, avant de connaître, récemment, une certaine reprise.
Le problème technique posé par la quatrième gamme tient au fait que l'épluchage et la découpe plus ou moins fine amènent d'importantes perturbations dans le métabolisme du végétal et rendent le produit plus périssable. Une durée de vie commerciale suffisante ne peut donc être obtenue par la simple réfrigération. Le procédé de conservation mis au point par l'INRA repose, entre autre, sur le maintien à l'intérieur de l'emballage d'une composition gazeuse particulière qui permet de ralentir la sénescence des tissus végétaux et de contrôler le développement des micro-organismes d'altération.

 

Connaître les évolutions du produit

L'élaboration de techniques de conservation implique la connaissance préalable des évolutions spontanées des produits, notamment de celles qui se traduisent par une dégradation de la qualité. Ces manifestations varient avec le type de végétal : brunissement des feuilles de salade, ramollissement des carottes râpées, fermentation des fruits découpés... Elles relèvent de trois secteurs de recherche : la physiologie, la biochimie et la microbiologie des tissus végétaux.

La physiologie des tissus végétaux

Les produits de quatrième gamme sont des produits vivants dont les activités métaboliques, perturbées par les opérations de transformation, se poursuivent.

L'une des manifestations de cette activité est la respiration, qui se traduit par une consommation d'oxygène (O2) et un dégagement de gaz carbonique (CO2). En conditions confinées, l'atmosphère s'appauvrit donc en O2 et s'enrichit en CO2. Avec un emballage semi-perméable, des échanges gazeux s'établissent avec l'extérieur, mais la composition de l'atmosphère reste différente de celle de l'air. Cette évolution de l'environnement gazeux rétroagit sur la physiologie des tissus. Progressivement, un équilibre s'établit, toujours à des concentrations plus faibles en O2 et riches en CO2 que celles de l'air ; il dépend de la température, de l'intensité des échanges permise par le degré de perméabilité de l'emballage. Il convient de choisir un film permettant l'optimisation de l'atmosphère modifiée en fonction des caractéristiques physiologiques du végétal et du profil thermique du circuit de distribution.

Ces phénomènes, qui existent pour tout végétal cueilli, sont modifiés par la préparation des produits : l'intensité respiratoire (exprimée par la consommation d'O2) des feuilles de salade découpées est supérieure de 20 à 30% à celle des feuilles entières, celle des carottes râpées est multipliée par six ou sept par rapport à celle des carottes entières.

Des environnements gazeux très différents de l'air peuvent enfin provoquer des phénomènes particuliers tels que l'apparition d'un métabolisme anaérobie (de type fermentaire) en atmosphère très appauvrie en O2, ou des altérations liées à la phytotoxicité du CO2, qui réduisent évidemment la durée de survie des produits.

Les altérations biochimiques

La découpe des végétaux entraîne la rupture de nombreuses parois cellulaires. Ce traumatisme provoque une libération d'enzymes qui permet des réactions ne se produisant pas normalement dans les tissus sains et intacts. Les phénomènes de brunissement, obstacle majeur à l'obtention de produits de qualité, sont ainsi dus à l'oxydation enzymatique des composés phénoliques présents dans la plante.

L'étude des mécanismes de l'altération permet de préciser les différents facteurs de la réaction et de rechercher les moyens de la limiter. Dans le cas du brunissement des salades, on peut envisager des traitements inhibiteurs des enzymes impliquées dans l'oxydation ou la recherche de variétés et de conditions de culture réduisant les teneurs en composés phénoliques (cf. infra).

Les altérations microbiologiques

De nombreux micro-organismes sont naturellement présents sur les légumes (hôtes normaux du sol, apports par les eaux d'irrigation ou les fertilisations organiques) ; d'autres sont introduits lors des manipulations après récolte, au cours de la transformation ou de la conservation. Certains de ces micro-organismes sont pathogènes pour l'homme ou occasionnent une altération des qualités du produit.

La découpe des végétaux favorise la multiplication de ces micro-organismes présents dans et sur le produit. Les recherches visent à identifier les bactéries responsables des symptômes observés, à comprendre leur mode d'action et à déterminer les moyens de limiter leur développement.

Certaines des contaminations peuvent être évitées par le respect de règles d'hygiène strictes. D'autres peuvent être éliminées par la désinfection dans un bain à 80 ppm de chlore actif. Enfin, on cherche à empêcher les proliférations en jouant sur les conditions gazeuses, les hautes teneurs en CO2 ayant une action inhibitrice sur le développement des micro-organismes aérobies. Une réduction de l'usage du chlore sans augmentation du risque microbiologique est actuellement recherchée.

L'Institut participe à la mise au point d'une nouvelle chaîne de fabrication dont chaque opération unitaire originale permet une optimisation des qualités du produit.


Maîtriser les évolutions du produit

Composition de l'atmosphère

Il est nécessaire de déterminer pour chaque produit la composition optimale, en intégrant l'ensemble des données biologiques concernant l'activité respiratoire, l'inhibition des altérations biochimiques et du développement microbien, les risques de fermentation... Les exemples suivants illustrent la complexité du problème.

L'excès de CO2 possède, sur la plupart des bactéries aérobies isolées dans les salades de 4e gamme, un effet inhibiteur sensible dès la concentration de 10%. Il limite ainsi l'apparition de pourritures consécutives à la présence d'une forte population bactérienne. En revanche, il n'empêche pas la multiplication des bactéries Pseudomonas sur les feuilles. Par ailleurs, si une atmosphère très appauvrie en O2 et enrichie en CO2 n'a pas d'effet néfaste sur la conservation de la plupart des salades à base de chicorée, scarole, frisée, chiogga ou pain de sucre, un taux de CO2 supérieur à 7% provoque l'apparition de nécroses brunes sur les laitues. Dans ce cas, il convient de rechercher des atmosphères simultanèment pauvres en CO2 et en O2, ce qui est actuellement possible grâce aux nouveaux films ''hydrophiles''.

Contrairement aux salades découpées, les carottes râpées sont très sensibles à l'hypoxie (concentration en O2 inférieure à 1%) qui accélère le vieillissement du végétal et crée des conditions favorables au développement des bactéries lactiques. Cette évolution se traduit par un ramollissement du produit et la formation d'odeurs désagréables, piquantes, caractéristiques des produits fermentés.

Il reste ensuite à déterminer les moyens d'obtenir l'atmosphère souhaitée, en jouant sur la composition gazeuse initiale et sur les caractéristiques de l'emballage.

L'atmosphère initiale (à la fermeture des sachets) peut être modifiée activement, notamment par la technique du balayage par un flux d'azote, qui permet d'obtenir des taux d'O2 résiduel très faibles.

Concernant le choix de l'emballage, l'INRA, en collaboration avec l'Université de Floride, a élaboré des modèles pour différentes températures, permettant d'ajuster sa perméabilité et sa surface à la quantité et à l'activité biologique du produit. Les recherches se poursuivent d'ailleurs dans ce domaine, et l'Institut participe, par la réalisation d'essais de validation, à la mise au point de nouveaux films polymères.

Température

L'abaissement de la température, procédé classique de conservation des produits frais, reste primordial dans le cas des produits de 4e gamme.

Au-delà de 10°C, il est impossible de maintenir au sein du film des conditions viables pour le produit : les risques de développements microbiens exacerbés se conjuguent à une activité respiratoire trop élevée, pour accélèrer la sénescence des tissus. L'équilibre entre O2 et CO2 étant sensible à toute variation de la température, même des fluctuations accidentelles au cours de la conservation (rupture de la chaîne du froid) ont des répercussions importantes sur la durée de vie des produits.


Améliorer et diversifier les produits

Les produits de 4e gamme ont connu en quelques années un essor rapide, tant pour la restauration collective que pour la consommation individuelle. Leur développement futur nécessite toutefois l'amélioration de certains produits et la diversification de la gamme proposée.

Adapter le matériel végétal

L'une des voies d'amélioration des produits est l'adaptation du végétal. Les essais ayant mis en évidence la variabilité de la réponse des végétaux au traitement de 4e gamme, les recherches visent à comprendre et à exploiter cette variabilité, qui apparaît liée à l'espèce, à la variété, mais aussi aux techniques de culture. Au-delà de l'aptitude à la conservation, il s'agit également, dans certains cas, d'améliorer la qualité gustative ou la régularité de la production.

La principale salade produite et consommée en France, la laitue, ne représente que 20% des salades de 4e gamme. Les industriels lui ont préféré les chicorées (scaroles, frisées, pain de sucre...) qui supportent mieux les divers traitements technologiques. Ces salades sont toutefois assez sensibles au brunissement, mais il semble que ce phénomène puisse être limité par certaines techniques de culture. Les recherches en cours ont en effet déjà montré que la teneur en composés phénoliques et l'activité de certaines enzymes (qui conditionnent le brunissement) varient selon la date de récolte et la saison de culture. Ces études devraient par ailleurs être complétées par un travail de sélection visant l'extension des périodes de culture des chicorées (qui sont avant tout des salades d'automne), et l'obtention de variétés plus homogènes et stables génétiquement.

En ce qui concerne la carotte, les variétés actuellement utilisées, de type industriel, posent peu de problèmes de conservation, mais leur qualité organoleptique est en revanche médiocre. Il serait donc utile de développer des recherches sur les variétés maraîchères.

Diversifier la gamme

Des études préliminaires ont été entreprises pour l'application aux fruits, qui s'avère souvent plus complexe et délicate que le traitement des légumes.

Le kiwi pose principalement un problème non résolu de perte de texture importante après pelage et tranchage, vraisemblablement imputable à des enzymes protéolytiques. La stabilité microbiologique peut être obtenue par le conditionnement sous films à faible perméabilité générant une atmosphère riche en CO2 et pauvre en O2.

Pour la pêche, la première difficulté est le brunissement intense et rapide des fruits. Des prétraitements anti-oxydants associés à des conditionnements sous films peu perméables et à un remplissage sous faible pression partielle d'oxygène permettent de limiter, sinon de supprimer, ce brunissement. Cependant les traitements expérimentés jusqu'à présent favorisent les processus fermentaires associés à l'exsudation des fruitsnon sorbatés. Les altérations microbiologiques ne sont pas maîtrisées, et de nombreux problèmes restent à résoudre.

Les études technologiques sur la pomme ont démontré la faisabilité en laboratoire et en industrie de ce produit. Il en est de même pour la pomme de terre, pour laquelle deux petites unités industrielles appliquent le procédé.

Le programme 4e gamme est un exemple des recherches engagées par l'INRA pour répondre à une demande des professionnels de l'agro-alimentaire : la technique a été initialement mise au point à la demande de Monoprix, et la poursuite des travaux (diversification de la gamme, optimisation des procédés et amélioration des qualités organoleptiques des produits...) est orientée par les besoins exprimés par la distribution et la production. Les études sont réalisées en liaison avec le CTIFL (Centre Technique Interprofessionnel des Fruits et Légumes) et elles bénéficient du soutien financier de la DGAL (Ministère de l'Agriculture), de l'ANVAR et de la région PACA.


Pour en savoir plus :

Varoquaux P. 1991. Ready to use fresh fruits and vegetables. Rev.gen.froid, juillet, 33-43

Nguyen The C., Carlin F. 1994. The microbiology of minimally processed fresh fruits and vegetables. Critical Reviews in Food Science and Nutrition. 34:371-401

Varoquaux P. 1993. Recent developments in the processing of fruit and vegetables in France. The European Food and drink review, 33-37

Laboratoires :

INRA - Versailles : Station de génétique et amélioration des plantes
Route de Saint-Cyr ; 78026 Versailles cedex

INRA - Avignon : Laboratoire de technologie des produits végétaux
Domaine Saint-Paul ; 84140 Montfavet

INRA - Avignon : Station de pathologie végétale
Domaine Saint-Maurice ; 84140 Montfavet

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