Arômes

Il faut bien distinguer odorat et goût, même s’il n’existe pas de distinction entre les deux en milieu aquatique et que le terme « goût » englobe souvent ces deux sens dans le langage courant. L’odorat permet de détecter les substances chimiques volatiles alors que le goût est le sens qui permet d’identifier les substances chimiques sous forme de solutions par l’intermédiaire de chémorécepteurs situés sur la langue. La langue humaine peut distinguer seulement parmi cinq qualités distinctes de goût (salé, sucré, acide, amer et umami), alors que le nez peut distinguer parmi des centaines de substances, même en très faible quantité. C’est pendant l’exhalation (voie rétro-nasale) que la contribution d’olfaction à la saveur se produit, contrairement à celle de l’odeur appropriée qui se produit pendant la phase d’inhalation (voie directe).

Ces substances, dont la concentration dans un aliment peut varier de 10^-4 à 10^-10 molaires, sont perçues par voie directe ou par voie rétro-nasale par la muqueuse olfactive qui recouvre une dizaine de centimètres carrés de la surface de la muqueuse nasale. Elle est composée de neurones olfactifs, bien plus sensibles que les gustatifs. Ce sont des neurones spécialisés bipolaires : Ils présentent des cils à l’extrémité des dendrites qui baignent dans la couche de mucus tapissant la cavité nasale, un corps cellulaire situé dans le premier tiers de la muqueuse, et un axone communiquant avec le bulbe olfactif et dont la partie externe, ciliée, aboutit dans l’épithélium olfactif.

Les molécules odorantes arrivent soit directement par diffusion dans le mucus, soit sont prises en charge par des protéines de transport qui permettent aux molécules en majorité hydrophobes de pénétrer dans le mucus recouvrant la muqueuse, et ainsi d’atteindre les récepteurs membranaires présents sur les cils des neurones olfactifs. Les molécules odorantes se couplent avec les récepteurs membranaires des cils, ce qui déclenche une voie de transduction d’un stimulus faisant intervenir des protéines G, premier messager, l’adénylate cyclase et l’adénosine monophosphate cyclique, second messager (cf. ATP et ADP).

Le second messager provoque l’ouverture des canaux ioniques présents sur la membrane plasmique du récepteur olfactif. Ces canaux ioniques laissent passer à la fois les ions Na⁺ et Ca²⁺, induisant une dépolarisation de la membrane de sorte que le récepteur olfactif produit des potentiels d’action. Ces influx vont aller directement vers le bulbe olfactif, dans la région préfrontale du cerveau, où ces informations (et celles du goût) sont traitées par l’organisme.

Les travaux des Prix Nobel Linda B. Buck and Richard Axel (cf. Parfum, la saga) ont montré que chaque récepteur moléculaire d’odeur ne reconnaît qu’une seule molécule ou classe de molécules selon le concept clé-serrure. Les mammifères ont environ mille gènes qui codent pour la réception d’odeur, mais seulement une partie est opérationnelle. L’homme a nettement moins de gènes actifs que les autres primates et mammifères ; malgré cela, le système olfactif du fœtus est un des premiers sens à se mettre en place entre 11 et 15 semaines, un souvenir de notre ascendance ?

En faisant appel à des méthodes d’extraction comme l’entraînement à la vapeur d’eau, l’extraction liquide-liquide par solvant ou en milieu supercritique (cf. Dioxyde de carbone), l’adsorption sur un polymère poreux suivie d’une désorption chimique ou thermique, associées à des techniques analytiques dont la chromatographie en phase gazeuse couplée à la spectrométrie de masse et la spectroscopie infrarouge, presque toutes les catégories de composés chimiques, dont le poids moléculaire est inférieur à 400 ont été identifiées dans les arômes à l’exception des dérivés nitrés et halogénés.

Environ 5 000 molécules ont été identifiées dans les aliments : viandes, thé, café (cf. Caféine), cacao (cf. Chocolat), boissons alcoolisées ou non, légumes, fruits, poissons et crustacés, champignons, épices, aromates, etc. (à titre de comparaison, le tabac (cf. Nicotine) détient le record avec plus de 2 500 composés volatils). Ainsi :

en série aliphatique, hydrocarbures, éthers, aldéhydes, cétones, alcools, esters, acides, amines, sulfures, thiols et thioesters sont les principaux constituants de ces arômes

de nombreux dérivés benzéniques et phénoliques y sont présents

des mono- et sesquiterpènes sont les principaux constituants des épices et des extraits végétaux aromatiques.

Toutefois, la catégorie la plus importante est constituée par des hétérocycles (pyrazines, furannes, lactones, oxazoles, thiazoles, pyrroles, pyridines, pyrannes, pyrimidines et leurs dérivés condensés), pour laquelle environ deux mille produits ont été identifiés. La présence dans ces cycles d’un ou de plusieurs hétéroatomes (O, S, N) leur confère des propriétés olfactives intéressantes utilisées dans l’industrie des arômes pour renforcer les arômes naturels qui ont perdu de leur puissance au cours des procédés de transformation. Leurs seuils olfactifs peuvent être extrêmement bas : celui de la 2-méthoxy,3-isobutylpyrazine est de 0,03 ppb (partie par milliard) dans l’eau.

Cinq classes d’arômes

Aux yeux du législateur, il existe cinq classes d’arômes :

–les arômes naturels et les substances aromatiques naturelles sont respectivement des préparations et des substances simples, acceptables pour la consommation humaine, obtenues exclusivement par des méthodes physiques, microbiologiques ou enzymatiques à partir de matière première d’origines végétales ou animales, soit telles quelles, soit après transformation en vue d’une consommation humaine par des procédés traditionnels de préparations des aliments. Ainsi, la vanilline est une molécule aromatique présente naturellement dans la gousse de vanille, mais l’arôme de la gousse de vanille est due à plusieurs centaines de composants ; l’eugénol est une molécule aromatique présente naturellement dans le clou de girofle, et l’arôme du clou de girofle est très proche de la molécule d’eugénol pure car il en contient une très grande quantité.

– les arômes identiques naturels (IN) composés de substances aromatiques identiques au naturel, obtenues par synthèse. Une substance aromatique identique au naturel est chimiquement identique à une substance aromatiques naturelle (nativement présente dans les plantes, fruits, épices, viandes, poissons, fromages…), elle est également identique tant en odeur qu’en goût.

– les arômes artificiels, molécules intéressantes d’un point de vue aromatique (pour renforcer et améliorer le goût des arômes), mais n’ayant pas encore été découverts dans la nature. Lorsqu’elles rentrent dans la composition d’un arôme celui-ci est qualifié d’artificiel. Il suffit d’une seule molécule artificielle dans un arôme naturel pour que celui-ci devienne artificiel et soit étiqueté « arôme artificiel » Ainsi, l’éthylvanilline est une forme plus puissante que la vanilline, mais elle est aussi présente naturellement dans Vanilla tahitensis.

– les arômes de transformation sont des arômes obtenus par réaction de Maillard, le but étant d’imiter les réactions se produisant naturellement lors de la cuisson des aliments, afin d’en reproduire industriellement les arômes. Les arômes de Maillard sont utilisés dans l’élaboration de la plupart des produits industriels tels que soupes, sauces, plats cuisinés, produits à base de viande (jambon, saucissons…), aides culinaires, biscuits et snacks salés… Sur les emballages des produits finis ils sont étiquetés « arôme ».

– Les arômes obtenus par combustion de bois (hêtre, bouleau, mesquite, etc.) et récupération/condensation des fumées pour apprécier par les temps qui viennent les salaisons accompagnant la choucroute…

Dans cette réaction, découverte à Nancy en 1912 par Louis-Camille Maillard, les sucres réducteurs (glucose, fructose, etc.) et les acides aminés ou dipeptides en sont les précurseurs. Au cours de la cuisson, grillage, torréfaction, conservation ou stockage des aliments, ces derniers se combinent pour former des intermédiaires d’Amadori, qui sont la clé de voûte de la chimie des arômes de Maillard conduisant aux cétosamines.

Le stade ultime est la formation de pigments bruns à haut poids moléculaire, appelés mélanoïdines, et de composés volatils odorants formés à partir des composés carbonylés α-hydroxylés, d’aldéhydes, d’ammoniac et d’hydrogène sulfuré libérés au cours de la réaction.La réaction de Maillard peut donner la belle couleur et la bonne odeur à la baguette et aux croissants ; elle intervient également lors de la torréfaction des fèves fermentées de café et du cacao.

Pensée du jour
« Comme dirait Justus von Liebig : les arômes, c’est enknorr maggique ! »

Sources
– http://fr.wikipedia.org/wiki/Arôme
vhttp://en.wikipedia.org/wiki/Aroma_compound
– http://fr.wikipedia.org/wiki/Flaveur
– http://en.wikipedia.org/wiki/Flavor
– http://fr.wikipedia.org/wiki/Olfaction
– http://en.wikipedia.org/wiki/Olfaction
– http://fr.wikipedia.org/wiki/Réaction_de_Maillard
– http://terroirs.denfrance.free.fr/p/encyclopedie/reactions_maillard.html – http://en.wikipedia.org/wiki/Maillard_reaction
– http://www.lc-maillard.org/
– http://fr.wikipedia.org/wiki/Louis-Camille_Maillard
– La Chimie et l’Alimentation, EDP Sciences et L’Actualité Chimique Livres, Eds., 2010

Pour en savoir plus
– Parfum, la saga
– ATP et ADP
– Dioxyde de carbone
– Caféine
– Chocolat
– Nicotine