Analyser une formule

 Je reçois aujourd'hui un message amical, assorti d'une question :

Je m'interrogeais sur la problématique suivante : comment fait-on pour analyser la contenance d'arômes dans un produit ? Imaginons une entreprise qui souhaite copier le goût du soda phare de son concurrent, quelles techniques utilise-t-elle pour lister tous les produits présents dedans ? Existe-t-il des techniques plus rigoureuses qu'un nez bien aiguisé ?

Comment fait-on pour analyser la "contenance d'arômes" dans un produit ? Je crois que la première chose est de bien comprendre la question... et je dis cela d'emblée parce que le mot "arôme" est piégé.
Un arôme,  en bon français, c'est l'odeur d'un aromate ou d'une plante aromatique. Pas d'une boisson, pas d'un soda, pas d'une viande...  Je vais donc répondre plutôt à la question : comment connaître la composition chimique d'un aliment, et, notamment, sa composition en composés odorants.

Dans tous les aliments, mais aussi dans les boissons et dans les sodas,  il y a des composés  variés, le principal étant l'eau, mais il y a aussi des protéines, des lipides, des glucides... Connaître la composition d'un produit, cela signifie déterminer ces compositions qui sont principales.

Puis il y a de nombreux composés qui ont des effets sensoriels. Et, là, il est bon de distinguer les composés qui agissent sur des récepteurs visuels (couleur), ceux qui agissent sur les récepteurs olfactifs, sur les récepteurs de la saveur, sur les récepteurs du nerf trijumeau (piquants et frais), etc. D'ailleurs, il faut observer que les molécules ne sont pas spécifiques de voies sensoriellescertains composés sont à la fois odorants et sapides, d'autres odorants et frais, etc.
Un exemple ? L'éthanol, ou alcool des vins, bières, spiritueux, est un composé à la fois brûlant, odorant, sapide. Le (-)-menthol, présent dans la menthe, est à la fois odorant (odeur de menthe) et frais.

Tout cela étant dit, il y a donc des composés qui sont suffisamment volatils pour arriver jusqu'aux récepteurs olfactifs du nez, soit qu'ils arrivent quand on hume, soit qu'ils passent par les fosses rétronasales, où la bouche communique avec le nez (voie dite "rétronasale"). Ce sont les mêmes composés "odorants", dans les deux cas. Et les "arômes" sont les odeurs particulières des aromates, dus à des composés odorants.

Les déterminer ? C'est aujourd'hui une analyse classique (je n'ai pas dit que ce soit rapide), qui consiste - par exemple- à enfermer un produit dans un récipient fermé, en présence d'une fibre : les composés odorants libérés par le produit passent dans l'air du récipient, et s'adsorbent (se collent, en quelque sorte) sur la fibre.
Puis on "désorbe" ces composés odorants dans un appareil de "chromatographie en phase gazeuse couplé à de la spectrométrie de masse", ce qui signifie que la fibre est placée à l'entrée d'un tube très long (plusieurs dizaines de mètres) et très fin (comme un cheveu) ; à l'aide d'un gaz (par exemple de l'hélium ou de l'hydrogène), on pousse les molécules désorbées dans le tube, de sorte que, en raison de leurs interactions différentes avec des particules qui emplissent le tube, on fait avancer les molécules des divers composés odorants à des vitesses différentes : elles arrivent séparées à la sortie de cette "colonne de chromatographie".
A la sortie de la colonne de chromatographie, ces molécules séparées sont envoyées dans le "spectromètre de masse", qui les charge électriquement et les sépare en fonction de leur masse et de leur charge électrique : des séparations, on déduit la nature chimique des composés séparés. Bref, on détermine la composition de l'odeur d'un produit en composés odorants.

Reste que le goût d'un produit, c'est bien plus que son odeur, anténasale (quand on hume) ou rétronasale (quand on mastique, et que les composés odorants remontent vers le nez, en passant par les canaux qui font communiquer le nez et la bouche).
Il y a notamment les composés sapides, qui se lient aux récepteurs des papilles. Ces papilles que l'on dit "gustatives", et que l'on ferait mieux de dire "sapictives".
Là, ces composés sont principalement en solution, et ils pJe reçois aujourd'hui un message amical, assorti d'une question :

Je m'interrogeais sur la problématique suivante : comment fait-on pour analyser la contenance d'arômes dans un produit ? Imaginons une entreprise qui souhaite copier le goût du soda phare de son concurrent, quelles techniques utilise-t-elle pour lister tous les produits présents dedans ? Existe-t-il des techniques plus rigoureuses qu'un nez bien aiguisé ?

Comment fait-on pour analyser la "contenance d'arômes" dans un produit ? Je crois que la première chose est de bien comprendre la question... et je dis cela d'emblée parce que le mot "arôme" est piégé.
Un arôme,  en bon français, c'est l'odeur d'un aromate ou d'une plante aromatique. Pas d'une boisson, pas d'un soda, pas d'une viande...  Je vais donc répondre plutôt à la question : comment connaître la composition chimique d'un aliment, et, notamment, sa composition en composés odorants.

Dans tous les aliments, mais aussi dans les boissons et dans les sodas,  il y a des composés  variés, le principal étant l'eau, mais il y a aussi des protéines, des lipides, des glucides... Connaître la composition d'un produit, cela signifie déterminer ces compositions qui sont principales.

Puis il y a de nombreux composés qui ont des effets sensoriels. Et, là, il est bon de distinguer les composés qui agissent sur des récepteurs visuels (couleur), ceux qui agissent sur les récepteurs olfactifs, sur les récepteurs de la saveur, sur les récepteurs du nerf trijumeau (piquants et frais), etc. D'ailleurs, il faut observer que les molécules ne sont pas spécifiques de voies sensoriellescertains composés sont à la fois odorants et sapides, d'autres odorants et frais, etc.
Un exemple ? L'éthanol, ou alcool des vins, bières, spiritueux, est un composé à la fois brûlant, odorant, sapide. Le (-)-menthol, présent dans la menthe, est à la fois odorant (odeur de menthe) et frais.

Tout cela étant dit, il y a donc des composés qui sont suffisamment volatils pour arriver jusqu'aux récepteurs olfactifs du nez, soit qu'ils arrivent quand on hume, soit qu'ils passent par les fosses rétronasales, où la bouche communique avec le nez (voie dite "rétronasale"). Ce sont les mêmes composés "odorants", dans les deux cas. Et les "arômes" sont les odeurs particulières des aromates, dus à des composés odorants.

Les déterminer ? C'est aujourd'hui une analyse classique (je n'ai pas dit que ce soit rapide), qui consiste - par exemple- à enfermer un produit dans un récipient fermé, en présence d'une fibre : les composés odorants libérés par le produit passent dans l'air du récipient, et s'adsorbent (se collent, en quelque sorte) sur la fibre.
Puis on "désorbe" ces composés odorants dans un appareil de "chromatographie en phase gazeuse couplé à de la spectrométrie de masse", ce qui signifie que la fibre est placée à l'entrée d'un tube très long (plusieurs dizaines de mètres) et très fin (comme un cheveu) ; à l'aide d'un gaz (par exemple de l'hélium ou de l'hydrogène), on pousse les molécules désorbées dans le tube, de sorte que, en raison de leurs interactions différentes avec des particules qui emplissent le tube, on fait avancer les molécules des divers composés odorants à des vitesses différentes : elles arrivent séparées à la sortie de cette "colonne de chromatographie".
A la sortie de la colonne de chromatographie, ces molécules séparées sont envoyées dans le "spectromètre de masse", qui les charge électriquement et les sépare en fonction de leur masse et de leur charge électrique : des séparations, on déduit la nature chimique des composés séparés. Bref, on détermine la composition de l'odeur d'un produit en composés odorants.

Reste que le goût d'un produit, c'est bien plus que son odeur, anténasale (quand on hume) ou rétronasale (quand on mastique, et que les composés odorants remontent vers le nez, en passant par les canaux qui font communiquer le nez et la bouche).
Il y a notamment les composés sapides, qui se lient aux récepteurs des papilles. Ces papilles que l'on dit "gustatives", et que l'on ferait mieux de dire "sapictives".
Là, ces composés sont principalement en solution, et ils passent de l'eau de l'aliment vers la salive, avant d'atteindre les récepteurs des papilles.
Les analyser ? Des techniques analogues à la première sont utilisables, mais d'autres, aussi.

Et puis, il y a les composés qui se lient aux récepteurs du nerf trijumeau, suscitant des fraîcheurs et des piquants. On les trouve soit dans la fraction liquide, soit dans la fraction odorante.

 D'ailleurs, j'ai omis de dire que, pour comprendre l'effet de chaque composé séparé lors de l'analyse, on peut le faire sentir, à mesure qu'il sort, par un juré, qui attribue un "descripteur".

Tout est-il réglé ? Non, parce que, malgré les extraordinaires performances des appareils d'analyse, il existe  des "composés traces", c'est-à-dire des composés présents en très petite quantité, mais qui ont une grande influence sensorielle.
Pour ceux là, il faut des étapes préliminaires de concentration, notamment.

Et c'est ainsi que, récupérant des tables de compositions, les bons parfumeurs savent  reproduire presque n'importe quelle odeur, non pas en utilisant les centaines de composés identifiés, mais en assemblant une dizaine des principaux.
C'est ainsi que j'ai reçu d'un merveilleux professionnel, Roman Kayser, qui travaille pour la Société Givaudan, des reproductions de Haut-Brion 1985, de Gewurtztraminer vendanges tardives, etc.
Mais, pour des applications industrielles, un nombre de composés entre 1 et 10 suffit.

J'insiste un peu sur l'état actuel des questions analytiques : sortent, semaine après semaine, dans des revues de sciences et technologies des aliments, des articles qui établissent l'odeur de différents aliments : tout récemment le durian, le riesling stocké pendant 10 ans, des thés, etc. Le flot est interrompu, parce que la technique est maintenant bien maîtrisée.

Pour autant, c'est un vrai savoir faire que de "formuler" les composés odorants, parce qu'il y a des "effets de matrice".
Pour les expliquer, prenons l'exemple des molécules d'amylose (présentes dans les féculents)  : elles se mettent en hélice autour des composés odorants, de sorte que la libération de composés que l'on aurait formulés ne se fait alors pas librement.
Or  le décours temporel de la libération des composés odorants est essentielle, comme on le comprend en imaginant un mélange fait de deux composés, la vanilline, qui a une odeur  de vanille, et le benzaldéhyde, qui a une odeur d'amande amère. Si on libère les deux composés ensemble, on a une odeur particulière,  mais si on libère d'abord la vanilline et plus tard le benzaldéhyde, alors on sent d'abord la vanille puis l'amande amère, mais pas l'odeur du mélange qui était visée.

On doit donc combien les effets de matrice sont essentiels, et c'est bien un savoir faire des formulateurs de compositions odorantes que de parvenir à donner une odeur sur mesure à une préparation particulière.
assent de l'eau de l'aliment vers la salive, avant d'atteindre les récepteurs des papilles.
Les analyser ? Des techniques analogues à la première sont utilisables, mais d'autres, aussi.

Et puis, il y a les composés qui se lient aux récepteurs du nerf trijumeau, suscitant des fraîcheurs et des piquants. On les trouve soit dans la fraction liquide, soit dans la fraction odorante.

 D'ailleurs, j'ai omis de dire que, pour comprendre l'effet de chaque composé séparé lors de l'analyse, on peut le faire sentir, à mesure qu'il sort, par un juré, qui attribue un "descripteur".

Tout est-il réglé ? Non, parce que, malgré les extraordinaires performances des appareils d'analyse, il existe  des "composés traces", c'est-à-dire des composés présents en très petite quantité, mais qui ont une grande influence sensorielle.
Pour ceux là, il faut des étapes préliminaires de concentration, notamment.

Et c'est ainsi que, récupérant des tables de compositions, les bons parfumeurs savent  reproduire presque n'importe quelle odeur, non pas en utilisant les centaines de composés identifiés, mais en assemblant une dizaine des principaux.
C'est ainsi que j'ai reçu d'un merveilleux professionnel, Roman Kayser, qui travaille pour la Société Givaudan, des reproductions de Haut-Brion 1985, de Gewurtztraminer vendanges tardives, etc.
Mais, pour des applications industrielles, un nombre de composés entre 1 et 10 suffit.

J'insiste un peu sur l'état actuel des questions analytiques : sortent, semaine après semaine, dans des revues de sciences et technologies des aliments, des articles qui établissent l'odeur de différents aliments : tout récemment le durian, le riesling stocké pendant 10 ans, des thés, etc. Le flot est interrompu, parce que la technique est maintenant bien maîtrisée.

Pour autant, c'est un vrai savoir faire que de "formuler" les composés odorants, parce qu'il y a des "effets de matrice".
Pour les expliquer, prenons l'exemple des molécules d'amylose (présentes dans les féculents)  : elles se mettent en hélice autour des composés odorants, de sorte que la libération de composés que l'on aurait formulés ne se fait alors pas librement.
Or  le décours temporel de la libération des composés odorants est essentielle, comme on le comprend en imaginant un mélange fait de deux composés, la vanilline, qui a une odeur  de vanille, et le benzaldéhyde, qui a une odeur d'amande amère. Si on libère les deux composés ensemble, on a une odeur particulière,  mais si on libère d'abord la vanilline et plus tard le benzaldéhyde, alors on sent d'abord la vanille puis l'amande amère, mais pas l'odeur du mélange qui était visée.

On doit donc combien les effets de matrice sont essentiels, et c'est bien un savoir faire des formulateurs de compositions odorantes que de parvenir à donner une odeur sur mesure à une préparation particulière.