production de jus secondaire riche en polyphénols par la
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© Steve Francial Banzouzi, 2018
Production de jus secondaire riche en polyphénols par la valorisation des résidus de canneberge combinée
avec la cryoconcentration
Mémoire
Steve Francial Banzouzi
Maîtrise en sciences des aliments - avec mémoire
Maître ès sciences (M. Sc.)
Québec, Canada
Production de jus secondaire riche en polyphénols par la valorisation
des résidus de canneberge combinée avec la cryoconcentration
Mémoire
Steve Francial Banzouzi
Sous la direction de :
Mohammed Aider, directeur de recherche
iii
RÉSUMÉ
L’objectif principal de ce projet est de valoriser les résidus de canneberge dans le but
d’en produire un jus secondaire riche en antioxydants. Pour cela, la matière sèche soluble
extraite, riche en polyphénols et sucres, a été concentrée par cryoconcentration à une
température de congélation de -20 ± 2 °C. Le premier objectif spécifique de cette étude
consistait à déterminer le temps de congélation et de décongélation de solutions modèles de
sucres qui sont naturellement présents dans la canneberge comme le sucrose, glucose, fructose
et de leur mélange au ratio semblable à celui du jus de canneberge. Quant au deuxième objectif
spécifique, il consistait à extraire la matière sèche soluble des résidus de canneberge et de la
concentrer par cryoconcentration, puis d’en quantifier la teneur en polyphénols totaux et leur
répartition dans les différentes phases lors du processus de décongélation de trois fractions dont
chacune représente le tiers du volume initial de la solution. La cryoconcentration en cascade a
été utilisée et trois fractions ont été récoltées. Pour les solutions modèles, le degré °Brix initial
était fixé à 2,5, 5, 7,5 et 10 °Bx. Dans le cas des résidus de canneberge, des concentrations de
2,5 et 10 % des résidus de canneberge broyés et non broyés ont été utilisés. Les résultats obtenus
ont montré que le temps de congélation du mélange des sucres simples (glucose + fructose) et
du sucrose seul est plus court que celui des solutions individuelles de fructose et du glucose. Le
degré Brix (°Brix) des solutions a été doublé dans la première fraction décongelée.
Concernant le deuxième objectif spécifique de ce projet, deux volets ont été considérés :
le volet 1 dont les résidus de canneberge n’ont pas été broyés et le volet 2 dont les résidus de
canneberge ont été broyés. Les résultats relatifs au volet 1 ont montré que la concentration de
la première fraction en polyphénols totaux est passée de 0,183 mg/ml à 0,238 mg/ml pour la
solution initiale d’une concentration de 10 % et de 0,056 mg/ml à 0,067 mg/ml pour la solution
initiale d’une concentration de 2,5 % de matière sèche totale. La matière sèche de la première
fraction est passée de 1,09 ± 0,02 % à 2 ± 0,01 % pour la solution initiale dont la concentration
était de 10 %. Concernant le volet 2, la teneur en polyphénols de la première fraction est passée
de 0,187 mg/ml à 0,252 mg/ml avec une solution initiale d’une concentration de 2,5 % de
matière sèche totale et de 0,475 mg/ml à 0,720 mg/ml pour la solution d’une concentration de
10 %. Pour ce qui est de la matière sèche, elle est passée de 0,94 ± 0,076 % à 1,86 ± 0,05 %
pour la solution de canneberge dont la concentration en matière sèche totale était de 10 %. Le
volet 1 et le volet 2 à 2,5 % ont montré des résultats presque constants de la matière sèche et
des polyphénols totaux. S’agissant de la couleur, la première fraction de la cryoconcentration a
iv
montré une couleur plus vive par rapport à la couleur de la solution initiale. Ceci a été constaté
au volet 1 et au volet 2 pour les mêmes concentrations.
Ces résultats montrent qu’il est possible de produire un jus secondaire riche en
polyphénols par la valorisation des résidus de canneberge dans un processus combinant
l’extraction solide-liquide avec la cryoconcentration par congélation en bloc complet suivie
d’une décongélation gravitationnelle. Pour améliorer la qualité du jus secondaire ainsi que la
quantité produite (efficacité quantitative du procédé), une synergie entre l’affinité avec
l’éthanol des polyphénols et la cryoconcentration pourrait être appliquée. En effet, cette
combinaison pourrait permettre une augmentation de la quantité de sucre dans le jus avec une
augmentation significative de la concentration des polyphénols dans la fraction cryoconcentrée.
v
ABSTRACT
The main objective of this project was to valorize the cranberry residues in order to
produce a secondary juice rich in antioxidants. For this, the extracted soluble dry matter, rich
in polyphenols and sugars, was concentrated by cryoconcentration at a freezing temperature of
-20 ± 2 ° C. The first specific objective of this study was to determine the time of freezing and
thawing of model solutions of sugars that are naturally present in cranberries such as sucrose,
glucose, fructose and their mixture at a ratio similar to that of cranberry juice. The second
specific objective was to extract the soluble dry matter from the cranberry residues and
concentrate it by cryoconcentration, then to quantify the total polyphenol content and their
distribution in the different phases during the thawing process of three fractions each of which
represents one third of the initial volume of the solution. Cascade cryoconcentration was used
and three fractions were harvested. For model solutions, the initial ° Brix degree was set at 2.5,
5, 7.5 and 10 ° Bx. For cranberry residues, 2.5% and 10% crushed and unmilled Cranberry
residues were used. The results obtained showed that the freezing time of the mixture of sugars
and sucrose is shorter than that of fructose and glucose. The degree Brix of the solutions were
doubled to the first thawed fraction.
Regarding the second specific objective of this project, two steps were considered: in
the step # 1, cranberry residues were not crushed and in the step # 2, the cranberry residues
were crushed. The results obtained in the step # 1 showed that the concentration of the total
polyphenols in the thawed first fraction increased from 0.183 mg/ml to 0.238 mg/ml for the
initial solution at a concentration of 10% of total dry matter, and from 0.056 mg/ml to 0.067
mg/ml for the initial solution with a concentration of 2.5% total dry matter. Moreover, the
results showed that the dry matter of the thawed first fraction increased from 1.09 ± 0.02% to
2 ± 0.01% for the initial solution with a concentration of 10% total dry matter. Concerning the
step # 2 of this specific objective, the polyphenol content of the thawed first fraction increased
from 0.187 mg/ml to 0.252 mg/ml when the used initial solution was at a concentration of 2.5%
total dry matter, and from 0.475 mg/ ml to 0.720 mg/ml for the initial solution with a
concentration of 10% total dry matter. Regarding the total dry matter of the cryoconcentrated
solutions, it increased from 0.94 ± 0.076% up to 1.86 ± 0.05% for the cranberry solution with
an initial total dry matter concentration of 10%. The results obtained in the step # 1 and the step
# 2 with the initial solution of 2.5% total dry matter showed almost constant results regarding
the dry matter and total polyphenols. Regarding the color, the first thawed fraction of the
vi
cryoconcentration procedure showed a brighter color compared to the color of the initial
solution.
These results showed that it is possible to produce a secondary juice rich in polyphenols
by valorizing cranberry residues combined with cryoconcentration. To improve the quality of
the secondary juice as well as its yield, a synergy of ethanol and cryoconcentration could be
applied. Indeed, this combination could allow an increase of the amount of total sugars and
polyphenols in the cryoconcentrated secondary cranberry.
vii
TABLE DES MATIÈRES
RÉSUMÉ ........................................................................................................ iii
ABSTRACT ..................................................................................................... v
TABLE DES MATIÈRES .................................................................................. vii
LISTE DES TABLEAUX ................................................................................... ix
LISTE DES FIGURES ...................................................................................... x
LISTE DES ANNEXES .................................................................................... xi
DÉDICACE .................................................................................................... xii
REMERCIEMENTS ....................................................................................... xiii
INTRODUCTION ............................................................................................ 1
1- REVUE DE LITTERATURE ........................................................................ 3
1.1. Canneberge .................................................................................................. 3
1.3. Résidus de petits fruits ................................................................................... 4
1.4. Polyphénols ................................................................................................. 5
1.6. Cryoconcentration ......................................................................................... 7
1.6.1. Type de cryoconcentration 9
2- HYPOTHÈSE ET OBJECTIFE .................................................................. 13
2.1. Hypothèses de recherche ............................................................................... 13
2.2. Objectif principal ........................................................................................ 13
3- MATÉRIEL ET MÉTHODES .................................................................... 14
3-1- Matériel .................................................................................................... 14
3-1-1- Matière première 14
3-1-2- Instruments et réactifs de laboratoire 14
3-2- Méthodes .................................................................................................. 15
3-2-1. Cryoconcentration de solutions modèles de sucrose, fructose et glucose, seules et combinées avec l’acide gallique 15
3-2-2- Extraction aqueuse des résidus de canneberge et l’impact de la cryoconcentration sur le jus secondaire résultant 17
3-2-3. Caractérisation des extraits et calcul des rendements d’extraction 18
4-1.1 Temps de congélation des sucres à diffèrent concentration ................................. 20
4-2. Temps de décongélation des sucres aux différentes concentrations de chaque fraction ...................................................................................................................... 24
4-3. Degré Brix de chaque fraction ....................................................................... 27
viii
4-4. Degré Brix du mélange des sucres plus acide gallique ........................................ 31
4-5. Concentration des polyphénols totaux du mélange des sucres plus acide gallique ..... 32
4-6. Concentration des polyphénols des résidus de canneberge volet 1 et 2 à 10% et 2.5 % ...................................................................................................................... 33
4-7. Teneur en matière sèche des résidus de canneberge volet 1 et 2 à 10% et 2.5% ........ 35
4.8 Couleur de chaque fraction des résidus de canneberge volet 1 et 2 à 10 % et 2.5% .... 37
CONCLUSION GÉNÉRALE ............................................................................ 41
RÉFÉRENCES ............................................................................................... 42
ix
LISTE DES TABLEAUX
Tableau 1 : Teneur en polyphénols totaux de différents fruits (Gorinstein et al. 2002) ...........5
Tableau 2 : Polyphénols contenus dans la canneberge (De Mello Andrade and Fasolo 2013) 6
Tableau 3 : Moyenne du temps de congélation et température à différentes concentrations. . 21
Tableau 4 : Résultats de l’ANOVA des différences moyennes des moindres carrés du temps de congélation. ..................................................................................................................... 23
Tableau 5 : Estimation du temps de décongélation à différentes concentrations de chaque fraction. ................................................................................................................................ 24
Tableau 6 : Analyse du degré Brix des différentes solutions cryoconcentrées. ..................... 27
Tableau 7 : Résultats de l’ANOVA des différences moyennes des moindres carrés des polyphénols du volet 1 et volet 2. ......................................................................................... 35
Tableau 8 : Résultats de l’ANOVA des différences moyennes des moindres carrés de la matière sèche du volet 1 et volet 2. ....................................................................................... 37
Tableau 9 : Couleur des résidus de canneberge à 10 % et 2.5% du volet 1 et 2. .................... 38
Tableau 10 : Résultats de l’ANOVA des différences moyennes des moindres carrés de b* du volet 1 et volet 2. .................................................................................................................. 39
Tableau 11 : Résultats de l’ANOVA des différences moyennes des moindres carrés de a* du volet 1 et volet 2. .................................................................................................................. 40
Tableau 12 : Résultats de l’ANOVA des différences moyennes des moindres carrés de L* du volet 1 et volet 2. .................................................................................................................. 40
x
LISTE DES FIGURES
Figure 1 : Comparaison de la qualité du jus d'abricot en fonction de la production utilisée processus. 1- jus naturel, 2- 35 g/100 g, jus cryoconcentré, 3- 35 g/100 g, jus vaporisé évaporé (Aider et de Halleux, 2008) ....................................................................................................8
Figure 2 : Procédure utilisée pour réaliser la cryoconcentration des solutions sucrées. ......... 16
Figure 3: Procédure utilisée montrant la combinaison synergique de l’extraction aqueuse combinée avec la cryoconcentration des volets 1 et 2. ........................................................... 17
Figure 4: Moyenne du temps de congélation à différentes concentrations des sucres utilisés. ............................................................................................................................................. 22
Figure 5: Temps de décongélation des fractions de chaque concentration. ........................... 26
Figure 6: Temps de décongélation des sucres en fonction de la concentration. ..................... 26
Figure 7: Concentration de la matière sèche totale par fraction décongelée. ......................... 29
Figure 8: Rapport illustrant la relation entre le traitement et la fraction décongelée. ............. 30
Figure 9: Rapport illustrant la relation entre le traitement et la concentration de chaque fraction décongelée. .............................................................................................................. 30
Figure 10: Degré Brix du mélange des solutions des sucres utilisés en mélange avec de l’acide gallique. .................................................................................................................... 31
Figure 11: Concentration des polyphénols totaux dans les solutions des sucres utilisés additionnées de l’acide gallique. ........................................................................................... 32
Figure 12: Concentration des polyphénols des résidus de canneberge des volets 1 et 2 aux concentrations des solutions sucrées de 2.5 % et 10 %. ......................................................... 33
Figure 13: Teneur de la matière sèche des résidus de canneberge lors des essais des volets 1 et 2 en utilisant des solutions de 2.5 % et 10 % (p/v). ............................................................ 35
xi
LISTE DES ANNEXES
Annexe 1 : Résultats de l’ANOVA de l’expérience factorielle en bloc complet de congélation ............................................................................................................................................. 48
Annexe 2 : Graphique de l’ANOVA des résidus studentisés pour la variable polyphénols de congélation ........................................................................................................................... 48
Annexe 3 : Résultats de l’ANOVA de l’expérience factorielle en bloc complet de décongélation ....................................................................................................................... 49
Annexe 4 : Graphique de l’ANOVA des résidus studentisés pour la variable polyphénols décongélation ....................................................................................................................... 50
Annexe 5 : Résultats de l’ANOVA de l’expérience factorielle en bloc complet du degré Brix ............................................................................................................................................. 51
Annexe 6 : Illustration de la courbe standard utilisée pour le dosage des polyphénols totaux 52
Annexe 7 : Résultats de l’ANOVA de l’expérience factorielle en bloc complet des polyphénols totaux des volets 1 et volet 2 ............................................................................. 53
Annexe 8 : Graphique de l’ANOVA des résidus studentisés pour la variable polyphénols des volets 1 et volet 2 ................................................................................................................. 53
Annexe 9 : Résultats de l’ANOVA de l’expérience factorielle en bloc complet de la matière sèche des volets 1 et 2 ........................................................................................................... 54
Annexe 10 : Graphique de l’ANOVA des résidus studentisés pour la variable matière sèche des volets 1 et 2 .................................................................................................................... 55
Annexe 11 : Résultats de l’ANOVA de l’expérience factorielle en bloc complet pour b* du volet 1 et 2 ............................................................................................................................ 56
Annexe 12 : Résultats de l’ANOVA de l’expérience factorielle en bloc complet pour a* du volet 1 et 2 ............................................................................................................................ 56
Annexe 13 : Résultats de l’ANOVA de l’expérience factorielle en bloc complet pour L* du volet 1 et 2 ............................................................................................................................ 57
xii
DÉDICACE
Je dédie ce mémoire à mes parents et ma famille
xiii
REMERCIEMENTS
Je remercie premièrement mon directeur de recherche, Dr Mohammed Aider, d’avoir cru en
moi et de me permettre de rejoindre son équipe de recherche. Je tiens également à le remercier
d’avoir disposé son temps précieux pour discuter, définir les objectifs du projet et effectuer les
corrections de ce mémoire de maîtrise.
Mes remerciements vont également à Diane Gagnon et Pascal Lavoie pour m’avoir offert une
aide technique précieuse au laboratoire. Je tiens aussi à remercier les secrétariats et bureaux
administratifs du Département de sciences des aliments, en particulier Christine Dumas et
Diane Lajoie pour la disponibilité et la rapidité des traitements des documents administratifs.
Je souhaite remercier mes collègues étudiants ainsi que mes amis pour leurs soutiens : Martin
Rico ALVARADO, Amrane DJOUAB, Jean Joseph NDOMETE DOFARA, Anja
RASAMOEL, Sylvestre Prince KIBELOLAUD MBEMBA.
Mes grands mercis vont également à ma famille, précisément à ma mère Clarisse Mireille
SIASSIA pour ton soutien financier, moral et de toujours te préoccuper de mon bien-être malgré
la distance. Mon oncle Richard Guy SONGO pour avoir cru en mes compétences depuis le pays
et de ton soutien permanent ainsi que tes conseils. Mes grands-pères : Daniel KIMBEMBE et
Jacque KIMBEMBE, mes frères et sœurs ainsi que mes tantes pour leurs soutiens et
encouragements dans les moments difficiles. Une pensée spéciale à mon père François
BANZOUZI, tes conseils m’ont permis de garder mon sang-froid devant les obstacles de la vie,
que ton âme repose en paix.
En fin, je remercie le gouvernement de mon pays, la République du Congo, et le Canada, de
leur partenariat et de m’avoir accordé la bourse d’exemption des frais de scolarité afin de
permettre une partie du financement de mes études.
1
INTRODUCTION
De nos jours, près de 8000 polyphénols ont été identifiés dans les fruits, légumes, thés
et cafés (Mehinagic & Bourles, 2011). La consommation de ces aliments est donc très bénéfique
pour la santé. En plus, c’est un enjeu de santé publique et économique, tant pour le
gouvernement, les producteurs que les transformateurs. Sur le marché, on trouve plusieurs
produits de type « suppléments alimentaires » à qui des allégations santé sont attribuées,
principalement en raison de leur teneur élevée en polyphénols. Ces derniers (polyphénols) sont
des antioxydants naturels et contribuent au maintien d’une bonne santé. Ils ont des propriétés
anti-radicalaires, anti-inflammatoires, anticancéreuses. Ils régularisent et modulent le système
immunitaire, possèdent des activités antimicrobiennes et antivirales, améliorent la vision,
procurent une fonction photo-protectrice pour la peau et réduisent les douleurs musculaires et
articulaires (Couillard et al. 2005; Weiss et al. 2005; Di Martino et al. 2006; Howell 2007; Lee
et al. 2008). En plus, différentes études mentionnent qu’ils améliorent la performance physique
et assurent une meilleure récupération après un effort physique (De Mello Andrade & Fasolo,
2013). Les polyphénols sont utilisés dans les secteurs agroalimentaire, pharmaceutique,
chimique et cosmétique. Ainsi, vu l’importance de ces molécules bioactives, plusieurs études
se sont intéressées à leurs bienfaits et à la valeur ajoutée qu’ils procurent à différents aliments.
Actuellement, les chercheurs s’intéressent beaucoup à l’extraction des polyphénols à
partir de différentes sources comme les fruits ou leurs résidus issus de différentes
transformations alimentaires. Dans l’industrie alimentaire, après extraction du jus, de grandes
quantités de résidus sont générées. Ces résidus renferment des quantités considérables de
polyphénols, car la peau des fruits est beaucoup plus riche en ces molécules que ne l’est la chair
(Gorinstein et al., 2002; Moure et al., 2001; Pinelo et al. 2006). Au Québec, la canneberge
figure parmi les fruits les plus riches en polyphénols, les plus consommés et les plus
transformés. Elles sont utilisées dans la production de jus qui sont hautement appréciés par les
consommateurs. Les données statistiques Canada montrent que 93 % des canneberges
commercialisées sont transformées en jus et autre produit alimentaire. Cependant, pour
augmenter la rentabilité du secteur de transformation des petits fruits en jus, il serait intéressant
de valoriser les résidus. Dans le cas de valorisation des résidus de canneberge, il est possible
d’en extraire les polyphénols pour les utiliser comme additifs fonctionnels ou jus secondaire.
Toutefois, du fait de la sensibilité des polyphénols à la chaleur, leur extraction devrait être
effectuée par une méthode douce et non invasive pour éviter de détruire ces molécules actives,
mais hautement sensibles. À cet effet, les méthodes thermiques, enzymatiques et modifications
2
de pH sont les plus appliquées, car elles permettent d’extraire une quantité importante de
polyphénols en libérant rapidement des composés bioactifs. Par contre, les méthodes
thermiques déstabilisent les composés phénoliques et leur capacité antioxydante naturelle
(Patras et al. 2010; Sablani et al. 2010). Quant aux méthodes enzymatique et modifications de
pH, il est rapporté dans la littérature scientifique qu’elles dégradent les anthocyanines dont le
pouvoir antioxydant est très élevé (Routray and Orsat 2011). Dans tout cas, ces méthodes
endommagent la membrane épidermique et affectent la qualité des polyphénols (Girard et al.
2001; Zorenc et al. 2017). En ce qui concerne les anthocyanes qui sont sur la peau des
canneberges, plusieurs études montrent que les anthocyanes sont sensibles à la chaleur et lors
de ces traitements thermiques il y a des pertes importantes des anthocyanes (Wilkes et al. 2013;
Brownmiller et al. 2009; Howard et al. 2010). Par ailleurs, les méthodes de concentration ont
été développées pour éliminer l’eau dans les extraits alimentaires. Bien que la méthode en
chaleur améliore l’élimination de l’eau, elle entraine la perte de composés volatils et affecte
aussi les propriétés sensorielles et fonctionnelles du produit (Lima et Nobre, 2011 ; Piccoli,
2015). À l’inverse, le mode d’opération à froid comme la cryoconcentration en bloc complet
est une méthode de congélation et de décongélation partielle de l’aliment liquide permettant de
séparer la glace et le concentré par écoulement gravitationnel. Par conséquent l’aliment obtenu
à une concentration élevée, des propriétés organoleptiques très prononcées et des valeurs
nutritives élevées (Aider and De Halleux 2008; Aider et al. 2007; Balde and Aider 2016). Pour
cela, l’extraction par la méthode de cryoconcentration sera préférable par rapport aux méthodes
traditionnelles qui, souvent, font intervenir le facteur thermique.
3
1- REVUE DE LITTERATURE
1.1. Canneberge
La canneberge (Vaccinium macrocarpon) est une plante indigène qui pousse dans les
régions nordiques de l’Amérique du Nord, de la Russie et des pays scandinaves. Selon la
dernière publication de MAPAQ sur la canneberge, la balance commerciale du Canada et du
Québec est positive depuis plusieurs années. La canneberge est l’un des fruits les plus produits
au Canada qui est le deuxième producteur de canneberges au monde après les États-Unis.
Cependant, le Québec est le premier producteur de canneberges biologiques. Selon
l’Association des producteurs de canneberge du Québec (APCQ), le nombre de producteurs de
canneberge au Québec est en constante augmentation et est passé de 40 cannebergières en 2005
à 80 cannebergières en 2017. Une étude a montré que la prévision du volume mondial de 2013
à 2018 des fruits de bleuet et de canneberge augmentera de près de 40 %, ce qui surpassera la
barre du million de tonnes en 2018 (Euromonitor, 2014). En 2017, Statistique Canada a rapporté
une hausse de la production par rapport à 2016. La canneberge a enregistré un volume de 8,5 %
pour se chiffrer à 158 817 tonnes, dont 65,2 % sont produits au Québec. Ces chiffres montrent
l’importance économique de ce secteur et le potentiel à générer de grandes quantités de résidus
une fois les fruits transformés en jus. En effet, d’après les données de Statistiques Canada, 93 %
des canneberges commercialisées sont transformées en jus, confitures, purées, produis séchés
ou congelés, et qu’uniquement 7 % qui est consommé à l’état frais. Les transformateurs,
producteurs et chercheurs continuent de parler des bienfaits de la canneberge du point de vue
économique, pharmaceutique et cosmétique. En effet, la composition chimique de la
canneberge fraîche renferme 85 % d’eau, 3,7 % de glucides, 0,27 % de composés phénoliques
(0,05 % de flavonoïdes, 0,10 % d’anthocyanosides et 0,12 % de proanthocyanidols) et 0,01 %
de vitamines.
La couleur rouge des baies provient des anthocyanosides et les flavonols libres ou sous
forme hétérosidique (Allais ,2009). Ce sont ces molécules actives qui confèrent à la canneberge
des propriétés antioxydantes et anti-inflammatoires (Couillard et al. 2005), ainsi qu’une
capacité d’inhibition du développement de certaines cellules cancéreuses (Boivin et al. 2007).
Elles contribuent aussi à la prévention des infections urinaires (Di Martino et al. 2006; Howell
2007), possèdent des propriétés antidiabétiques (Lee et al. 2008), antibiotiques et antiviraux qui
ont été démontrées par plusieurs études (Weiss et al. 2005). En se basant sur la définition de
Santé Canada sur l’aliment fonctionnel, la canneberge et ses dérivés sont des
4
aliments/ingrédients qui s’inscrivent adéquatement dans cette catégorie d’aliments. En effet, la
définition d’un aliment fonctionnel stipule qu’il s’agit d’« un aliment fonctionnel est semblable
en apparence à un aliment conventionnel. Il fait de l’alimentation normale et il a été démontré
qu’il procure, au-delà des fonctions nutritionnelles de base, des bienfaits physiologiques
précisés par la documentation scientifique et qu’il réduit le risque de maladies chroniques ».
C’est dans cette perspective que la canneberge est aussi considérée comme aliment fonctionnel.
À la lumière de ce qui précède, la canneberge se classe parmi les meilleurs fruits connus de nos
jours en ce qui a trait à la valeur fonctionnelle (Sun et al. 2002; Vinson et al. 2008; Heinonen
2007). Le jus de canneberge est très vanté pour ces propriétés antioxydantes et ses bienfaits sur
la santé humaine. En effet, une étude a montré que le jus de canneberge chez les blessés
médullaires a un effet positif sur la prévention du biofilm bactérien (Reid et al. 2001).
Cependant, les conséquences de cette prévention ne sont pas indiquées. Au-delà du jus de la
première transformation de canneberge, il est possible de produire un second jus à partir des
résidus de canneberges. C’est donc dans cette optique d’idée que nous allons produire un jus
secondaire à partir des résidus de canneberges.
1.3. Résidus de petits fruits
Le mot résidu ou déchet ou encore Marc est défini comme une matière qui subsiste après
une opération physique ou chimique, une transformation industrielle ou une fabrication, en
particulier, après l’extraction de produits de plus grande valeur. Les industries agroalimentaires
pressent le fruit de canneberge afin d’obtenir le jus de canneberge tout en générant des résidus
composés de pulpe et de chair. D’une part, le jus de canneberge est reconnu pour son pouvoir
antioxydant. D’autre part, les résidus de canneberge sont souvent valorisés en produits dérivés
comme aliments séchés ou congelés à base de canneberge, aliments de bétail et en bioénergie
(Grigora, 2013; Martin, Landry, and Laforest, 2014). Cependant, les résidus constitués de la
peau et des pépins sont également connus pour leur valeur nutritionnelle intéressante en
alimentation fonctionnelle. En effet, plusieurs études montrent que la peau des fruits a une
teneur élevée en polyphénols. Le Tableau 1 montre qu’il y a plus de polyphénols dans la peau
de différents petits fruits, dont la canneberge, que dans la chair (Gorinstein et al. 2002).
5
Tableau 1 : Teneur en polyphénols totaux de différents fruits (Gorinstein et al. 2002)
Pomme (g/kg fruit frais) Poire (g/kg fruit frais) Pêche (g/kg fruit frais)
Chair 6.9 2.1 2.4
Peau 11.1 4.5 4.7
Comme l’illustre le Tableau 1, les fruits lient une grande partie de polyphénols aux protéines
et aux polysaccharides des parois, précisément au niveau des graines et de la peau, mais en
faible partie au niveau de la pulpe du fruit (Pinelo et al. 2006). Ainsi, les polyphénols de la
canneberge peuvent être classés en deux catégories. Certains sont liés aux non-parois cellulaires
(noyau et vacuole) et les autres aux parois cellulaires (peau). La peau de la canneberge est riche
en composés phénoliques et pigments (Taruscio et al. 2004; Pinelo et al. 2006), ce qui en fait
que les résidus de canneberges peuvent être utilisés pour l’extraction d’un jus secondaire riche
en polyphénols.
1.4. Polyphénols
Les polyphénols sont les antioxydants les plus abondants dans notre alimentation et plus
de 8000 polyphénols sont répertoriés. La structure chimique de ces composés phénotypiques
varie selon leur source et leur structure chimique. Les acides phénoliques sont les principaux
polyphénols présents dans les fruits (Mehinagic and Bourles, 2011). Le plus connu est
l’anthocyane qui est à l’origine de la couleur rouge-orangé et bleu pourpre. Il se situe dans la
vacuole des cellules et est soluble dans l’eau. Il est principalement localisé en quantité assez
importante dans les cellules des couches extérieures telles que l’épiderme (Clifford 2000).
Ainsi, il est abondant dans les résidus dont la grande partie est représentée par la pulpe et la
chair qui reste suite au pressage du fruit pour l’extraction du jus.
Les anthocyanosides ou anthocyanes existent sous forme d’hétéroside dans les fruits. Ils
sont formés d’un ose, du groupement acyle et d’une molécule non glucidique (anthocyanidol =
flavonoïdes). Actuellement, plus de 539 anthocyanosides ont été identifiés (Gould et al. 2008).
La structure des anthocyanosides montre qu’ils contiennent des sucres (oses). Ces derniers
peuvent être des monosaccharides comme le glucose, le galactose et le rhamnose, des
diholosides comme la rutinose composée de glucose + xyloglucose ou rhamnose, ou de
triholosides (Bruneton 2009). L’anthocyanoside est présent dans l’épiderme de la canneberge
sous forme d’hétérosides et est à l’origine de sa variation de couleur. Les oses qui composent
6
ces hétérosides sont le glucose, le fructose et le saccharose (Arnal et al. 2008; Ryu et al. 2016;
da Conceição Santos et al. 2018). Le mélange de saccharose, fructose et glucose équivaut à la
teneur en sucre du fruit mûr. Il varie en fonction de la maturité du fruit (Giusti and Jing 2007).
Ces oses se retrouvent à l’état libre dans les fruits (canneberge) ou à l’état combiné sous forme
de disaccharides (Bruneton 2009). Les caractéristiques des anthocyanosides comme le fort
pouvoir colorant, la non-toxicité et la solubilité en milieu aqueux permettent de remplacer les
colorants synthétiques et leur activité antioxydante pourrait être bénéfique pour la santé
humaine (De Mello Andrade and Fasolo 2013). Cependant, la canneberge a des teneurs très
variées en polyphénols, comme on peut le constater dans le Tableau 2.
Tableau 2 : Polyphénols contenus dans la canneberge (De Mello Andrade and Fasolo 2013)
Par 100 g de matière sèche Canneberge Auteurs
Composés phénoliques totaux 1720 mg (Prior et al. 1998; Prior et
al. 2001)
Anthocyanes 360 mg (Prior et al. 2001)
Flavonols 15,7 – 26,3 mg (Prior et al. 2001)
Proanthocyanidines 0,23 mg (Prior et al. 2001)
Matière sèche 17 µg/g (Prior et al. 2001)
En plus, la canneberge renferme 570 mg/100 g (de fruit frais) d’acides phénoliques;
dont 474 mg/100 g d’acide benzoïque. Plus de 54 % de ces acides seraient conjugués, ce qui
explique la forme libre qui est minoritaire et que l’on obtient un meilleur rendement d’extraction
après hydrolyse (Zuo et al. 2002). L’anthocyane de la canneberge varie entre 19 à 63 mg
cyanidine 3-galactoside/100 g de poids frais (Wang and Stretch 2001) et de 31 mg cyanidine 3-
glucoside/100 g de fruit frais (Taruscio et al. 2004).
L’extraction des polyphénols à partir de fruits ou de résidus est réalisée par différentes
méthodes. Cependant, le choix d’une méthode dépend de l’application finale de l’extrait,
stabilité et réactivité du produit, ainsi que de sa stockabilité. Les méthodes les plus appliquées
en industrie sont les méthodes thermiques, enzymatiques et modifications de pH. Certaines
méthodes ont des impacts du point de vue de la qualité et/ou quantité des composés phénoliques
obtenus. La méthode traditionnelle la plus utilisée est le traitement thermique en phase aqueuse.
Cette dernière permet d’extraire une quantité considérable des polyphénols. En 2008, Colin
Henrion (2008) applique la cuisson afin d’extraire les polyphénols des pommes à 85 °C durant
7
15 minutes. Les auteurs ont observé une augmentation moyenne de 50 % de la teneur en
polyphénols par rapport à ce qui est obtenu à température ambiante. Lors de la pasteurisation à
90 °C pendant cinq minutes, une réduction de 4,2 % de la teneur en polyphénols a été observée.
En 2013, Fournier-Gosselin (2013), a utilisé l’évaporation sous vide pour obtenir des extraits
de canneberge et de bleuet. Les résultats obtenus montrent qu’entre 55 et 75 °C pendant 30
minutes (avec un degré Brix de 30 %), les polyphénols étaient peu affectés par le traitement
thermique. Cependant, les procyanidines montrent des signes de détérioration avec une
augmentation de la température d’évaporation. Pour améliorer l’impact des méthodes basées
sur l’application de la chaleur sur la qualité des produits nutraceutiques sensibles à la chaleur,
en 2008, Corrales et ses collaborateurs ont appliqué la haute pression hydrostatique et un champ
électrique pulsé sur des sous-produits du raisin. Les résultats ont montré une faisabilité et une
sélectivité à la fin de l’extraction puis une augmentation des anthocyanes de plus de 50 %. Ces
méthodes thermiques sont avantageuses, car ils réduisent le temps d’extraction et la quantité de
solvant. Mais ces traitements thermiques qui permettent de libérer rapidement des composés
bioactifs déstabilisent les composés phénoliques et leur capacité oxydative naturelle (Patras et
al. 2010; Sablani et al. 2010). En ce qui concerne les anthocyanes qui sont principalement
contenus dans la peau des canneberges, plusieurs études montrent que les anthocyanes sont
sensibles à la chaleur et lors de traitements thermiques, il y a des pertes importantes des
anthocyanes (Wilkes et al. 2013; Brownmiller et al. 2009; Howard et al. 2010). Les méthodes
enzymatiques et modifications de pH sont plus utilisées pour estimer les anthocyanes totales
dans les fruits. Cependant, ces méthodes dégradent les anthocyanines (Routray and Orsat 2011).
Elles endommagent la membrane épidermique et affectent la qualité des polyphénols (Girard
et al. 2001; Zorenc et al. 2017). En dehors des procédés thermiques, enzymatiques et
modifications de pH, le procédé à froid comme la cryoconcentration peut être une alternative
prometteuse pour produire un jus secondaire à base de petits fruits comme la canneberge qui
serait riche en antioxydants et autres éléments sensibles à la chaleur comme les polyphénols,
certaines vitamines et arômes hautement volatils (Aider and De Halleux 2008).
1.6. Cryoconcentration
La cryoconcentration est un procédé qui permet de créer des fractions cristallisées d’un
solvant (par exemple de l’eau) en diminuant la température, ce qui permet d’obtenir une
solution plus concentrée que celle de départ. Elle est principalement utilisée dans le traitement
des liquides comme les jus, le lait, le café, le thé et le lactosérum. Cette technique est utilisée
en industrie alimentaire afin de concentrer divers aliments liquides et protéger les composés
8
sensibles au traitement thermique comme les vitamines, les arômes hautement volatils, les
protéines thermosensibles et les polyphénols (Aider et al. 2007; Berenhauser et al. 2017; Aider
and De Halleux 2008; Schwartzberg 1990). Elle permet également d’obtenir un extrait très
proche du produit original en termes de propriétés organoleptiques. La Figure 1 montre une
comparaison de la teneur en acide ascorbique et d’arômes naturels des jus d’abricot ayant un
degré Brix de 35 g/100 g obtenus par cryoconcentration comparée à du jus obtenu par
évaporation sous vide. Les résultats montrent que la cryoconcentration donne de meilleures
caractéristiques des concentrés en ce qui a trait à l’arôme total et à l’acide ascorbique du jus
d’abricot en comparaison avec le produit initial. Deux températures de congélation de -10 ±1 °C
et -20 ±1 °C étaient considérées lors de cette étude. Ceci est évident, car en utilisant une
température inférieure à zéro pour concentrer le jus, aucune altération n’a lieu. Ainsi, les
composés aromatiques ont été très bien conservés dans le jus obtenu par cryoconcentration
(Aider et de Halleux, 2008).
Figure 1 : Comparaison de la qualité du jus d'abricot en fonction de la production utilisée
processus. 1- jus naturel, 2- 35 g/100 g, jus cryoconcentré, 3- 35 g/100 g, jus vaporisé évaporé
(Aider et de Halleux, 2008)
9
La température utilisée lors de la cryoconcentration est un paramètre important pour la
cristallisation du solvant (eau pure), du soluté et de la concentration finale du jus. En effet, la
technique de la cryoconcentration est appliquée en refroidissant la solution en dessous du point
eutectique. À cette température (point eutectique), les constituants cristallisent. Cependant, il
faut tenir compte que l’atteinte du point eutectique représente une limite technologique pour la
cryoconcentration. Par exemple, lors de la congélation d’une solution aqueuse composée
d’électrolytes, une séparation de l’eau pure sous forme de glace et du sel est possible, car le
processus est proche de son point eutectique (Aider et de Halleux, 2009).
1.6.1. Type de cryoconcentration
Trois méthodes d’application de la cryoconcentration sont souvent utilisées :
cristallisation en suspension, cristallisation progressive et cristallisation bloc complet ou partiel.
Premièrement, la cryoconcentration par suspension est une technique qui produit
plusieurs petites particules de glace de taille relativement homogène et qui sont maintenues en
suspension de la solution mère par des moyens physiques comme l’agitation. Cette méthode
consiste à cristalliser, faire grossir et séparer les cristaux de glace par centrifugation ou la
filtration. En plus, certaines études ont déterminé les effets de l’inactivation par la chaleur des
enzymes et les effets de la teneur en pulpe sur la qualité de jus d’orange cryoconcentré en
utilisant la cryoconcentration par cristallisation en suspension (Braddock and Marcy 1985;
Sánchez et al. 2009). Les résultats ont montré qu’il y avait peu de différences par rapport aux
procédures normales de récupération du jus pour la cryoconcentration. Une réduction
considérable de la pulpe dans le jus a été constatée. Une étude a rapporté une évaluation de la
qualité du jus de poire clarifié à 10° Bx pendant le stockage à la réfrigération par évaporation
sous vide, osmose inverse et cryoconcentration par cristallisation en suspension. Les résultats
ont montré qu’après 10 jours de stockage, il n’y avait pas de différences significatives dans le
brunissement et la turbidité du jus. Cependant, les jus obtenus par osmose inverse et
cryoconcentration ont montré une qualité sensorielle identique et meilleure au jus obtenu par
évaporation sous vide. La méthode de la cryoconcentration par cristallisation en suspension est
efficace du point de vue qualitatif. Toutefois, cette technique sépare difficilement les cristaux
de glace du concentré en raison de la grande surface. De plus, elle consomme environ 30 %
d’énergie de plus par rapport aux deux autres méthodes. Ainsi, selon cette étude, la méthode de
cryoconcentration par cristallisation en suspension est considérée parmi étant une méthode
coûteuse (Pradistsuwana et al. 2003).
10
Deuxièmement, la cryoconcentration par congélation progressive est un processus basé
sur la production progressive des cristaux de glace à la surface d’un échangeur de chaleur
(souvent horizontale) afin d’obtenir une structure de glace monocristalline et très pauvre en
solutés. Cette méthode se distingue de la cryoconcentration par cristallisation en suspension par
la formation d’un seul cristal de glace. De plus, la séparation entre le cristal de glace et la
solution mère est très facile par rapport à la cryoconcentration par cristallisation en suspension
(Miyawaki et al. 1998; Miyawaki et al. 2005). Nazir et Farid (2008) ont appliqué la
cryoconcentration par cristallisation progressive à la pulpe de la pomme (Rubus glaucus Benth)
pour étudier ses effets sur la composition et la concentration des composés volatiles libres. Les
résultats de cette étude ont montré que la couleur de la pulpe a été conservée pendant la
cryoconcentration et les composés aromatiques ont été intensifiés. Le système de concentration
par congélation progressive est très simple et à un coût inférieur par rapport à la concentration
par cristallisation en suspension. La glace produite a une grande pureté, mais une productivité
plus faible que la concentration par la méthode basée sur la cristallisation en suspension
(Samsuri et al. 2016). Aussi, il a été rapporté que la cryoconcentration par congélation
progressive améliore la productivité de la méthode et la qualité des produits obtenus par rapport
à la concentration par cristallisation en suspension, mais que son efficacité reste toutefois
inférieure à la cryoconcentration en suspension (Gu et al. 2008).
Troisièmement, la cryoconcentration par congélation en bloc complet ou partiel est une
technique dans laquelle la solution à concentrer est congelée puis décongelée (complètement
ou partiellement) afin de récupérer les fractions concentrées (Nakagawa et al. 2009).
Actuellement, cette technique est considérée comme étant la plus efficace sur le plan qualitatif,
quantitatif et énergétique. En effet, dans certaines conditions, elle permet d’atteindre une
efficacité de plus de 90 %. Cela est possible en effectuant plusieurs cycles de cryoconcentration
successifs du produit selon le principe de concentration en cascade. Plusieurs études ont déjà
confirmé l’efficacité de cette technique et l’étude de Aider et al. (2007) a montré l’évolution de
la matière sèche totale du lactosérum du fromage entier cryoconcentré en fonction du cycle de
cryoconcentration. La teneur de la matière sèche totale du lactosérum initial était d’environ
6,93 ± 0,35 % (p/p). Les résultats de cette étude montrent une augmentation drastique de la
matière sèche totale durant les deux premiers cycles de cryoconcentration. La quantité de
matière sèche du lactosérum a augmenté pendant les quatre premiers cycles, respectivement, à
14,54 ± 0,54 % (p/p), 27,87 ± 0,46 % (p/p), 30,17 ± 0,25 % (p/p) et 34,20 ± 0,47 % (p/p). La
teneur en matière sèche totale a atteint environ 35 % (p/p) au cinquième cycle. Ces résultats ont
également montré qu’entre le quatrième et le cinquième cycle de cryoconcentration, il n’y a pas
11
de différence significative. Dans une autre étude, Aider et de Halleux (2008) ont montré qu’à
partir des trois cycles dans un processus de cryoconcentration de jus d’abricot et de cerise, la
teneur en matière sèche totale a augmenté de 14,50 ± 1,12 g/100 g à 35,50 ± 2,09 g/100 g pour
le jus d’abricot et de 15,50 ± 1,26 g/100 g à 45,50 ± 2,47 g/100 g pour le jus de cerise. Balde et
Aider (2016) ont montré également qu’avec 9,24 % ± 0,01 % de matière sèche initiale du lait
écrémé, une augmentation est possible en effectuant trois cycles de cryoconcentration en
cascade. Les résultats obtenus avec trois cycles de cryoconcentration ont permis d’augmenter
la teneur en matière sèche totale à 14,73 % ± 0,03 %, 21,36 % ± 0,04 % et 25,12 % ± 0,12 %,
aux cycles 1, 2 et 3, respectivement. Ce procédé a également modifié la taille des micelles de
caséine du lait cryoconcentré vers des valeurs plus basses, ce qui est très important pour la
stabilité du produit durant l’entreposage à froid. La couleur et l’écoulement du lait ont été
également affectés par la cryoconcentration. La couleur a été améliorée de façon très
significative alors que l’écoulement était newtonien au début et passait à un écoulement non-
newtonien après quelques semaines d’entreposage. Abondant dans le même sens, Berenhauser
et al. (2017) ont montré que la deuxième phase de la cryoconcentration à une meilleure
performance avec un facteur de 180,48 % de lait maternel et 72 % de la rétention des solides
totaux (Berenhauser et al. 2017).
Suite à ces informations présentées en haut par rapport aux différentes approches sur
lesquelles la cryoconcentration est basée, il nous paraît que la cryoconcentration par congélation
en bloc complet serait la technique la plus efficace pour obtenir une plus grande quantité de
matière soluble avec une meilleure qualité du produit à partir d’un jus secondaire extrait des
résidus de petits fruits conne la canneberge qui fait l’objet du présent projet de maîtrise. En
plus, l’utilisation de la cryoconcentration selon le principe en cascade combinée à la chaleur
latente de cristallisation de l’eau, qui est nettement plus basse que la chaleur latente de
vaporisation, permettrait la réalisation du procédé de concentration de ce jus secondaire par
cryoconcentration tout en réalisant une efficacité énergétique hautement importante. En effet,
cela serait possible grâce à l’application de forces passives comme la congélation
gravitationnelle. En effet, la conception en cascade permet de récupérer une partie importante
de la chaleur suite à la cristallisation de l’eau, ce qui permettrait de réduire le gradient de
température entre l’évaporation et le réfrigérant (Thijssen 1970). Par ailleurs, une étude réalisée
par Thijssen et Van Der Malen (1981) sur la concentration du vin par cryoconcentration a
démontré que la consommation d’énergie de la réfrigération à -10 °C était passée de
45 kWh/418 103 kJ à 33 et à 30 kWh/418 103 kJ lors des 2e, 3e, et 4e cycles. À la température
de -35 °C, la quantité d’énergie réelle liée à la cryoconcentration du vin était passée de
12
70 kWh/418 103 kJ à 55 kWh/418 103 kJ pour les étapes 3 et 4 de cryoconcentration. À cet
égard, la cryoconcentration semble offrir plusieurs avantages par rapport aux techniques basées
sur l’évaporation thermique assistée par l’application du vacuum (Thijssen and Van Der Malen
1981).
Sur le plan conceptuel, la cryoconcentration par congélation en bloc complet consiste à
abaisser la température de la solution aqueuse (par exemple du jus) en dessous de son point de
congélation, laquelle solution est décongelée sous l’effet de la gravitation ou qui peut être
assistée par vacuum ou par chauffage diélectrique en utilisant des microondes. On obtient à la
fin du processus une fraction concentrée et une fraction de glace avec un minimum de rétention
de solutés (Aider and De Halleux 2008). Toutefois, la vitesse de congélation a un rôle important
lors de ces processus, car elle peut diminuer la concentration des polyphénols. Cependant, dans
le cas de tissus végétaux, certaines études rapportent que les opérations de congélation et de
décongélation perturbent la structure cellulaire par la formation de cristaux de glace de grandes
tailles lors d’une congélation lente, ce qui pourrait être bénéfique dans le cas où la
cryoconcentration est appliquée à la pulpe. En effet, la rupture du tissu végétal par les gros
cristaux de glace pourrait agir comme un facteur qui intensifie l’expulsion des solutés vers la
solution environnante. Cependant, il faut éviter l’exposition de la solution à l’oxygène qui
pourrait favoriser certaines réactions d’oxydation des polyphénols. Ainsi, Murata et al. (1995)
ont montré une perte de 40 et 60 % des polyphénols entre les jus de pomme Fuji frais et oxydés
avec une congélation lente. Berenhauser et al. (2017) confirment lors d’une étude réalisée sur
l’impact de la cryoconcentration du lait maternel que les gros cristaux de glace produits une
utilisant de la congélation lente contiennent plus d’impuretés et de solides que ceux produits
par un processus de congélation rapide qui favorise la formation de fins cristaux. Il est donc
préférable que la vitesse de congélation soit rapide pour obtenir la formation des petits cristaux
afin de libérer une plus grande quantité de polyphénols vers la solution environnante. Ainsi,
appliquée aux résidus de canneberge, cette approche permettrait la production de jus secondaire
hautement riche en polyphénols, ce qui en fera un jus fonctionnel qui pourrait trouver
différentes applications dans l’alimentation fonctionnelle.
13
2- HYPOTHÈSE ET OBJECTIFE
2.1. Hypothèses de recherche
Compte tenu que la cryoconcentration permet de produire des solutions avec une teneur plus
élevée de matière sèche totale soluble que la solution de départ ;
Compte tenu que les polyphénols pourraient avoir plus d’affinité avec les sucres
comparativement avec l’eau ;
Compte tenu que les résidus issus du pressage des fruits de canneberge en vue d’en faire du jus
contiennent des teneurs élevées en matière sèche totale, incluant les sucres solubles et les
polyphénols ;
Alors, il est possible de produire un jus secondaire fonctionnel riche en polyphénols par la
synergie de l’extraction liquide-solide à partir de résidus de canneberge et de la technologie de
cryoconcentration selon l’effet cascade.
2.2. Objectif principal
L’objectif principal de ce projet de recherche consiste à étudier l’effet combiné de l’extraction
aqueuse à partir de résidus de canneberge et de la cryoconcentration sur la composition d’un
jus secondaire issu de la valorisation des résidus de canneberge.
2.3. Objectifs spécifiques
Dans le but de confirmer l’hypothèse de recherche et d’atteindre l’objectif principal de ce projet
de recherche, les objectifs spécifiques suivants ont été mis à l’étude :
1. Étudier la cryoconcentration de solutions modèles de sucres typiques de la canneberge
(sucrose, fructose et glucose), en solutions pures, en mélanges à des proportions
semblables à celles du jus de canneberge, ainsi que combinées avec un polyphénol
modèle (acide gallique).
2. Étudier l’extraction aqueuse de la matière sèche soluble à partir de résidus de
canneberge et évaluer l’impact de la combinaison de cette extraction avec la
cryoconcentration sur la composition du jus secondaire résultant.
14
3- MATÉRIEL ET MÉTHODES
3-1- Matériel
3-1-1- Matière première
Le glucose et le fructose utilisés sont de grade analytique et sont obtenus chez Sigma-Aldrich
(St-Louis, MA, USA). Le sucrose a été acheté au supermarché de la ville de Québec (Lantic,
Montréal, Canada). Un mélange des trois sucre (typique pour un jus de canneberge d’une
concentration de 5 % aux proportions fructose/glucose/sucrose de 2/2 /1 a été également utilisé
(American Institute of Baking Technical Bulletin 2000 ; Thomas, 2003). Les résidus de
canneberge ont été produits au laboratoire suite à l’extraction de jus par pressage. Les résidus
ont été ensuite stockés dans un congélateur à une température de -20 ± 2 °C et ont été utilisés
tout au long de ce projet.
3-1-2- Instruments et réactifs de laboratoire
� Balance de précision de poids maximum 220 g, erreur de 0.0001 g ;
� Congélateur ;
� Thermocouple, Ibutton (puce d’enregistrement de température) lors de la congélation ;
� Centrifugeuse ;
� Réfractomètre ;
� Bouteilles en plastiques polystyrène ;
� Réactif de Folin-Ciocalteu ;
� Acide gallique ;
� Matériel courant du laboratoire.
� Variables indépendantes
� Type de matière première : résidus de canneberge, sucrose, fructose et glucose ;
� Température ambiante d’extraction ;
� Température de congélation de l’extrait : -20 °C ;
� Temps de congélation 24 h ;
� Volume du ratio eau-sucre.
� Variables dépendantes
� Concentration des polyphénols totaux ;
� Concentration des sucres totaux ;
� Concentration de la matière sèche totale ;
� Rendement de l’extraction (total et spécifique).
15
3-2- Méthodes
3-2-1. Cryoconcentration de solutions modèles de sucrose, fructose et glucose, seules et
combinées avec l’acide gallique
Différentes solutions modèles ont été préparées afin d’étudier le comportement des
sucres (sucrose, glucose, fructose et leurs mélanges), seuls et combinés, lors de la congélation
et de la décongélation de la solution aqueuse (Figure 2). Le procédé de la cryoconcentration en
bloc complet a été réalisé en appliquant le principe en cascade, tel que rapporté dans l’étude de
Aider et al. (2007) et Blade et Aider. (2016) (Aider et al. 2007; Balde and Aider 2016). À cet
effet, un volume de 900 ml de solution aqueuse des sucres testés a été préparé à différentes
concentrations (2,5 ; 5 ; 7.5 et 10 % p/v) et les solutions ont été congelées dans des bouteilles
de plastique en polystyrène de 1000 ml de volume et 7 cm de diamètre. La congélation a été
réalisée dans un congélateur semi-industriel à une température de -20 ± 2 °C. Avant la
congélation, un thermocouple a été placé au centre de l’échantillon pour enregistrer l’évolution
de la température durant le processus de congélation. Après avoir atteint la température de -20
± 2 °C au cœur du produit, la décongélation a été réalisée à température ambiante (20 ± 1 °C)
de l’extérieur de la paroi vers l’intérieur du produit à l’aide de l’écoulement gravitationnel de
la fraction concentrée (soluté). Un tiers du volume initial (300 ml) a été décongelé en premier
lieu et cette fraction est dénommée comme (Fraction décongelée # 1). Ce liquide décongelé
constituait le concentré de la première fraction de cryoconcentration. Cette fraction a été
recueillie pour des analyses de cinétique et de composition quantitative. Le reste de la solution
(600 ml) a été utilisé comme solution d’alimentation de la deuxième fraction de
cryoconcentration. La même procédure a été répétée comme à la première fraction et la fraction
décongelée (cryoconcentré) est dénommée sous le nom de (Fraction décongelée # 2). À la fin
de la deuxième fraction de cryoconcentration, un volume de 300 ml a été également recueilli
en appliquant la même approche que celle utilisée pour la première fraction décongelée. Le
reste de la solution (300 ml) a été utilisé comme solution d’alimentation de la troisième fraction
de cryoconcentration. En somme, trois fractions ont été récupérées, dont la troisième est la glace
résiduelle ((Fraction décongelée # 3). De plus, le thermocouple a été retiré puis connecté à
l’ordinateur afin de faire une lecture graphique des valeurs enregistrées de la température en
fonction du temps de résidence de la solution sucrée dans le congélateur et durant la phase de
décongélation.
16
Figure 2 : Procédure utilisée pour réaliser la cryoconcentration des solutions sucrées.
17
3-2-2- Extraction aqueuse des résidus de canneberge et l’impact de la cryoconcentration
sur le jus secondaire résultant
Figure 3: Procédure utilisée montrant la combinaison synergique de l’extraction aqueuse
combinée avec la cryoconcentration des volets 1 et 2.
18
Afin d’extraire les composés phénoliques des résidus étudiés, deux volets seront pris en compte.
La Figure 3 montre la différence entre les deux volets. La figure ci-dessus montre la
combinaison entre la méthode d’extraction et la cryoconcentration des volets 1 et 2. D’une part,
le volet 1 les résidus de canneberge du laboratoire de concentration 2,5 % et 10 % sont extraits
à la vitesse de rotation 700 rpm, centrifugés à la vitesse de 8000 RCF (xg) pendant 30 min puis
congelés à -20 ±2 °C. D’autre part, le volet 2 diffère du volet 1 par un broyage des résidus de
canneberge avant l’extraction à une vitesse de rotation 700 rpm. Ces deux volets subiront la
procédure de cryoconcentration en bloc complète selon (Aider et al. 2007; Balde and Aider
2016). La méthode sera répétée trois fois pour chaque volet afin d’affirmer les résultats obtenus
de la technique.
3-2-3. Caractérisation des extraits et calcul des rendements d’extraction
Afin de déterminer l’efficacité de la méthode de la synergie de l’extraction et cryoconcentration,
la quantité totale des polyphénols sera déterminée par la méthode Folin-Ciocalteu qui permet
de calculer la concentration en polyphénols totaux (Nurmi et al., 1996). Une absorbance de
760 nm a été mesurée. La courbe standard d’acide gallique (10, 20, 40, 80, 100 µg/mL) est
exprimée en grammes équivalents acides (GAE) par gramme d’échantillon sec, D’où l’équation
est :
Y= 3,0672 X + 0,061 8 ; R² = 0,9976 (éq.1)
Avec :
Y= Absorbance ;
X= Concentration
La progression de la concentration en sucre obtenue sera déterminée par réfractométrie en
fonction de chaque fraction. La matière sèche totale de chaque fraction est déterminée par la
méthode AOAC Official Method 920 151. S’agissant de la couleur, un colorimètre sera utilisé.
Dans le but, de déterminer la couleur a utilisant les grandeurs suivantes :
• L* pour la clarté entre 0 pour le noir et 100 pour le blanc ;
• a* pour la valeur vert (-) et rouge (+) ;
• b* pour la valeur bleu (-) et jaune (+).
19
3-2-4. Analyses statistiques
Le plan expérimental factoriel en bloc complet a été utilisé pour les objectifs 1 et 2. Le premier
objectif, quatre traitements (sucrose, fructose, glucose et mélange des sucres), quatre
concentrations (2,5 %, 5 %, 7,5 % et 10 %) et trois fractions cryoconcentrées ont été étudiées.
Chaque traitement a été répété trois fois pour un total de 144 échantillons. Le deuxième objectif,
deux traitements (volet 1 et volet 2), deux concentrations (2,5 % et 10 %), trois fractions plus
une fraction initiale ont été étudiés. Chaque traitement a été répété trois fois pour un total de 48
échantillons. L’analyse statistique a été effectuée en utilisant le logiciel SAS-
University version7.
20
4. RÉSULTATS ET DISCUSSION
4-1.1 Temps de congélation des sucres à diffèrent concentration
Le Tableau 3 montre que les résultats de la moyenne du temps de congélation et la température
des traitements à différentes concentrations des solutions sucrées sont significatifs. Les
concentrations ne sont pas significatives au temps de congélation et à la température au seuil
de 1 %. Chaque concentration a son temps de congélation. Le Tableau 3 ci-dessus illustre la
différence du temps à chaque concentration. Le temps de congélation du fructose, glucose,
sucrose et mélange à la concentration 2,5 % sont respectivement de 1005 ; 1018 ; 976.67 ;
970 minutes. À la concentration de 5 %, le temps de congélation de fructose, glucose, mélange
et sucrose est de 1038,33 ; 1056.67 ; 945 et 971,67 minutes respectivement. Celle de 7,5 % le
temps de congélation est de 1060 ; 1058.33 ; 923.33 et 938,33 minutes pour le fructose, glucose,
mélange et sucrose respectivement. Enfin, le temps de congélation du fructose, glucose,
mélange et du sucrose à la concentration 10 % sont de respectivement 1030 ; 1051.67 ; 973.33 ;
926.67 minutes. Le Tableau 4 montre qu’il y a une différence significative entre les sucres au
seuil de 1 %. Comme on peut le constater sur la Figure 3, le temps de congélation du mélange
des sucres est court par rapport au temps de congélation du sucrose. Ce dernier est plus court
que celui du glucose et fructose à -20 ±2 °C. Ceci est dû au poids moléculaire de chaque solution
de sucre qui est affecté par la température de congélation, ce qui signifie que le point de
congélation d’une solution composée est inférieur au point de congélation d’une solution
simple. C’est dans ce même sens, que Raventos et al. (2007) ont également montré dans une
étude que la température de congélation d’une solution affecte la présence des solutés à faible
fraction molaire que celle de fraction molaire forte. Ainsi, le point de congélation des solutions
du glucose et du fructose est très inférieur au point de congélation du saccharose (Raventós et
al. 2007).
21
Tableau 3 : Moyenne du temps de congélation et température à différentes concentrations.
Traitement Concentration (%)
Moyenne Temps de
Congélation (min) Moyenne TEMP (°C)
Fructose
2.5 1005.00 -20.23
5.0 1038.33 -21.94
7.5 1060.00 -20.76
10.0 1030.00 -20.51
Glucose
2.5 1018.33 -21.83
5.0 1056.67 -20.95
7.5 1058.33 -21.41
10.0 1051.67 -20.49
Sucrose
2.5 976.67 -20.05
5.0 971.67 -20.96
7.5 938.33 -19.90
10.0 926.67 -19.49
Mélange*
2.5 970.00 -20.47
5.0 945.00 -20.68
7.5 923.33 -21.56
10.0 973.33 -19.60
Mélange* : Composé de : 2% glucose, 2% fructose et 1% sucrose.
22
Trt : Traitement ; C : Concentration ; TC : Temps de congélation ; me : Mélange (composé de : 2% glucose, 2%
fructose et 1% sucrose) ; Fr : fructose ; Gl : Glucose ; Su : Sucrose.
Figure 4: Moyenne du temps de congélation à différentes concentrations des sucres utilisés.
23
Tableau 4 : Résultats de l’ANOVA des différences moyennes des moindres carrés du temps
de congélation.
Differences of Least Squares Means
Effect Trt C Trt C Estimate
Standar
d
Error DF t Value Pr > |t|
Trt*C Fr 2.5 Gl 2.5 -13.3333 69.9355 32 -0.19 0.8500
Trt*C Fr 2.5 Su 2.5 28.3333 62.9098 32 0.45 0.6555
Trt*C Fr 2.5 me 2.5 35.0000 53.5023 32 0.65 0.5177
Trt*C Fr 5.0 Gl 5.0 -18.3333 69.9355 32 -0.26 0.7949
Trt*C Fr 5.0 Su 5.0 66.6667 62.9098 32 1.06 0.2972
Trt*C Fr 5.0 me 5.0 93.3333 53.5023 32 1.74 0.0907
Trt*C Fr 7.5 Gl 7.5 1.6667 69.9355 32 0.02 0.9811
Trt*C Fr 7.5 Su 7.5 121.67 62.9098 32 1.93 0.0620
Trt*C Fr 7.5 me 7.5 136.67 53.5023 32 2.55 0.0156
Trt*C Fr 10.0 Gl 10.0 -21.6667 69.9355 32 -0.31 0.7587
Trt*C Fr 10.0 Su 10.0 103.33 62.9098 32 1.64 0.1103
Trt*C Fr 10.0 me 10.0 56.6667 53.5023 32 1.06 0.2975
Trt*C Gl 2.5 Su 2.5 41.6667 58.6420 32 0.71 0.4825
Trt*C Gl 2.5 me 2.5 48.3333 48.4123 32 1.00 0.3256
Trt*C Gl 5.0 Su 5.0 85.0000 58.6420 32 1.45 0.1569
Trt*C Gl 5.0 me 5.0 111.67 48.4123 32 2.31 0.0277
Trt*C Gl 7.5 Su 7.5 120.00 58.6420 32 2.05 0.0490
Trt*C Gl 10.0 Su 10.0 125.00 58.6420 32 2.13 0.0408
Trt*C Gl 10.0 me 10.0 78.3333 48.4123 32 1.62 0.1155
Trt*C Su 2.5 me 2.5 6.6667 37.5555 32 0.18 0.8602
Trt*C Su 5.0 me 5.0 26.6667 37.5555 32 0.71 0.4828
Trt*C Su 7.5 me 7.5 15.0000 37.5555 32 0.40 0.6922
Trt*C Su 10.0 me 10.0 -46.6667 37.5555 32 -1.24 0.2230
Trt : Traitement ; C : Concentration ; TC : Temps de congélation ; me : Mélange (composé de : 2% glucose, 2%
fructose et 1% sucrose) ; Fr : fructose ; Gl : Glucose ; Su : Sucrose.
24
4-2. Temps de décongélation des sucres aux différentes concentrations de chaque
fraction
Tableau 5 : Estimation du temps de décongélation à différentes concentrations de chaque
fraction.
Traitement
Concentration
(%) Fraction
Estimation du temps de
décongélation, min
Fructose
2.5 1 347.14
2.5 2 251.99
Fructose 5.0 1 301.28
5.0 2 230.89
Fructose 7.5 1 275.28
7.5 2 220.94
Fructose 10.0 1 254.72
10.0 2 211.29
Glucose 2.5 1 372.09
2.5 2 244.06
Glucose 5.0 1 326.55
5.0 2 232.73
Glucose 7.5 1 305.72
7.5 2 222.22
Glucose 10.0 1 280.38
10.0 2 214.30
Sucrose 2.5 1 366.93
2.5 2 275.49
Sucrose 5.0 1 356.31
5.0 2 261.08
Sucrose 7.5 1 305.98
7.5 2 245.16
Sucrose 10.0 1 293.88
10.0 2 221.91
Mélange 2.5 1 384.06
2.5 2 243.83
25
Traitement
Concentration
(%) Fraction
Estimation du temps de
décongélation, min
Mélange 5.0 1 311.59
5.0 2 257.61
Mélange 7.5 1 273.33
7.5 2 252.97
Mélange 10.0 1 255.82
10.0 2 199.24
La décongélation partielle des traitements s’est fait au sens inverse de la congélation à
température pièce, et a favorisé l’écoulement gravitationnel du concentré. Le Tableau 5 montre
que chaque fraction a un temps de décongélation. Pour chaque concentration, le temps des deux
premières fractions a été calculé. Les résultats du Tableau 5 montrent également que le temps
de congélation de la première fraction est plus élevé que celle de la deuxième fraction à la même
concentration. De plus, la Figure 5 montre aussi que la durée de décongélation est plus élevée
à une concentration faible qu’à une concentration forte. Elle est estimée à 367,55 ; 323.93 ;
290.08 ; 271.20 min à une concentration de 2,5 ; 5 ; 7.5 ; 10 % à la première fraction est de
253,84 ; 253.84 ; 245.58 ; 211.69 min, à des concentrations respectives de 2,5 ; 5 ; 7.5 et 10 %
à la deuxième fraction. De ce qui précède, nous pouvons dire que la concentration est un facteur
qui influence le temps de décongélation. Par ailleurs, la Figure 6 montre le poids moléculaire
du sucrose, fructose, glucose et du mélange a un impact aussi sur le temps de décongélation de
la solution, grâce à la densité des oses, dans les concentrations 2,5 %, nous constatons que la
densité du fructose et du glucose est plus grande que celle du sucrose et du mélange. Ceci
permet d’obtenir un temps plus court pour les sucres simples (glucose et fructose) par rapport
au sucre composé (sucrose et mélange des sucres). À la concentration de 10 %, la densité du
mélange est plus grande que celle des autres sucres. Plus la densité est grande, plus la vitesse
d’écoulement gravitationnelle est rapide, par conséquent la séparation entre le concentra et la
glace est rapide (Burdo 2005).
26
TD : Temps de décongélation, C : concentration ; F: Fraction.
Figure 5: Temps de décongélation des fractions de chaque concentration.
TD : Temps de décongélation, C : concentration ; Trt : traitement ; me : Mélange (composé de : 2% glucose, 2%
fructose et 1% sucrose) ; Fr : fructose ; Gl : Glucose ; Su : Sucrose.
Figure 6: Temps de décongélation des sucres en fonction de la concentration.
27
4-3. Degré Brix de chaque fraction
Tableau 6 : Analyse du degré Brix des différentes solutions cryoconcentrées.
Traitement Concentration (%) Fraction Estimation du degré Brix
(°Bx)
Fructose
2.5 1 6.2318
2.5 2 1.6318
2.5 3 0.3318
Fructose
5.0 1 12.3955
5.0 2 2.6363
5.0 3 0.4318
Fructose
7.5 1 17.4955
7.5 2 4.3637
7.5 3 0.5408
Fructose
10.0 1 21.7007
10.0 2 6.5401
10.0 3 0.7000
Glucose
2.5 1 6.2318
2.5 2 1.6726
2.5 3 0.3682
Glucose
5.0 1 12.2726
5.0 2 2.5408
5.0 3 0.5408
Glucose
7.5 1 16.8726
7.5 2 4.1274
7.5 3 0.5408
Glucose
10.0 1 20.9682
10.0 2 6.6045
10.0 3 0.5637
Sucrose
2.5 1 5.9682
2.5 2 1.8955
2.5 3 0.5592
5.0 1 12.3637
28
Traitement Concentration (%) Fraction Estimation du degré Brix
(°Bx)
Sucrose
5.0 2 2.6503
5.0 3 0.4682
Sucrose
7.5 1 17.6051
7.5 2 4.1682
7.5 3 0.5592
Sucrose
10.0 1 22.1873
10.0 2 6.4630
10.0 3 0.7363
Mélange
2.5 1 6.0318
2.5 2 1.9452
2.5 3 0.4045
Mélange
5.0 1 12.1592
5.0 2 2.3637
5.0 3 0.5318
Mélange
7.5 1 17.0815
7.5 2 4.0955
7.5 3 0.5726
Mélange
10.0 1 21.5318
10.0 2 6.4777
10.0 3 0.7274
Le Tableau 6 montre la répartition des trois fractions de chaque concentration des oses lors de
la cryoconcentration par congélation en bloc complet. À la première fraction de la
cryoconcentration, une augmentation de degrés Brix des oses obtenus a été constatée. Ces
résultats montrent que la congélation a été effectuée jusqu’au cœur du produit et a permis une
augmentation de la quantité d’eau congelée (solidifiée). En effet, l’eau est présente dans les
solutions sucrées sous deux formes : l’eau libre et l’eau liée. L’eau libre se fige facilement. En
revanche, l’eau liée ne gèle pas facilement, elle s’associe à des molécules et aux ions grâce aux
liaisons d’hydrogène. Sa géométrie dépend non seulement de l’eau, mais également à d’autres
molécules simples ou complexes qui l’environnent. Pendant l’interaction, la structure de l’eau
se désordonne et conduit à une augmentation de l’entropie, de la teneur en eau, la teneur de la
29
matière sèche totale de la cryoconcentration (Prawitwong et al. 2007; Aider and De Halleux
2008; Pazmiņo et al. 2017). Comme le stipule Moreno et al. (2014) le pourcentage élevé de la
première fraction est dû à l’augmentation de la quantité d’eau causée par la congélation
(Moreno et al. 2014). Lors de la deuxième et troisième fraction, la présence de la glace est plus
marquée que lors de la première fraction. La forme géométrique du milieu est aussi modifiée.
Ceci est dû à une forte existence de l’eau liée en forme de gel et une faible interaction entre le
groupement hydroxyle avec les fonctions des oses (cétone et aldéhyde) de l’eau libre. On
constate, la quantité de la concentration a diminuée à la deuxième fraction. À la troisième
fraction, elle a été encore plus remarque.
Par ailleurs, les résultats des fractions dépendent de la concentration de départ. La Figure 7
montre que les concentrations et les fractions sont significatives. On constate qu’à des
concentrations de départ de 2,5 ; 5 ; 7.5 et 10 %, le degré Brix de la première fraction a doublé ;
elle est passée respectivement à 6,115 9 %, 12,297 8, 17,263 7 et 21,597 0 %. Celle de la
deuxième fraction est passée à 1,786 3 ; 2.5478 ; 4.1887 et 6,521 3 % et de la troisième fraction
est passée de 0,415 9 ; 0.4932 ; 0.5533 et 0,681 8 %, D'où plus la concentration du départ est
élevée plus la concentration des fractions est grande. De plus, les Figures 8-9 montrent le
fructose, glucose, sucrose et le mélange ne sont pas significatives à la concentration et aux
fractions.
Trt : Traitement ; C : Concentration ; F : fraction ; DB : degré Brix
Figure 7: Concentration de la matière sèche totale par fraction décongelée.
30
Trt : Traitement ; C : Concentration ; F : fraction ; DB : degré Brix ; me : Mélange (composé de : 2% glucose,
2% fructose et 1% sucrose), Fr : fructose ; Gl : Glucose ; Su : Sucrose.
Figure 8: Rapport illustrant la relation entre le traitement et la fraction décongelée.
Trt : Traitement ; C : Concentration ; DB : degré Brix ; me : Mélange (composé de : 2% glucose, 2% fructose et
1% sucrose), Fr : fructose ; Gl : Glucose ; Su : Sucrose.
Figure 9: Rapport illustrant la relation entre le traitement et la concentration de chaque
fraction décongelée.
31
4-4. Degré Brix du mélange des sucres plus acide gallique
Figure 10: Degré Brix du mélange des solutions des sucres utilisés en mélange avec de
l’acide gallique.
La Figure 10 montre le degré Brix dans le mélange des sucres (fructose, sucrose et glucose) et
l’acide gallique lors de la cryoconcentration en bloc complet à – 20 ±2 °C des concentrations
de 10 % et 2.5 %. Les résultats ci-dessus montrent qu’avant cryoconcentration le pourcentage
été à 10 % et 2,5 %. Après cryoconcentration, le degré Brix a doublé à la première fraction, elle
est passée à 21,6 % pour 10 % et 6,4 % pour 2,5 %. Lors de la deuxième fraction, une
diminution de la concentration a été constatée. Elle est passée à 6,4 % et à 1,7 % respectivement
pour 10 % et 2,5 %. À la troisième fraction, la concentration est passée à 0,7 et 0,3
respectivement de 10 % et 2,5 %. Ces résultats se rapprochent au mélange des sucres sans acide
gallique (Figure 4). En somme, l’ajout de l’acide gallique n’influence pas le pourcentage des
sucres présents dans la solution lors de la cryoconcentration.
0
5
10
15
20
25
0 1 2 3
DB
(%
)
Fraction
Degré brix
10%
2,50%
32
4-5. Concentration des polyphénols totaux du mélange des sucres plus acide gallique
Figure 11: Concentration des polyphénols totaux dans les solutions des sucres utilisés
additionnées de l’acide gallique.
La Figure 11 montre la variation de la concentration des polyphénols totaux après
cryoconcentration à -20 ±2 °C du mélange des sucres (sucrose, fructose, glucose) et l’acide
gallique des concentrations 10 % et 2,5 %. Les résultats montrent que la concentration initiale
avant cryoconcentration est de 0,2 mg/ml à 10 % et 2,5 %. Après cryoconcentration, la
concentration a doublé à la première fraction et est passée à 0,5 mg/ml pour 10 % et à
0,51 mg/ml pour 2,5 %. Ceci prouve que la congélation a atteint le cœur du produit et a permis
une augmentation de la quantité d’eau. Ceci a provoqué un désordre de la structure de l’eau et
a favorisé l’augmentation de la concentration des polyphénols (Aider et al. 2007). Lors de la
deuxième fraction, une diminution de la concentration est remarquée. Elle est passée à
0,12 mg/ml et à 0,11 mg/ml respectivement 10 % et 2,5 %. Ceci est dû à l’écoulement
gravitationnel de la grande partie de concentration à la première fraction et pendant la deuxième
fraction la concentration se mélange avec de la glace ce qui entraine une diminution de la
concentration. Enfin, la troisième fraction encore appelée la glace. La concentration restante est
mélangée avec la glace elle est plus diluée que les deux premières fractions. Sa concentration
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0 1 2 3
Te
ne
ur
en
po
lyp
hé
no
ls (
mg
/ml)
Fraction
Concentration des polyphénols totaux
10%
2,50%
33
est de 0,001 mg/ml pour 10 % et de 0,015 mg/ml pour 2,5 %. En somme, la cryoconcentration
en bloc permet une augmentation des concentrations des polyphénols à la première fraction.
4-6. Concentration des polyphénols des résidus de canneberge volet 1 et 2 à 10% et 2.5
%
4-6-1. Résultats volet 1 : des résidus de canneberge extrait.
Figure 12: Concentration des polyphénols des résidus de canneberge des volets 1 et 2 aux
concentrations des solutions sucrées de 2.5 % et 10 %.
La Figure 12 montre les résultats de la concentration des polyphénols des résidus de
canneberge par cryoconcentration –20 ± 2 °C de deux concentrations 10 % et 2,5 % avec
broyage (volet 2) et sans broyage (volet 1). À la concentration initiale 2.5 %, la teneur des
composés phénoliques du volet 1 et 2 était respectivement de 0,056 mg/ml et 0,475 mg/ml.
Après cryoconcentration en bloc complet la concentration des polyphénols totaux a peu varié.
La première fraction est passée à 0,067 mg/ml pour les résidus de canneberge sans broyage et
à 0,072 mg/ml pour les résidus de canneberge broyés. Ces résultats montrent que la
cryoconcentration des résidus de canneberge n’a pas atteint le cœur du produit d’une part et
d’autre part, le milieu était trop dilué pour une concentration des solutions. Ceci a empêché
l’augmentation exponentielle de la concentration des polyphénols à la première fraction. La
deuxième fraction et la troisième n’ont pas aussi enregistré des différences significatives avec
0
0.05
0.1
0.15
0.2
0.25
0.3
0.35
0 1 2 3
Te
ne
ur
en
po
lyp
hé
no
ls (
mg
/ml)
Fraction
Concentration des polyphénolsvolet 1 10%
volet 1 2.5%
volet 2 10%
volet 2 2.5%
34
la concentration initiale. La deuxième fraction a enregistré les valeurs de 0,054 mg/ml et
0,053 mg/ml respectivement pour les volets 1 et 2.
À la concentration initiale 10 %, avant cryoconcentration la concentration des volets 1 et 2 était
de 0,183 mg/ml et 0,187 mg/ml respectivement. Après l’étape de cryoconcentration en bloc
complet, la concentration de polyphénols a augmenté dans la première fraction. Ceci est dû au
fait que les solides ont tendance à être piégés dans les fractions de glace à la mesure de la
progression du processus (Aider et Ounis, 2012). À la première fraction, la concentration des
polyphénols est passée à 0,238 mg/ml pour le volet 1 et à 0,252 mg/ml pour le volet 2. Ces
résultats prouvent que la méthode de la cryoconcentration a engendré un concentré riche en
polyphénols et en sucres solubles, car les résultats de la Figure 10 à la première fraction la
teneur en polyphénols avait doublé. Cependant, la première fraction de la cryoconcentration
montrée à la Figure 11 n’a pas doublé. Elle a peut-être été influencée par d’autres sucres
présents ou par un taux de ces sucres plus élevé. Car le mélange des sucres majoritaires (sucrose,
fructose, glucose) dans les résidus de canneberge n’a pas d’influence sur le rendement des
polyphénols, d’après la Figure 10. Par contre, une teneur élevée en fructose dans l’extrait peut
interférer sur l’estimation du contenu en polyphénols (Muñoz-Bernal et al. 2017). Ramdan et
al., 2017 stipule aussi que la présence des sucres dans un milieu influence le rendement des
polyphénols (Ramdan et al., 2017).
Lors de la deuxième fraction, la concentration en polyphénols est passée à 0,202 mg/mg et
0,101 mg/ml pour le volet 1 et le volet 2, respectivement. La méthode de broyage a enregistré
la moitié de la teneur en polyphénols par rapport à la méthode sans broyage. Il se peut que lors
du broyage il y ait eu une réaction d’oxydation avec les polyphénols. Ceci a causé une perte
considérable à la deuxième fraction. Skrede et al. ont également montré que le broyage
permettait une perte des anthocyanes et des polyphénols (Skrede et al. 2000). Le Tableau 7
montre qu’il y a différence significative entre le volet 1 et le volet 2.
35
Tableau 7 : Résultats de l’ANOVA des différences moyennes des moindres carrés des
polyphénols du volet 1 et volet 2.
Differences of Least Squares Means
Effect trt C F trt C F Estimate
Standard
Error DF t Value Pr > |t|
trt*C*F V1 2.5% 0 V2 2.5% 0 -149E-17 0.01333 8 -0.00 1.0000
trt*C*F V1 2.5% 1 V2 2.5% 1 -314E-17 0.01700 8 -0.00 1.0000
trt*C*F V1 2.5% 2 V2 2.5% 2 -445E-17 0.02309 8 -0.00 1.0000
trt*C*F V1 2.5% 3 V2 2.5% 3 -0.01000 0.005774 8 -1.73 0.1215
trt*C*F V1 10% 0 V2 10% 0 1.13E-14 0.01333 8 0.00 1.0000
trt*C*F V1 10% 1 V2 10% 1 -0.01333 0.01700 8 -0.78 0.4554
trt*C*F V1 10% 2 V2 10% 2 0.09667 0.02309 8 4.19 0.0031
trt*C*F V1 10% 3 V2 10% 3 -0.01000 0.005774 8 -1.73 0.1215
Trt : traitement ; C : concentration ; F : fraction ; V1 : volet 1 ; V2 : volet 2 ; DF : degré de
liberté.
4-7. Teneur en matière sèche des résidus de canneberge volet 1 et 2 à 10% et 2.5%
Figure 13: Teneur de la matière sèche des résidus de canneberge lors des essais des volets 1
et 2 en utilisant des solutions de 2.5 % et 10 % (p/v).
0
0.5
1
1.5
2
2.5
0 1 2 3
Ma
tiè
re s
èch
e (
%)
Fraction
Matière sèche
volet 1: 10%
volet 2: 10%
volet 1: 2.5%
volet2: 2.5%
36
La progression de la matière sèche totale dans les concentrés des fractions est représentée dans
la Figure 13. La matière sèche initiale des résidus de canneberge non broyée et broyée à une
concentration de 10 % est respectivement de 1,09 ± 0,02 % et 0.94 ±0,076 %. À la première
fraction, une augmentation de la matière sèche des résidus de canneberge broyé et non broyé à
une concentration de 10 % a été calculée. Elle est passée à 2 ±0,01 % et 1,86 ±0,05 %,
respectivement du volet 1 et du volet2. Ces résultats de la teneur en matière sèche élevée à la
première fraction sont conformes à ceux de Balde and Aider 2016; Aider and Ounis 2012; Aider
and De Halleux 2008. Concernant la deuxième et la troisième fraction des résidus de
canneberge non broyé et broyé à 10 %, une régression linéaire a été remarquée. Ceci est dû à la
présence importante de la glace dans les fractions. Ces résultats sont conformes à ceux de (Aider
et al. 2009; TALOS 2018; Aider et al. 2007).
Cependant, après cryoconcentration des résidus de canneberge broyé et non broyé à 2,5 % n’ont
pas pu être concentrés. Les résultats ont été presque constants pour la teneur en matière sèche
initiale aux trois fractions de la cryoconcentration. Ceci est le fruit d’une cryoconcentration qui
n’a pas atteint le cœur du produit. Nous pouvons dire qu’il n’y a pas effet de cryoconcentration
lorsque le milieu est trop dilué, car il y a une forte présence de glace dans le milieu trop dilué
et la modification géométrique du milieu entre l’eau libre et liée est très peu remarquée
(Prawitwong et al. 2007).
Le Tableau 8 montre que le volet 1 et le volet 2 ont une différence significative. Ceci est dû au
broyage des résidus de la canneberge.
37
Tableau 8 : Résultats de l’ANOVA des différences moyennes des moindres carrés de la
matière sèche du volet 1 et volet 2.
Differences of Least Squares Means
Effect
Tr
t C F Trt C F Estimate
Standard
Error DF t Value Pr > |t|
Trt*C*
F
V1 2.5
%
0 V2 2.5% 0 0.01410 0.03285 8 0.43 0.6790
Trt*C*
F
V1 2.5
%
1 V2 2.5% 1 -0.01523 0.02911 8 -0.52 0.6150
Trt*C*
F
V1 2.5
%
2 V2 2.5% 2 -0.05368 0.04720 8 -1.14 0.2883
Trt*C*
F
V1 2.5
%
3 V2 2.5% 3 0.04455 0.1179 8 0.38 0.7153
Trt*C*
F
V1 10% 0 V2 10% 0 0.1522 0.03285 8 4.63 0.0017
Trt*C*
F
V1 10% 1 V2 10% 1 0.1438 0.02911 8 4.94 0.0011
Trt*C*
F
V1 10% 2 V2 10% 2 0.01895 0.04720 8 0.40 0.6985
Trt*C*
F
V1 10% 3 V2 10% 3 0.02173 0.1179 8 0.18 0.8583
Trt : traitement ; C : concentration ; F : fraction ; V1 : volet 1 ; V2 : volet 2 ; DF : degré de
liberté.
4.8 Couleur de chaque fraction des résidus de canneberge volet 1 et 2 à 10 % et 2.5%
Les résultats ci-dessus sont conformes à ceux d’Aider et al. (2008). Le Tableau 9 montre
l’évaluation numérique de l’intensité de la couleur des résidus de canneberge à 10 % et 2,5 %
du volet 1 (sans broyage des résidus) et du volet 2 (avec broyage des résidus). À la première
fraction, la couleur rouge était plus vive par rapport à la couleur initiale. Cependant, à la
deuxième fraction à une couleur moins vive par rapport à la couleur initiale. Ces résultats
montrent que la cryoconcentration est une méthode qui permet de préserver les valeurs
organoleptiques à la première et la deuxième fraction de la cryoconcentration. (Aider et al.
2007; Orellana‐Palma et al. 2018). Les Tableaux 10-12 montrent qu’il y a une différence
38
significative des couleurs entre les types de broyages des résidus volet 1 et volet 2 à la même
concentration et à la même fraction. Lors de l’opération de broyage, il se peut qu’il ait perte de
la qualité sensorielle du produit. En effet, la couleur rouge de résidus de la canneberge est
particulièrement caractérisée par la présence des anthocyanes. Pendant le broyage il y a perte
des anthocyanes (Skrede et al. 2000). Ceci peut être la cause de la différence entre le volet 1 et
le volet 2.
Tableau 9 : Couleur des résidus de canneberge à 10 % et 2.5% du volet 1 et 2.
Traitement Concentration Fraction L* a* b*
Vole 1
10,00%
0 23,21 ±0,46 10,31 ±0,19 5,09 ±0,32
1 21,35 ±0,51 12,49 ±0,43 6,39 ±0,34
2 23,085 ±0,24 10,97 ±0,63 5,38 ±0,44
3 26,805 ±0,53 6,27 ±1,17 2,5 ± 0,71
2,50%
0 27,19 ±0,25 4,42 ±0,04 2,11 ±0,08
1 27,535 ±0,14 4,95 ±0,15 1,96 ±0,07
2 27,64 ±0,14 3,7 ±0,05 1,45 ±0,11
3 27,815 ±0,17 3,61 ±0,26 1,48 ±0,3
Volet 2
10,00%
0 21,95 ±1,32 11,36 ±0,12 5,34 ±0,12
1 21,465 ±0,11 12,43 ±0,25 6,3 ±0
2 23,44 ±0,27 10,8 ±0,14 5,29 ±0,12
3 24,81 ±1,8 5,28 ±0,48 2,09 ±0,26
2,50%
0 27,15 ±0,09 4,11 ±0,19 1,75 ±0,31
1 26,56 ±0,01 4,98 ±0,1 1,72 ±0,01
2 27,11 ±0,47 3,97 ±0,05 1,42 ±0,1
3 26,54 ±0,67 3,37 ±0,41 0,91 ±0,37
39
Tableau 10 : Résultats de l’ANOVA des différences moyennes des moindres carrés de b* du
volet 1 et volet 2.
Differences of Least Squares Means
Effect Trt C F Trt C F Estimate
Standard
Error DF t Value Pr > |t|
Trt*C*F V1 2.5% 0 V2 2.5% 0 0.3900 0.1881 8 2.07 0.0718
Trt*C*F V1 2.5% 1 V2 2.5% 1 0.2450 0.1397 8 1.75 0.1176
Trt*C*F V1 2.5% 2 V2 2.5% 2 0.03000 0.1953 8 0.15 0.8817
Trt*C*F V1 2.5% 3 V2 2.5% 3 0.5650 0.3641 8 1.55 0.1594
Trt*C*F V1 10% 0 V2 10% 0 -0.2550 0.1881 8 -1.36 0.2122
Trt*C*F V1 10% 1 V2 10% 1 0.08500 0.1397 8 0.61 0.5599
Trt*C*F V1 10% 2 V2 10% 2 0.09500 0.1953 8 0.49 0.6398
Trt*C*F V1 10% 3 V2 10% 3 0.4100 0.3641 8 1.13 0.2928
Trt : traitement ; C : concentration ; F : fraction ; V1 : volet 1 ; V2 : volet 2 ; DF : degré de
liberté.
40
Tableau 11 : Résultats de l’ANOVA des différences moyennes des moindres carrés de a* du
volet 1 et volet 2.
Differences of Least Squares Means
Effect Trt C F Trt C F Estimate
Standard
Error DF t Value Pr > |t|
Trt*C*F V1 2.5% 0 V2 2.5% 0 0.3150 0.1199 8 2.63 0.0304
Trt*C*F V1 2.5% 1 V2 2.5% 1 -0.03500 0.2138 8 -0.16 0.8740
Trt*C*F V1 2.5% 2 V2 2.5% 2 -0.2650 0.2629 8 -1.01 0.3430
Trt*C*F V1 2.5% 3 V2 2.5% 3 0.2450 0.5499 8 0.45 0.6678
Trt*C*F V1 10% 0 V2 10% 0 -1.0500 0.1199 8 -8.75 <.0001
Trt*C*F V1 10% 1 V2 10% 1 0.05500 0.2138 8 0.26 0.8034
Trt*C*F V1 10% 2 V2 10% 2 0.1650 0.2629 8 0.63 0.5478
Trt*C*F V1 10% 3 V2 10% 3 0.9900 0.5499 8 1.80 0.1095
Trt : traitement ; C : concentration ; F : fraction ; V1 : volet 1 ; V2 : volet 2 ; DF : degré de
liberté.
Tableau 12 : Résultats de l’ANOVA des différences moyennes des moindres carrés de L* du
volet 1 et volet 2.
Differences of Least Squares Means
Effect Trt C F Trt C F Estimate
Standard
Error DF t Value Pr > |t|
Trt*C*F V1 2.5% 0 V2 2.5% 0 0.04000 0.5809 8 0.07 0.9468
Trt*C*F V1 2.5% 1 V2 2.5% 1 0.9800 0.2196 8 4.46 0.0021
Trt*C*F V1 2.5% 2 V2 2.5% 2 0.5350 0.2494 8 2.14 0.0643
Trt*C*F V1 2.5% 3 V2 2.5% 3 1.2800 0.8491 8 1.51 0.1701
Trt*C*F V1 10% 0 V2 10% 0 1.2600 0.5809 8 2.17 0.0619
Trt*C*F V1 10% 1 V2 10% 1 -0.1150 0.2196 8 -0.52 0.6147
Trt*C*F V1 10% 2 V2 10% 2 -0.3550 0.2494 8 -1.42 0.1925
Trt*C*F V1 10% 3 V2 10% 3 2.0000 0.8491 8 2.36 0.0463
Trt : traitement ; C : concentration ; F : fraction ; V1 : volet 1 ; V2 : volet 2 ; DF : degré de
liberté.
41
CONCLUSION GÉNÉRALE
La combinaison de l’extraction et la cryoconcentration des résidus de canneberge ont permis
d’avoir un jus secondaire fonctionnel riche en polyphénols dont la teneur en polyphénols à la
première fraction de la cryoconcentration est supérieure à la concentration initiale. Le taux de
la matière sèche a également augmenté à la première fraction. À l’inverse, la couleur du jus est
restée presque identique à la couleur initiale à la première fraction. En somme, il est possible
de produire un jus secondaire fonctionnel à partir des résidus de canneberge, sans l’ajout d’un
produit chimique.
En effet, il est possible aussi d’améliorer la qualité du jus secondaire en diminuant le taux de
sucre dans le jus et augmenter la quantité des polyphénols. Le couplage de l’éthanol avec la
cryoconcentration serait beaucoup plus efficace, car la méthode de la cryoconcentration seule
engendre un extrait riche en polyphénols et en sucres solubles (fructose, sucrose, glucose), ce
qui influence le rendement et la pureté en polyphénols des extraits. Les sucres étant peu ou pas
solubles dans l’éthanol, le couplage de la cryoconcentration avec l’éthanol permettra d’obtenir
un extrait riche en polyphénols avec une teneur minimale en sucres. En effet, l’affinité de
l’éthanol avec les composés phénoliques augmenterait le rendement en polyphénols en créant
un milieu concentré en ces molécules. Comme l’éthanol est facile à évaporer, le produit final
obtenu sera un concentré riche en polyphénols avec une teneur minimale en sucres solubles.
42
RÉFÉRENCES
Aider, M., and D. De Halleux. 2008. Production of concentrated cherry and apricot juices by
cryoconcentration technology. LWT-Food Science and Technology 41 (10):1768-1775.
Aider, M., D. De Halleux, and A. Akbache. 2007. Whey cryoconcentration and impact on its
composition. Journal of Food Engineering 82 (1):92-102.
Aider, M., D. de Halleux, and I. Melnikova. 2009. Skim milk whey cryoconcentration and
impact on the composition of the concentrated and ice fractions. Food and Bioprocess
Technology 2 (1):80-88.
Aider, M., and W. B. Ounis. 2012. Skim milk cryoconcentration as affected by the thawing
mode: gravitational vs. microwave‐assisted. International journal of food science &
technology 47 (1):195-202.
Arnal, B., L. Bureau, and R. I. Jeune. 2008. La canneberge d’Amérique, propriétés et
indications. Phytothérapie 6 (2):129-132.
Balde, A., and M. Aider. 2016. Impact of cryoconcentration on casein micelle size distribution,
micelles inter-distance, and flow behavior of skim milk during refrigerated storage.
Innovative Food Science & Emerging Technologies 34:68-76.
Berenhauser, A. C., M. H. M. Canella, I. de Bona Muñoz, E. S. Prudencio, J. V. Oliveira, and
J. M. Block. 2017. The Impact of the Block Freeze Concentration Process on Human
Milk Properties Intended for Feeding Newborns. Food and Nutrition Sciences 8
(04):402.
Boivin, D., M. Blanchette, S. Barrette, A. Moghrabi, and R. Beliveau. 2007. Inhibition of cancer
cell proliferation and suppression of TNF-induced activation of NFκB by edible berry
juice. Anticancer research 27 (2):937-948.
Braddock, R., and J. Marcy. 1985. Freeze concentration of pineapple juice. Journal of food
science 50 (6):1636-1639.
Brownmiller, C., L. R. Howard, and R. L. Prior. 2009. Processing and storage effects on
procyanidin composition and concentration of processed blueberry products. Journal of
agricultural and food chemistry 57 (5):1896-1902.
Bruneton, J. 2009. Pharmacognosie, phytochimie et plantes médicinales. 4e éd, revue et
augmentée, Paris, Tec & Doc, Éditions médicales internationales, 1288p. Dibong SD,
Mpondo Mpondo E, Ngoye A, Kwin NF, Betti JL. 2011a. Ethnobotanique et
phytomédecine des plantes médicinales vendues sur les marchés de Douala, Cameroun.
Journal of Applied Biosciences 37:2496-2507.
43
Burdo, O. 2005. Nanoscale effects in food-production technologies. Journal of Engineering
Physics and Thermophysics 78 (1):90-96.
Clifford, M. N. 2000. Anthocyanins–nature, occurrence and dietary burden. Journal of the
Science of Food and Agriculture 80 (7):1063-1072.
Couillard, C., G. Ruel, W. R. Archer, S. Pomerleau, J. Bergeron, P. Couture, B. Lamarche, and
N. Bergeron. 2005. Circulating levels of oxidative stress markers and endothelial
adhesion molecules in men with abdominal obesity. The Journal of Clinical
Endocrinology & Metabolism 90 (12):6454-6459.
da Conceição Santos, A. D., F. A. Fonseca, L. M. Dutra, M. d. F. C. Santos, L. R. A. Menezes,
F. R. Campos, N. Nagata, R. Ayub, and A. Barison. 2018. 1H HR-MAS NMR-based
metabolomics study of different persimmon cultivars (Diospyros kaki) during fruit
development. Food Chemistry 239:511-519.
Di Martino, P., R. Agniel, K. David, C. Templer, J. Gaillard, P. Denys, and H. Botto. 2006.
Reduction of Escherichia coli adherence to uroepithelial bladder cells after consumption
of cranberry juice: a double-blind randomized placebo-controlled cross-over trial.
World journal of urology 24 (1):21-27.
Document de politique - Produits nutraceutiques/aliments fonctionnels et les allégations
relatives aux effets sur la santé liée aux aliments, Santé Canada, 2002. [Consulté le 17
novembre 2017] http://www.hc-sc.gc.ca
Document statistique de la culture de la canneberge au Québec (conventionnelle et
biologique) Association des Producteurs de Canneberge du Québec (APCQ).
[Consulté le 19 juillet 2018] http://www.notrecanneberge.com/images/Statistiques-
recolte/tableau_combine-APCQ-2005-2017.pdf
Document portrait-diagnostic sectoriel de la canneberge au Québec. MAPAQ [Consulté le 17
juillet 2018].
https://www.mapaq.gouv.qc.ca/fr/Publications/Portraitdiagnosticcanneberge.pdf
Girard, B., D. Yuksel, M. Cliff, P. Delaquis, and A. Reynolds. 2001. Vinification effects on the
sensory, colour and GC profiles of Pinot noir wines from British Columbia. Food
Research International 34 (6):483-499.
Giusti, M. M., and P. Jing. 2007. Natural pigments of berries: Functionality and application.
FOOD SCIENCE AND TECHNOLOGY-NEW YORK-MARCEL DEKKER- 168:105.
Gorinstein, S., O. Martin‐Belloso, A. Lojek, M. Číž, R. Soliva‐Fortuny, Y. S. Park, A. Caspi,
I. Libman, and S. Trakhtenberg. 2002. Comparative content of some phytochemicals in
44
Spanish apples, peaches and pears. Journal of the Science of Food and Agriculture 82
(10):1166-1170.
Gould, K., K. M. Davies, and C. Winefield. 2008. Anthocyanins: biosynthesis, functions, and
applications: Springer Science & Business Media.
Gu, X., M. Watanabe, T. Suzuki, and O. Miyawaki. 2008. Limiting partition coefficient in a
tubular ice system for progressive freeze-concentration. Food science and technology
research 14 (3):249-252.
Heinonen, M. 2007. Antioxidant activity and antimicrobial effect of berry phenolics–a Finnish
perspective. Molecular nutrition & food research 51 (6):684-691.
Howard, L. R., C. Castrodale, C. Brownmiller, and A. Mauromoustakos. 2010. Jam processing
and storage effects on blueberry polyphenolics and antioxidant capacity. Journal of
agricultural and food chemistry 58 (7):4022-4029.
Howell, A. B. 2007. Bioactive compounds in cranberries and their role in prevention of urinary
tract infections. Molecular nutrition & food research 51 (6):732-737.
Lee, I., Y. Chan, C. Lin, W. Lee, and W. H. H. Sheu. 2008. Effect of cranberry extracts on lipid
profiles in subjects with Type 2 diabetes. Diabetic medicine 25 (12):1473-1477.
MIYAWAKI, O., L. LIU, and K. NAKAMURA. 1998. Effective partition constant of solute
between ice and liquid phases in progressive freeze‐concentration. Journal of food
science 63 (5):756-758.
Miyawaki, O., L. Liu, Y. Shirai, S. Sakashita, and K. Kagitani. 2005. Tubular ice system for
scale-up of progressive freeze-concentration. Journal of Food Engineering 69 (1):107-
113.
Moreno, F. L., E. Hernández, M. Raventós, C. Robles, and Y. Ruiz. 2014. A process to
concentrate coffee extract by the integration of falling film and block freeze-
concentration. Journal of Food Engineering 128:88-95.
Muñoz-Bernal, Ó. A., G. A. Torres-Aguirre, J. A. Núñez-Gastélum, L. A. de la Rosa, J.
Rodrigo-García, J. F. Ayala-Zavala, and E. Álvarez-Parrilla. 2017. Nuevo acercamiento
a la interacción del reactivo de Folin-Ciocalteu con azúcares durante la cuantificación
de polifenoles totales. TIP Revista Especializada en Ciencias Químico-Biológicas 20
(2):23-28.
Nakagawa, K., S. Maebashi, and K. Maeda. 2009. Concentration of aqueous dye solution by
freezing and thawing. The Canadian Journal of Chemical Engineering 87 (5):779-787.
45
Orellana‐Palma, P., G. Petzold, N. Torres, and M. Aguilera. 2018. Elaboration of orange juice
concentrate by vacuum‐assisted block freeze concentration. Journal of Food Processing
and Preservation 42 (2):e13438.
Patras, A., N. P. Brunton, C. O'Donnell, and B. Tiwari. 2010. Effect of thermal processing on
anthocyanin stability in foods; mechanisms and kinetics of degradation. Trends in Food
Science & Technology 21 (1):3-11.
Pazmiņo, N., M. Raventos, E. Hernández, R. Gulfo, C. Robles, and Y. Ruiz. 2017. Continuous
system of freeze concentration of sucrose solutions: Process parameters and energy
consumption. Journal of Food Technology and Preservation 1 (1).
Pinelo, M., A. Arnous, and A. S. Meyer. 2006. Upgrading of grape skins: Significance of plant
cell-wall structural components and extraction techniques for phenol release. Trends in
Food Science & Technology 17 (11):579-590.
Pradistsuwana, C., P. Theprugsa, and O. Miyawaki. 2003. Measurement of limiting partition
coefficient in progressive freeze-concentration. Food science and technology research
9 (2):190-192.
Prawitwong, P., S. Takigami, and G. O. Phillips. 2007. Phase transition behaviour of sorbed
water in Konjac mannan. Food hydrocolloids 21 (8):1368-1373.
Prior, R. L., G. Cao, A. Martin, E. Sofic, J. McEwen, C. O'Brien, N. Lischner, M. Ehlenfeldt,
W. Kalt, and G. Krewer. 1998. Antioxidant capacity as influenced by total phenolic and
anthocyanin content, maturity, and variety of Vaccinium species. Journal of
agricultural and food chemistry 46 (7):2686-2693.
Prior, R. L., S. A. Lazarus, G. Cao, H. Muccitelli, and J. F. Hammerstone. 2001. Identification
of procyanidins and anthocyanins in blueberries and cranberries (Vaccinium spp.) using
high-performance liquid chromatography/mass spectrometry. Journal of agricultural
and food chemistry 49 (3):1270-1276.
Raventós, M., E. Hernández, J. Auleda, and A. Ibarz. 2007. Concentration of aqueous sugar
solutions in a multi-plate cryoconcentrator. Journal of Food Engineering 79 (2):577-
585.
Reid, G., J. Hsiehl, P. Potter, J. Mighton, D. Lam, D. Warren, and J. Stephenson. 2001.
Cranberry juice consumption may reduce biofilms on uroepithelial cells: pilot study in
spinal cord injured patients. Spinal Cord 39 (1):26.
Routray, W., and V. Orsat. 2011. Blueberries and their anthocyanins: factors affecting
biosynthesis and properties. Comprehensive Reviews in Food Science and Food Safety
10 (6):303-320.
46
Ryu, S., K. Furihata, M. Koda, F. Wei, T. Miyakawa, and M. Tanokura. 2016. NMR‐based
analysis of the chemical composition of Japanese persimmon aqueous extracts.
Magnetic Resonance in Chemistry 54 (3):213-221.
Sablani, S. S., P. K. Andrews, N. M. Davies, T. Walters, H. Saez, R. M. Syamaladevi, and P.
R. Mohekar. 2010. Effect of thermal treatments on phytochemicals in conventionally
and organically grown berries. Journal of the Science of Food and Agriculture 90
(5):769-778.
Samsuri, S., N. A. Amran, N. Yahya, and M. Jusoh. 2016. Review on progressive freeze
concentration designs. Chemical Engineering Communications 203 (3):345-363.
Sánchez, J., Y. Ruiz, J. Auleda, E. Hernández, and M. Raventós. 2009. Freeze concentration in
the fruit juices industry. Food Science and Technology International 15 (4):303-315.
Schwartzberg, H. G. 1990. Food freeze concentration. Biotechnology and food process
engineering 5:127.
Skrede, G., R. Wrolstad, and R. Durst. 2000. Changes in anthocyanins and polyphenolics during
juice processing of highbush blueberries (Vaccinium corymbosum L.). Journal of food
science 65 (2):357-364.
Sun, J., Y.-F. Chu, X. Wu, and R. H. Liu. 2002. Antioxidant and antiproliferative activities of
common fruits. Journal of agricultural and food chemistry 50 (25):7449-7454.
TALOS, E. A. D. F. E. 2018. CONCENTRAÇÃO DE COMPOSTOS FENÓLICOS DO
EXTRATO AQUOSO DE FOLHAS E TALOS DE BETERRABA (Beta vulgaris L.)
POR CRIOCONCENTRAÇÃO.
Taruscio, T. G., D. L. Barney, and J. Exon. 2004. Content and profile of flavanoid and phenolic
acid compounds in conjunction with the antioxidant capacity for a variety of northwest
Vaccinium berries. Journal of agricultural and food chemistry 52 (10):3169-3176.
Thijssen, H. 1970. Concentration processes for liquid foods containing volatile flavours and
aromas. International journal of food science & technology 5 (3):211-229.
Thijssen, H., and B. Van Der Malen. 1981. Implications on quality of energy savings in the
concentration of foods. Resources and Conservation 7:287-299.
THOMAS C, (2003). Portrait environnemental de la production de canneberges au Québec,
Mémoire présenté au ministère de l’Agriculture, des Pêcheries et de l’Alimentation du
Québec, 51 p.
Vinson, J. A., P. Bose, J. Proch, H. Al Kharrat, and N. Samman. 2008. Cranberries and
cranberry products: powerful in vitro, ex vivo, and in vivo sources of antioxidants.
Journal of agricultural and food chemistry 56 (14):5884-5891.
47
Wang, S. Y., and A. W. Stretch. 2001. Antioxidant capacity in cranberry is influenced by
cultivar and storage temperature. Journal of agricultural and food chemistry 49 (2):969-
974.
Weiss, E., Y. Houri-Haddad, E. Greenbaum, N. Hochman, I. Ofek, and Z. Zakay-Rones. 2005.
Cranberry juice constituents affect influenza virus adhesion and infectivity. Antiviral
research 66 (1):9-12.
Wilkes, K., L. R. Howard, C. Brownmiller, and R. L. Prior. 2013. Changes in chokeberry
(Aronia melanocarpa L.) polyphenols during juice processing and storage. Journal of
agricultural and food chemistry 62 (18):4018-4025.
Zorenc, Z., R. Veberic, F. Stampar, D. Koron, and M. Mikulic-Petkovsek. 2017. Thermal
stability of primary and secondary metabolites in highbush blueberry (Vaccinium
corymbosum L.) purees. LWT-Food Science and Technology 76:79-86.
Zuo, Y., C. Wang, and J. Zhan. 2002. Separation, characterization, and quantitation of benzoic
and phenolic antioxidants in American cranberry fruit by GC− MS. Journal of
agricultural and food chemistry 50 (13):3789-3794.
48
ANNEXES
Annexe 1 : Résultats de l’ANOVA de l’expérience factorielle en bloc complet de congélation
Type 3 Tests of Fixed Effects
Effect
Num
DF
Den
DF F Value Pr > F
Trt 3 32 7.62 0.0006
C 3 32 0.05 0.9844
Trt*C 9 32 0.64 0.7569
Annexe 2 : Graphique de l’ANOVA des résidus studentisés pour la variable polyphénols de
congélation
49
Annexe 3 : Résultats de l’ANOVA de l’expérience factorielle en bloc complet de
décongélation
Type 3 Tests of Fixed Effects
Effect Num DF Den DF F Value Pr > F
Trt 3 32 8.27 0.0003
C 3 32 51.85 <.0001
Trt*C 9 32 0.65 0.7431
F 1 32 230.43 <.0001
Trt*F 3 32 1.70 0.1860
C*F 3 32 6.82 0.0011
Trt*C*F 9 32 0.96 0.4885
50
Annexe 4 : Graphique de l’ANOVA des résidus studentisés pour la variable polyphénols
décongélation
51
Annexe 5 : Résultats de l’ANOVA de l’expérience factorielle en bloc complet du degré Brix
Type 3 Tests of Fixed Effects
Effect Num DF Den DF F Value Pr > F
Trt 3 32 2.46 0.0803
C 3 32 2593.39 <.0001
Trt*C 9 32 0.63 0.7664
F 2 32 31320.7 <.0001
Trt*F 6 32 1.65 0.1661
C*F 6 32 1888.24 <.0001
Trt*C*F 18 32 0.92 0.5612
52
Annexe 6 : Illustration de la courbe standard utilisée pour le dosage des polyphénols totaux
y = 3.0672x + 0.0618R² = 0.9976
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3
Abs
orba
nce
Concentration mg/ml
53
Annexe 7 : Résultats de l’ANOVA de l’expérience factorielle en bloc complet des
polyphénols totaux des volets 1 et volet 2
Type 3 Tests of Fixed Effects
Effect Num DF Den DF F Value Pr > F
trt 1 8 0.82 0.3905
C 1 8 141.55 <.0001
trt*C 1 8 1.43 0.2665
F 3 8 637.73 <.0001
trt*F 3 8 91.70 <.0001
C*F 3 8 315.03 <.0001
trt*C*F 3 8 86.39 <.0001
Annexe 8 : Graphique de l’ANOVA des résidus studentisés pour la variable polyphénols des
volets 1 et volet 2
54
Annexe 9 : Résultats de l’ANOVA de l’expérience factorielle en bloc complet de la matière
sèche des volets 1 et 2
Type 3 Tests of Fixed Effects
Effect Num DF Den DF F Value Pr > F
Trt 1 8 3.00 0.1212
C 1 8 1063.46 <.0001
Trt*C 1 8 3.39 0.1027
F 3 8 290.13 <.0001
Trt*F 3 8 71.41 <.0001
C*F 3 8 167.98 <.0001
Trt*C*F 3 8 23.29 0.0003
55
Annexe 10 : Graphique de l’ANOVA des résidus studentisés pour la variable matière sèche
des volets 1 et 2
56
Annexe 11 : Résultats de l’ANOVA de l’expérience factorielle en bloc complet pour b* du
volet 1 et 2
Type 3 Tests of Fixed Effects
Effect Num DF Den DF F Value Pr > F
Trt 1 8 3.93 0.0826
C 1 8 1053.89 <.0001
Trt*C 1 8 1.29 0.2895
F 3 8 811.55 <.0001
Trt*F 3 8 1.91 0.2066
C*F 3 8 348.22 <.0001
Trt*C*F 3 8 0.80 0.5271
Annexe 12 : Résultats de l’ANOVA de l’expérience factorielle en bloc complet pour a* du
volet 1 et 2
Type 3 Tests of Fixed Effects
Effect Num DF Den DF F Value Pr > F
Trt 1 8 0.11 0.7460
C 1 8 1396.21 <.0001
Trt*C 1 8 0.01 0.9383
F 3 8 256.15 <.0001
Trt*F 3 8 6.14 0.0180
C*F 3 8 270.66 <.0001
Trt*C*F 3 8 5.44 0.0247
57
Annexe 13 : Résultats de l’ANOVA de l’expérience factorielle en bloc complet pour L* du
volet 1 et 2
Type 3 Tests of Fixed Effects
Effect Num DF Den DF F Value Pr > F
Trt 1 8 121.15 <.0001
C 1 8 3778.70 <.0001
Trt*C 1 8 0.01 0.9320
F 3 8 110.97 <.0001
Trt*F 3 8 9.65 0.0049
C*F 3 8 85.05 <.0001
Trt*C*F 3 8 16.66 0.0008