L’humidité dans les aliments : importance, propriétés et qualité

Découvrez comment l’humidité influence la qualité, la stabilité et la transformation des aliments. Explorez la teneur en eau, l’activité de l’eau et l’importance de l’analyse de l’humidité.

Le composant le plus abondant dans de nombreux aliments

L’humidité dans les aliments correspond à l’eau présente dans un produit alimentaire, généralement exprimée en pourcentage de sa masse totale. L’eau est le composant le plus abondant dans de nombreux aliments, mais sa concentration varie fortement d’un produit à l’autre.

Qu'est-ce que l'humidité dans les aliments ?

Les légumes frais tels que le concombre et la laitue peuvent contenir environ 95 % d’eau, tandis que les produits secs comme le lait en poudre et le café instantané en contiennent beaucoup moins. La viande fraîche contient généralement entre 65 et 75 % d’eau, le pain environ 35 à 40 %, les fromages à pâte dure environ 30 à 38 %, le miel environ 17 à 18 % et les pâtes sèches environ 11 à 13 %. Ces valeurs sont approximatives et dépendent du produit spécifique et de sa formulation.

Pour un laboratoire alimentaire, l’humidité est rarement importante en tant que valeur isolée. Elle influence la stabilité microbiologique, les réactions chimiques, la texture, le poids et le rendement, ainsi que la composition déclarée d’un produit. La teneur en humidité sert également de base à l’expression d’autres résultats analytiques sur matière sèche, ce qui permet de comparer des échantillons présentant des niveaux d’humidité différents.

Pourquoi l’humidité est-elle importante dans les produits alimentaires ?

L’humidité a un effet direct sur la qualité, la transformation et la stabilité des aliments. Elle influence le caractère périssable ou stable d’un produit, la fluidité ou l’agglomération d’une poudre, ainsi que le maintien d’une texture croustillante, souple ou coriace.

L’humidité affecte également le rendement des produits et les coûts de production. Un séchage insuffisant peut laisser un produit au-dessus de son niveau cible d’humidité, ce qui peut réduire sa stabilité ou raccourcir sa durée de conservation. Un séchage excessif peut diminuer le rendement, augmenter la consommation d’énergie et affecter les composants thermosensibles ou d’autres propriétés du produit.

Dans les produits pulvérulents et hygroscopiques, de faibles variations d’humidité peuvent également influencer l’écoulement, le dosage et le comportement au mottage. Pour ces raisons, la teneur en humidité est souvent contrôlée à plusieurs étapes de la production alimentaire, depuis la réception des matières premières jusqu’au contrôle des produits finis.

Teneur en humidité vs teneur en eau

Les termes teneur en humidité et teneur en eau sont souvent utilisés de manière interchangeable, mais leur signification peut différer selon la méthode analytique et la convention de rapport utilisée.

Teneur en eau fait spécifiquement référence à la quantité d’eau présente dans un échantillon.

Humidité désigne généralement la quantité d’humidité déterminée à l’aide d’une méthode analytique définie. Selon la méthode utilisée, le résultat peut ne pas représenter uniquement l’eau.

Par exemple, la détermination par perte à la dessiccation mesure la perte de masse d’un échantillon pendant le chauffage. Cette perte peut inclure l’eau, mais aussi d’autres composés volatils tels que l’éthanol, l’acide acétique ou les huiles essentielles. À l’inverse, une partie de l’eau fortement liée à la matrice alimentaire peut ne pas être complètement éliminée dans les conditions de séchage sélectionnées.

Cela signifie que les résultats d’humidité obtenus avec différentes méthodes ne sont pas nécessairement interchangeables. Un résultat doit donc toujours être interprété en tenant compte de la méthode analytique et des conditions utilisées pour la détermination.

Le titrage Karl Fischer offre une approche différente, car il est chimiquement spécifique à l’eau, bien que certains composants de l’échantillon puissent interférer avec la réaction. Pour les échantillons contenant des quantités importantes d’autres composés volatils, le titrage Karl Fischer peut produire un résultat différent de celui obtenu par une méthode de perte à la dessiccation.

Teneur en humidité vs activité de l'eau

L'activité de l'eau (a_w) décrit une propriété différente de l’eau dans les aliments. Alors que la teneur en humidité indique la quantité d’eau présente, l’activité de l’eau décrit sa disponibilité thermodynamique.

L’activité de l’eau est définie comme le rapport entre la pression de vapeur d’eau à l’équilibre au-dessus d’un aliment et la pression de vapeur saturante de l’eau pure à la même température. Elle s’exprime sur une échelle allant de 0 à 1.

Deux produits alimentaires peuvent présenter des teneurs en humidité similaires mais des activités de l’eau différentes, car leur composition et leur structure influencent les interactions entre l’eau et la matrice alimentaire.

Cette distinction est particulièrement importante pour la stabilité des aliments. L’activité de l’eau influence la croissance microbienne ainsi que la vitesse de certaines transformations chimiques et physiques, tandis que la teneur en humidité fournit des informations sur la quantité d’eau présente.

Ces deux mesures fournissent donc des informations complémentaires pour l’évaluation de la qualité, de la stabilité et de la durée de conservation des aliments.

Paramètre	Ce qui est mesuré	Caractéristique principale	Utilisation typique
Teneur en eau	Quantité réelle d’eau présente dans un échantillon	Fait spécifiquement référence à l’eau	Quantification de l’eau et analyse de composition
Humidité	Humidité déterminée à l’aide d’une méthode analytique définie	Peut inclure la perte d’autres composés volatils dans les méthodes basées sur le séchage	Contrôle qualité de routine et vérification des spécifications
L'activité de l'eau (a_w)	Disponibilité thermodynamique de l'eau	Liée à la pression de vapeur d’eau à l’équilibre	Études de stabilité, évaluation de la durée de conservation et analyse du risque microbiologique

L'eau dans les aliments : eau libre et eau liée

L’eau présente dans une matrice alimentaire ne se comporte pas comme une phase unique et uniforme. Sa mobilité et sa disponibilité dépendent de ses interactions avec les protéines, les glucides, les sels et les autres composants de la matrice.

Ces différences influencent la congélation, l’évaporation, les réactions chimiques et la croissance microbienne. Elles affectent également la manière dont l’eau est libérée ou mesurée par différentes méthodes analytiques.

Les termes eau libre et eau liée sont couramment utilisés pour décrire les différences de mobilité de l’eau et ses interactions au sein des aliments. Ils représentent toutefois un continuum d’états physiques plutôt que deux fractions strictement distinctes.

Eau libre

L’eau libre est une eau relativement mobile retenue dans les pores, les capillaires et les espaces intercellulaires par des forces physiques relativement faibles. Elle se comporte davantage comme une eau en vrac que comme une eau fortement associée : elle peut se déplacer dans la matrice alimentaire, participer aux processus chimiques et biologiques et être généralement plus facile à éliminer lors du séchage.

Les aliments à forte teneur en eau, tels que les fruits frais, les légumes, la viande et le lait, contiennent des quantités importantes d’eau relativement mobile.

Toutefois, la quantité d’eau libre présente dans un produit ne correspond pas directement à sa teneur totale en humidité ni à son activité de l’eau.

Eau liée

L’eau liée est plus fortement associée aux composants de la matrice alimentaire, notamment les protéines, les amidons, les sucres et les sels. Ces interactions limitent la mobilité de l’eau et peuvent modifier son comportement lors de la congélation et de l’évaporation.

Le terme « eau liée » couvre plusieurs degrés d’interaction plutôt qu’une fraction clairement définie. L’eau fortement associée présente généralement une mobilité réduite et peut être plus difficile à éliminer par les méthodes de séchage conventionnelles.

Les modèles de sorption de l’eau, tels que le modèle de Brunauer-Emmett-Teller (BET), sont utilisés pour décrire les interactions entre l’eau et les matériaux alimentaires. Le concept de teneur en humidité de monocouche représente une estimation de la quantité d’eau fortement associée selon les hypothèses d’un modèle de sorption donné.

La teneur en humidité de monocouche peut fournir des informations utiles pour l’étude de la stabilité des aliments, mais elle ne correspond pas à une teneur en humidité ou une activité de l’eau universellement définie pour tous les produits alimentaires.

Humidité et qualité des aliments

L’humidité influence de nombreuses propriétés qui déterminent l’apparence, le goût, la texture et le comportement d’un aliment pendant son stockage et sa transformation. Les variations de teneur en humidité et d’activité de l’eau peuvent modifier la texture, la stabilité, l’apparence, la saveur et les performances de transformation, même lorsque la variation d’humidité est relativement faible.

Texture

L’humidité exerce une influence majeure sur la texture des aliments.

Dans les produits secs et croustillants tels que les biscuits, crackers, snacks extrudés et céréales du petit-déjeuner, l’absorption d’humidité peut rendre la matrice alimentaire plus flexible. L’eau peut agir comme plastifiant dans les composants alimentaires amorphes, en abaissant leur température de transition vitreuse.

Cela peut faire passer le matériau d’un état vitreux et cassant à un état plus souple et caoutchouteux. Les produits initialement croustillants peuvent alors perdre leur caractère croquant et devenir plus mous ou plus moelleux.

Dans les aliments tendres tels que le pain, les gâteaux et les pâtes fraîches, les modifications de la répartition de l’humidité peuvent contribuer au durcissement et à d’autres changements de texture. Dans le pain, le rassissement est également associé à la rétrogradation de l’amidon, phénomène au cours duquel les molécules d’amidon se réorganisent après la cuisson et contribuent à raffermir la mie.

Stabilité

L’humidité joue un rôle important dans la stabilité physique des produits alimentaires en poudre. Les variations de teneur en humidité et d’activité de l’eau peuvent influencer le mottage, l’agglomération, le caractère collant et l’écoulement.

Cet aspect est particulièrement important pour les poudres contenant des sucres amorphes ou d’autres composants hygroscopiques. L’absorption d’humidité peut accroître la mobilité moléculaire, favoriser la cristallisation ou d’autres modifications structurelles et entraîner l’agglomération des particules.

La température de transition vitreuse et l’activité de l’eau constituent donc des paramètres utiles pour évaluer la stabilité des poudres alimentaires.

Les spécifications relatives à l’humidité, associées à des conditions appropriées d’emballage et de stockage, aident les fabricants à maintenir la stabilité des produits tout au long de leur fabrication et de leur conservation.

Apparence

L’humidité peut influencer l’apparence des aliments en modifiant les propriétés de surface, la couleur et les phénomènes de migration de l’eau.

Par exemple, l’humidité peut migrer d’une garniture vers un biscuit ou une pâte environnante, ramollissant la couche externe et modifiant son apparence. Une perte d’humidité peut produire l’effet inverse. Dans les produits surgelés, la sublimation de la glace peut provoquer des brûlures de congélation, entraînant des zones sèches, décolorées ou détériorées à la surface du produit.

Le contrôle des migrations d’humidité et des conditions d’emballage est donc essentiel pour préserver l’apparence des produits alimentaires pendant leur stockage.

Goût et saveur

L’humidité influence la concentration et la libération des composés aromatiques. L’élimination de l’eau peut concentrer les sucres, les acides et les sels dissous, tandis que l’ajout ou l’absorption d’eau peut les diluer.

L’humidité influence également la manière dont les composés aromatiques sont libérés de la matrice alimentaire lors de la consommation. Dans les fruits séchés, les mélanges d’assaisonnement et d’autres produits à faible teneur en humidité, de faibles variations d’humidité peuvent modifier l’intensité perçue des saveurs.

Un excès d’humidité dans les arômes en poudre et autres ingrédients secs peut également contribuer à une instabilité physique et affecter la rétention des composés volatils.

Caractéristiques de transformation

L’humidité influence le comportement des matières alimentaires pendant la fabrication. Elle peut affecter le mélange, l’extrusion, le broyage, le séchage, l’agglomération et d’autres opérations de transformation.

Dans les pâtes et autres matériaux hydratés, les variations de teneur en eau modifient les propriétés rhéologiques et les caractéristiques de manipulation. Lors de l’extrusion, l’humidité de l’alimentation influence le comportement du procédé, l’expansion du produit et sa texture. Pendant le broyage, une humidité plus élevée peut rendre certains matériaux plus ductiles et réduire leur tendance à se fracturer proprement.

L’humidité peut également influencer l’agglomération et le compactage des comprimés en modifiant la formation de ponts liquides entre les particules.

Pour ces raisons, des spécifications d’humidité sont souvent définies non seulement pour les produits finis, mais aussi pour les matières premières et les produits intermédiaires. Le contrôle de l’humidité à ces différentes étapes contribue à maintenir des conditions de fabrication constantes et une qualité finale homogène.

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FAQ

Qu'est-ce que la teneur en humidité dans les aliments ?

La teneur en humidité décrit la quantité d’eau ou d’humidité présente dans un produit alimentaire, généralement exprimée en pourcentage de sa masse totale. La valeur mesurée dépend de la méthode analytique utilisée, en particulier lorsque la détermination est basée sur la perte de masse lors du séchage.

Pourquoi la teneur en humidité est-elle importante dans le contrôle qualité alimentaire ?

La teneur en humidité influence la texture des aliments, leur comportement lors de la transformation, le rendement du produit et sa stabilité pendant le stockage. Le suivi de l’humidité aide les fabricants à maintenir des spécifications de produit cohérentes et à identifier les variations susceptibles d’affecter la qualité.

Quelle est la différence entre la teneur en humidité et l’activité de l’eau ?

La teneur en humidité décrit la quantité d’eau ou d’humidité présente dans un produit alimentaire, tandis que l’activité de l’eau décrit la disponibilité thermodynamique de cette eau. L’activité de l’eau est particulièrement importante pour évaluer les conditions favorisant la croissance microbienne et influençant la stabilité des aliments.

Comment l’humidité influence-t-elle la durée de conservation des aliments ?

L’humidité peut influencer la durée de conservation en modifiant la texture, la stabilité physique, les réactions chimiques et la croissance microbienne. Toutefois, la teneur en humidité seule ne permet pas de prédire de manière fiable la durée de conservation. L’activité de l’eau, la composition du produit, l’emballage et les conditions de stockage doivent également être pris en compte.

Pourquoi la teneur en humidité est-elle mesurée pendant la transformation alimentaire ?

Les mesures d’humidité aident les fabricants à surveiller le séchage et d’autres procédés sensibles à l’humidité, à contrôler le rendement des produits et à maintenir une qualité constante. Les mesures peuvent être réalisées sur les matières premières entrantes, les produits intermédiaires et les produits finis.