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International audience

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International audience; Processed cheese derives from a secondary milk processing step that involves mixing and heating dairy (cheese, butter and milk powders) and non-dairy products (emulsifiers). This processing yields a homogeneous product, usually spreadable, with a shelf-life often longer than 6 months. During cheese processing and storage, lipid oxidation, caramelization and Maillard reactions occur and produce odour-active compounds. In this study, a methodological approach was used in order to (i) identify odorants responsible for flavor attributes or compouds involved in the reaction chain, (ii) monitor the evolution of these markers during the heat treatment applied to the matrix, (iii) establish an observable reaction scheme and (iv) model and predict the evolution of these compounds during thermal operations. In this aim, a model cheese and a cooking cell were elaborated. Various couplings of gas chromatography with olfactometry were used to identify odorous compounds. Two-dimensional comprehensive chromatography allowed a semi-quantitation of trace and ultra-trace compounds, while precursors were quantitated by high performance liquid chromatography. An observable reaction scheme of the Maillard reaction was extracted from these data and makes the multi-response modeling step possible despite a partial quantitation of the volatile compounds. Finally, we obtained a formal model combining 19 components (including four odorants) connected by 14 stoechiometric balanced reactions. This model makes it possible to predict the evolution of these components depending on the initial content of lactose, galactose and according to the heat treatment applied to the cheese matrix. This work was carried out with the financial support of the ANR-Agence Nationale de la Recherche-The French National Research Agency under the Programme National de Recherche en Alimentation et nutrition humaine , project ANR-06-PNRA-023REACTIAL "Prediction and control of the appearance or disappearance of reactional markers during food process and conservation " .

Processed cheese derives from a secondary milk processing step thatinvolves mixing and heating dairy (cheese, butter and milk powders)and non-dairy products (emulsifiers). This processing yields a homogeneousproduct, usually spreadable, with a shelf-life often longer than 6months. During processing and storage, lipid oxidation, caramelizationand Maillard reactions occur and produce odour-active compounds. Someof them are potentialy involved in the development of odour defects. Aspart of the ANR-06-PNRA-023 R�actial project, a methodological approachwas used in order to (i) identify key compounds responsible forthe flavor defects observed, (ii) monitor the evolution of these markersduring the heat treatment applied to the cheese matrix, (iii) establish anobservable reaction scheme, (iv) model and predict the evolution of thesecompounds during thermal operations. To do this, a model cheese andits cooking cell were elaborated. Various couplings of gas chromatographywith olfactometry were used to identify odorous compounds. Twodimensionalcomprehensive chromatography allowed a semi-quantitationof trace and ultra-trace compounds, while precursors were quantitated byhigh performance liquid chromatography. An observable reaction schemewas extracted from these data and make the multi-response modellingstep possible despite a partial quantitation of the volatile compounds., Le fromage fondu est issu de la seconde transformation du lait. Sa fabricationimplique le mélange, le chauffage et la texturation de produitslaitiers (fromage, beurre et poudres de lait) et non laitiers (agents émulsifiants,acide citrique et chlorure de sodium). Le résultat est un produithomogène, généralement tartinable et à la durée de conservationlongue, souvent supérieure à 6 mois. Au cours de la fabrication et dustockage, les réactions d’oxydation des lipides, de caramélisation et deMaillard forment des composés odorants dont certains sont potentiellementindésirables pour la flaveur du produit. Dans le cadre du projetANR-06-PNRA-023 Réactial, une démarche méthodologique a été miseen place afin : (i) d’identifier les marqueurs réactionnels précurseurs ouresponsables des défauts de flaveur observés, (ii) de suivre l’évolutionde ces marqueurs au cours des traitements thermiques appliqués, (iii)d’établir un schéma réactionnel observable en vue (iv) de la modélisationet de la prédiction de l’évolution des marqueurs réactionnels etindirectement de l’apparition de défauts de flaveur. Ceci a nécessité lamise au point d’une formulation de matrice de fromage fondu modèleainsi que l’élaboration d’une cellule de traitement thermique. Différentscouplages de chromatographie en phase gazeuse à l’olfactométrie ont étéutilisés afin d’identifier les composés odorants. La chromatographie bidimensionnellesystématique couplée à la spectrométrie de masse à tempsde vol a permis une semi-quantification des composés traces et ultratracestandis que les précurseurs ont été quantifiés par chromatographieliquide haute performance. Les données ainsi obtenues ont permisl’écriture d’un schéma réactionnel observable qui a donné lieu à une modélisationstoechio-cinétique multi-réponses. Un ajustement des donnéesexpérimentales par le modèle a pu être réalisé malgré une quantificationpartielle des différents constituants.

Processed cheese derives from a secondary milk processing step thatinvolves mixing and heating dairy (cheese, butter and milk powders)and non-dairy products (emulsifiers). This processing yields a homogeneousproduct, usually spreadable, with a shelf-life often longer than 6months. During processing and storage, lipid oxidation, caramelizationand Maillard reactions occur and produce odour-active compounds. Someof them are potentialy involved in the development of odour defects. Aspart of the ANR-06-PNRA-023 R�actial project, a methodological approachwas used in order to (i) identify key compounds responsible forthe flavor defects observed, (ii) monitor the evolution of these markersduring the heat treatment applied to the cheese matrix, (iii) establish anobservable reaction scheme, (iv) model and predict the evolution of thesecompounds during thermal operations. To do this, a model cheese andits cooking cell were elaborated. Various couplings of gas chromatographywith olfactometry were used to identify odorous compounds. Twodimensionalcomprehensive chromatography allowed a semi-quantitationof trace and ultra-trace compounds, while precursors were quantitated byhigh performance liquid chromatography. An observable reaction schemewas extracted from these data and make the multi-response modellingstep possible despite a partial quantitation of the volatile compounds., Le fromage fondu est issu de la seconde transformation du lait. Sa fabricationimplique le mélange, le chauffage et la texturation de produitslaitiers (fromage, beurre et poudres de lait) et non laitiers (agents émulsifiants,acide citrique et chlorure de sodium). Le résultat est un produithomogène, généralement tartinable et à la durée de conservationlongue, souvent supérieure à 6 mois. Au cours de la fabrication et dustockage, les réactions d’oxydation des lipides, de caramélisation et deMaillard forment des composés odorants dont certains sont potentiellementindésirables pour la flaveur du produit. Dans le cadre du projetANR-06-PNRA-023 Réactial, une démarche méthodologique a été miseen place afin : (i) d’identifier les marqueurs réactionnels précurseurs ouresponsables des défauts de flaveur observés, (ii) de suivre l’évolutionde ces marqueurs au cours des traitements thermiques appliqués, (iii)d’établir un schéma réactionnel observable en vue (iv) de la modélisationet de la prédiction de l’évolution des marqueurs réactionnels etindirectement de l’apparition de défauts de flaveur. Ceci a nécessité lamise au point d’une formulation de matrice de fromage fondu modèleainsi que l’élaboration d’une cellule de traitement thermique. Différentscouplages de chromatographie en phase gazeuse à l’olfactométrie ont étéutilisés afin d’identifier les composés odorants. La chromatographie bidimensionnellesystématique couplée à la spectrométrie de masse à tempsde vol a permis une semi-quantification des composés traces et ultratracestandis que les précurseurs ont été quantifiés par chromatographieliquide haute performance. Les données ainsi obtenues ont permisl’écriture d’un schéma réactionnel observable qui a donné lieu à une modélisationstoechio-cinétique multi-réponses. Un ajustement des donnéesexpérimentales par le modèle a pu être réalisé malgré une quantificationpartielle des différents constituants.

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