La réduction du pH du milieu influence largement les réactions d’altération, qu’elles soient chimiques, enzymatiques ou microbiologique. Les produits alimentaires acides, dont le pH<4,5 sont considérés relativement stables. La réduction du pH des produits alimentaires peut être réalisée soit par l’acidification directe du produit, soit par fermentation.
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Introduction
Pour mesurer l’acido-basicité d’un milieu dans l’eau, les chimistes se sont dotés d’une unité de mesure appelée pH, dont les valeurs sont comprises entre 0 et 14. Le pH de l’eau pure, égal à 7 (à 25 °C), représente la limite entre les acides et les bases : les solutions dont la valeur du pH est inférieure à 7 sont acides et celles dont la valeur du pH est supérieure à 7 sont basiques.
L’échelle du pH a été introduite par le chimiste danois Søren Sørensen, en 1909, alors qu’il contrôlait la qualité du brassage de la bière. Cette échelle est maintenant largement utilisée en chimie, en géologie, en écologie, en médecine, dans l’industrie et en agriculture.
En solution aqueuse, on définit le pH de la manière suivante :
pH = – log [H+]
Lorsqu’un acide est ajouté à l’eau, la concentration en ions hydrogène [H+] augmente et est supérieure à la concentration des mêmes ions dans l’eau pure. Ainsi, plus la solution est acide (plus la concentration en ions H+ est élevée), plus le pH est faible, et réciproquement.
Si l’échelle du pH peut varier de 0 à 14, le pH des produits alimentaires se situe généralement dans la zone de 2 à 7. Le pH des produits d’origine végétale est souvent plus faible que celui des denrées alimentaires d’origine animale, surtout s’il s’agit des fruits.
| Produits alimentaires | pH |
|---|---|
| Bœuf | 5,3 à 6,2 |
| Poulet | 5,8 à 6,4 |
| Poissons | 6,5 à 6,8 |
| Lait frais | 6,3 à 6,5 |
| Beurre | 6,1 à 6,4 |
| Carottes | 5,2 à 6 |
| Pommes de terre | 5,4 à 6,2 |
| Oignons | 5,3 à 5,8 |
| Tomates | 4,2 à 4,9 |
| Pommes | 2,9 à 3,3 |
| Oranges | 3,6 à 4,3 |
| Citrons | 2,2 à 2,4 |
Influence du pH sur la conservation des aliments
Les réactions d’altération, qu’elles soient chimiques, enzymatiques ou microbiologiques, sont influencées largement par le pH du milieu (voir tableau suivant). La réduction du pH permet de ralentir ou d’arrêter ces réactions d’altération.
| Réactions d’altération | pH minimal | pH optimal | pH maximal |
|---|---|---|---|
| Croissance des moisissures | 1,5 à 3,5 | 4,5 à 6,8 | 8 à 11 |
| Croissance des bactéries | 4,5 | 6,5 à 7,5 | 9,0 |
| Croissance des levures | 1,5 à 3,5 | 4,0 à 6,5 | 8,0 à 8,5 |
| Brunissement enzymatique | 5 | 6 à 6,5 | 7 |
| Réaction de Maillard | 1 | 4 à 7 | 9 |
Il ressort du tableau que la plupart des microorganismes se développent mieux à un pH voisin de 7 (4 à 7,5). Certaines bactéries, notamment les bactéries lactiques et acétiques, sont capables de se multiplier à des pH plus bas que 4.
Par ailleurs, étant donné que les bactéries pathogènes et la majorité des bactéries d’altération ne se développent pas à des pH<4,5, on divise les produits alimentaires en deux catégories : Les produits faiblement acide et les produits acides.
Les produits alimentaires faiblement acides dont le pH>=4,5 sont considérés moins stables. Leur stabilisation par la chaleur nécessite un traitement thermique de stérilisation pour les débarrasser de tous les germes pathogènes et d’altération, y compris les spores bactériennes.
Les produits alimentaires acides, dont le pH<4,5 sont considérés relativement stables. Leur stabilisation par la chaleur nécessite un traitement moins sévère, comme la pasteurisation, pour éliminer les levures, les moisissures et quelques bactéries acidophiles, dont aucune espèce n’est sporulante.
Aussi, il est important de signaler que certaines espèces de moisissures sont capables de métaboliser des acides, transformant ainsi un produit initialement acide en un produit faiblement acide.
Réduction du pH
La réduction du pH des produits alimentaires peut être réalisée par deux méthodes. La première, est une méthode directe, consiste à l’acidification du produit par l’ajout d’un ou plusieurs acides organiques ; les acides les plus utilisés sont l’acide acétique (vinaigre) et l’acide citrique. La deuxième est une méthode indirecte qui repose sur l’utilisation des microorganismes de fermentation.
Acidification
La réduction du pH par acidification consiste à l’ajout d’un acide organique (comme l’acide acétique) ou un ingrédient acide (comme le citron) à un aliment qui est initialement peu acide. L’acide ou l’ingrédient acide doivent être ajoutés dans des proportions bien déterminées pour que le pH du produit fini soit inférieur à 4,5.
Fermentation
La réduction du pH par fermentation peut être définie comme l’utilisation contrôlée de microorganismes sélectionnés dans le but de préserver les aliments par production d’acides ou d’alcool, et de modifier leurs caractéristiques organoleptiques. L’amélioration de la conservabilité des aliments fermentés repose sur l’effet du pH ou d’un acide organique (pour la fermentation lactique) ou sur l’effet de l’alcool (pour la fermentation alcoolique) sur les microorganismes.
Cette technique, exploitée par l’homme depuis des millénaires sur base empirique, n’est pas sans risque si elle n’est pas maîtrisée. Il convient en effet que les microorganismes à l’origine des effets recherchés ne soient pas pathogènes et ne génèrent pas d’altération.
La maîtrise de cette technique repose sur le choix des microorganismes permettant cette fermentation (ferments) et sur la maîtrise des paramètres qui favorisent le développement de ces microorganismes (température, pH, aw, nutriments, etc.).