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Cycle de croissance
Quatre différentes étapes constituent la croissance du fruit de la mangue (Léchaudel M., 2004; Tharanathan et al., 2006), figure 3:
1. Le stade juvénile est le premier stade du développement qui conduit à une croissance cellulaire rapide,
2. Le stade de croissance qui entraîne l’accroissement et la maturation des cellules,
3. Le stade de maturation et maturité (différence entre maturité, maturation et mûrissement cf. Encadré 2), est le stade de respiration climactérique, c’est-à-dire, quand le fruit initie sa maturation et acquiert sa maturité (fruit vert mature mais non mûr) pour ensuite subir le mûrissement (passage d’un fruit vert mature à un fruit mûr). En effet, la mangue est un fruit climactérique caractérisé par une grande production d’éthylène, hormone végétale, déclenchée sur l’arbre et/ou après récolte. Durant cette période le fruit produit fortement de l’éthylène provoquant de nombreuses modifications biochimiques qui induisent un changement de couleur (dégradation de la chlorophylle et augmentation des anthocyanes et des caroténoïdes), de goût (diminution de l’acidité, hydrolyse de l’amidon en sucres simples, etc.), un développement d’arômes et enfin une diminution de la fermeté (hydrolyse des pectines) (Nordey, 2014).
4. Le stade de sénescence est le stade où le fruit atteint sa maturité optimale pour être consommé. Vers la fin de ce stade, le fruit débute sa détérioration (attaque microbienne, dégradation enzymatique, fermentation, etc.).
Étude de nouveaux marqueurs de qualité de la mangue fraîche et d’un procédé innovant de texturation (IVDV) pour l’optimisation de la qualité des purées et des mangues séchées
Figure 3. Le cycle de croissance de la mangue (Tharanathan et al., 2006).
Encadré 2 : Différence entre maturité, maturation et mûrissement
Le mûrissement, la maturation et la maturité sont, trois termes relatifs au développement d’un organisme, d’un être ou d’un fruit.
La maturation ou mûrissement sont les processus de croissance et d’évolution grâce auquel le fruit parvient à maturité.
La maturité désigne ce qui est mûr. Un fruit mûr est ainsi arrivé à maturité.
Les termes mûrissement et maturation peuvent tous deux être utilisés pour indiquer le processus de croissance que subit le fruit pour devenir mûr.
Dans ce travail, nous avons adopté le terme maturation (maturation en anglais) pour indiquer le phénomène de développement que subit le fruit sur l’arbre, le rendant prêt à être récolté mais pas nécessairement à être consommée immédiatement. Et le terme mûrissement (ripening en anglais) pour indiquer le développement que subit le fruit après sa récolte dans des conditions contrôlées, le rendant comestible ou adéquat à la transformation.
Le terme affinage peut signifier aussi mûrissement.
Maturation et mûrissement de la mangue : Fruit climactérique
L’activité respiratoire ainsi que la production d’éthylène permet généralement de classer les fruits en climactériques et non climactériques. Tout comme d’autres fruits (l’avocat, la banane, l’abricot, le kiwi, etc.), la mangue est un fruit climactérique aussi appelé « fruit dépendant de l’éthylène » (Nordey, 2014; Pathak et al., 2018; Tharanathan et al., 2006). Ces fruits se caractérisent par leur capacité à subir la maturation sur l’arbre et un mûrissement après récolte.
Ainsi, les fruits climactériques tels que la mangue, peuvent être récoltés à un stade de développement appelé stade vert mature (non mûr) et poursuivre leur mûrissement après cueillette. Sur l’arbre, la production d’éthylène commence à augmenter considérablement dès le début du stade de maturité et maturation (49 jours après la floraison : cf. point 3 du § 1,2) jusqu’à atteindre la crise climactérique. Suite à cette crise, la production d’éthylène diminue lentement avant que le fruit entre dans le stade de senescence (Fuentes et al., 2019).
Après récolte, la production d’éthylène et les caractéristiques respiratoires, déclenchant le mûrissement des mangues, dépendent de plusieurs facteurs tels que la maturité à la récolte, la température de stockage, l’humidité, etc. (Barboza et al., 2016).
Au cours du mûrissement, un ramollissement de la texture ainsi que des modifications de la composition de la mangue, sont observés.
Le ramollissement des fruits est principalement dû à l’activité des enzymes pectolytiques telles que la polygalacturonase (PG), la pectine méthyle estérase (PME), la pectate lyase (PEL) et la galactosidase, impliquées dans l’hydrolyse des pectines (diminution du poids moléculaire des pectines) présentes dans les parois cellulaires (Barboza et al., 2016; Bello-Pérez et al., 2007; Maldonado-Celis et al., 2019; Payasi and Sanwal, 2010; Yahia, 2011; Yashoda et al., 2006).
À l’égard de la composition de fruit, l’amidon, le polymère le plus important en terme de concentration dans le fruit vert, est hydrolysé en sucres simples tels que les monosaccharides (glucose et fructose) et les disaccharides (saccharose) au cours de la maturation (Bello-Pérez et al., 2007; Maldonado-Celis et al., 2019; Payasi and Sanwal, 2010). De plus, la teneur en acides organiques di- et tricarboxyliques (malique, citrique, pyruvique, oxalique, tartrique et succinique : les acides organiques majoritaires dans la mangue) diminue significativement au cours du mûrissement. La diminution de l’acidité et l’accumulation des sucres sont responsables du développement de la saveur et de goût du fruit mûr.
D’autres composés, tels que les vitamines, subissent aussi des évolutions au cours de la maturation et du mûrissement. Par exemple, la teneur en vitamine C, l’un des principaux nutriments de la mangue, diminue considérablement suite à une destruction oxydative (Barboza et al., 2016; Yahia, 2011). À la fin de l’affinage, le fruit est riche en provitamine A et en vitamine B1 (la thiamine) ainsi qu’en vitamine B2 (la riboflavine).
Enfin, un changement de la couleur est également observé au cours de la maturation et de l’affinage. Il est causé par la dégradation de la chlorophylle et par la synthèse et/ou l’accumulation de différents pigments, principalement les anthocyanines et les caroténoïdes (Yashoda et al., 2006).
Production et exportation mondiale
La production mondiale de la mangue est en augmentation continue. Elle a été estimée à 55 millions de tonnes métriques de fruits en 2020, figure 4 (F. and A. O. of U. N. FAO, 2019), la plaçant au deuxième rang dans la production des fruits tropicaux dans le monde, après la banane.
Figure 4 : Évolution et prédiction (2000-2028) de la production mondiale de la mangue et d’autres fruits tropicaux (F. and A. O. of U. N. FAO, 2019).
Les principaux producteurs de mangues sont l’Inde, la Chine, la Thaïlande, l’Indonésie, les Philippines, le Mexique, le Pérou et le Pakistan. 77 % de la production proviennent des pays asiatiques, 14% de l’Amérique et 9% de l’Afrique (Lo’ay et al., 2005). Selon la FAO, l’Inde a concentré à elle seule, en 2020, près de la moitié (40 %) de la production mondiale suivie par la Chine (11 %), le Pakistan (7 %) et le Mexique (6 %) (FAO, 2020).
Bien que la plus grande production de mangues provienne des pays Asiatiques, seuls 26 % de leur production sont exportés. En effet, les deux principaux marchés d’importation sont les États-Unis et l’Europe avec une importation provenant principalement du Mexique pour les États-Unis et du Brésil et du Pérou pour le marché Européen (Evans, 2008). Même si le Brésil et le Pérou représentent les leaders d’exportation vers le marché européen, le Mali, la Côte d’Ivoire, le Pakistan, l’Israël, le Sénégal, le Burkina Faso, le Mexique et d’autres pays constituent aussi des centres d’exportation en raison du caractère saisonnier et de la demande élevée de mangues en Europe.
Il existe plusieurs variétés de mangues, on peut nommer la Tommy Atkins, la Kent, la Keitt, la Palmer, l’Amélie, la Valencia Pride, l’Haden, l’Irwin, l’Osteen, la Maya, l’Omer, l’Alfonso, etc. (Evans et al., 2017; United Nations, 2016).
Les quatre principales variétés commercialisées dans le monde sont la Tommy Atkins, la Haden, la Keitt et la Kent (Figure 5). Le tableau 1 présente les caractéristiques des principales variétés de mangues. Ces variétés sont les plus rencontrées et vendues en Europe avec la Haden, la plus onéreuse, suivie par la Kent, la Keitt et enfin la Tommy Atkins (Evans et al., 2017). Les mangues sont commercialisées une grande partie de l’année sur les marchés européens. Les variétés retrouvées dépendent de la saison, des distributeurs, de l’origine géographique et du mode de transport (avion ou bateau).
Consommation et valorisation
La commercialisation de la mangue et de ses coproduits s’étend sur une grande partie de l’année. D’un point de vue industriel, la mangue présente trois parties intéressantes pour la transformation : la pulpe, la peau et le noyau.
La pulpe, produit principal de la mangue, est utilisée pour la fabrication de chutney, de produits séchés, de poudre (Amchoor) et de panna (boisson de mangue verte) quand les mangues sont au stade vert mature (Martin and He, 2009). Au stade mûr, les mangues sont principalement consommées en tant que fruits frais mais la pulpe peut être transformée en purée, compote, conserve, jus, nectar, confiture, fruits au sirop, etc. (Bonneau, 2018; Martin and He, 2009).
En ce qui concerne les coproduits, la peau est le principal coproduit de la mangue ; elle est riche en substances phytochimiques antioxydantes telles que les caroténoïdes, les polyphénols, les anthocyanes et les composés volatils. Elle peut être utilisée dans différentes formulations alimentaires en tant que fibres alimentaires (Berardini et al., 2005; Martin and He, 2009). En outre, la peau des mangues est utilisée pour la production de biogaz et la fabrication de nourriture pour animaux (Varakumar et al., 2012). Quant au noyau, il est utilisé pour la production d’huile et de poudre de noyau de mangue. Les produits obtenus à partir des noyaux de mangue ont fait l’objet de nombreuses études qui ont démontré leurs actions antioxydantes et antimicrobiennes en raison de leur forte teneur en polyphénols (Martin and He, 2009).
Ces travaux de thèse intégrés dans le projet Interfaces, s’intéressent spécifiquement à la production, transformation et consommation de mangues dans les pays de l’Afrique de l’Ouest qui représentent une grande source de pertes post-récolte dans le monde.
La mangue en Afrique de l’Ouest : Production, transformation et consommation
Vers la fin des années 1960, le Mali fut le premier pays de l’Afrique de l’Ouest à exporter des mangues vers l’Europe suivi par le Burkina Faso, la Guinée, le Sénégal, et surtout la Côte d’Ivoire, dont les exportations ne cessent d’augmenter (Rey et al., 2004). Aujourd’hui, ces pays représentent 75 % de la production totale de mangues dans l’Afrique de l’Ouest. Dans ces pays, les mangues sont soit vendues sur les marchés locaux, soit exportées principalement vers l’Europe (la France, l’Allemagne et la Belgique) pour une consommation en tant que fruits frais ou pour la transformation en mangues séchées, en jus ou en purées. Les principales variétés d’exportation dans ces pays Africains sont l’Amélie, la Kent, la Keitt, la Brooks, la Holden, la Valencia et la Palmer (Rey et al., 2004). La production de mangues dépend de la variété et du pays producteur mais la saison des mangues en Afrique de l’Ouest dure généralement de mars jusqu’à juillet.
Dans certains pays de l’Afrique de l’Ouest, la production des mangues reste limitée et destinée à une consommation locale en tant que fruits frais au sein des familles ou à une vente locale pour une consommation fraîche (Van Melle and Buschmann, 2013; Vanniére et al., 2004).
Composition nutritionnelle de la mangue
La mangue est composée en moyenne de 60 à 75 % de pulpe, de 11 à 18% de peau et 14 à 22% de noyau. Ces pourcentages peuvent varier en fonction de la variété, le tableau 2 présente la composition en pulpe, en peau et en noyau des principales variétés de mangues (Paull and Duarte, 2011; Tharanathan et al., 2006).
La pulpe de mangue, constituée d’environ 80% d’eau et 20% de matières sèches, est reconnue pour sa valeur nutritive élevée et son apport énergétique moyen (60 kcal pour 100 g de pulpe). Sa composition dépend de plusieurs facteurs intrinsèques et extrinsèques tels que la variété, la zone géographique, le climat, le stade de maturation, les conditions de stockage, etc. (Martin and He, 2009; Tharanathan et al., 2006). Malgré cela, les constituants principaux de la pulpe de mangue sont les sucres (glucose, fructose, saccharose), les acides organiques, les protéines, les lipides (acides gras saturés, polyinsaturés et mono-instaurés dont l’acide palmitique, l’acide linoléique, l’acide alpha linolénique et l’acide oléique), les vitamines (vitamine A, provitamine A (β-carotène) et vitamine C) et les minéraux (calcium, fer, magnésium, phosphore, potassium, sodium, zinc, cuivre, manganèse et sélénium) (Tableau 3) (Maldonado-Celis et al., 2019). La pulpe des mangues vertes présente une source importante d’amidon et de pectines (Bello-Pérez et al., 2007).
La pulpe de mangue mature contient environ 15% de sucres avec le fructose comme principal monosaccharide. Par exemple, la teneur totale en sucre des variétés Tommy Atkins, Haden, Kent et Keitt pour 100 g de pulpe est d’environ 14,98 g (saccharose : 6,97 g, glucose : 2,01 et fructose : 4,68 g) et de 1,6 g de fibres alimentaires pour 100 g de pulpe (USDA, 2015). Les pectines sont également très abondantes dans la pulpe des mangues vertes et sont considérées comme des composés gélifiants. Comme dans de nombreux fruits, les protéines et les lipides y sont présents en faibles teneurs (environ 0,82% et 0,38%, respectivement). Ces teneurs, ainsi que la composition en acides aminés, varient en fonction du cultivar et du degré de maturation.
À maturité, l’alanine, l’arginine, la glycine, la sérine, la leucine et l’isoleucine se trouvent en haute concentration (Maldonado-Celis et al., 2019). En ce qui concerne les acides organiques présents dans la pulpe de la mangue, il s’agit d’acides di- et tricarboxyliques dont l’acide malique, citrique, pyruvique, oxalique, tartrique et succinique. Les acides majoritaires responsables de l’acidité des mangues sont les acides citrique et malique, avec l’acide citrique comme acide principal (Maldonado-Celis et al., 2019; Tharanathan et al., 2006). La pulpe contient aussi des quantités importantes de composés phénoliques, reconnus notamment pour leur activité antioxydante.
La peau de mangue contient de la vitamine E, de la vitamine C, des polyphénols, des caroténoïdes, des fibres alimentaires dont environ 28% de fibres solubles et 50% d’insolubles, et des composés phénoliques (Ajila and Prasada Rao, 2013). Le noyau, riche en polyphénols, est une importante source de composés antioxydants et antimicrobiens. En plus de sa teneur en polyphénols constituant 70% du contenu total de polyphénols dans la mangue, la graine de mangue contient en moyenne 77% de glucides, 11% de matières grasses, 6% de protéines et 2% de fibres (Martin and He, 2009).
Table des matières
Introduction générale
CHAPITRE 1. ÉTAT DE L’ART
1. La mangue : un fruit tropical
1.1. Taxonomie et origine botanique
1.2. Cycle de croissance
1.3. Maturation et mûrissement de la mangue : Fruit climactérique
1.4. Production et exportation mondiale
1.5. Consommation et valorisation
1.6. La mangue en Afrique de l’Ouest : Production, transformation et consommation
1.7. Composition nutritionnelle de la mangue
1.8. Les pertes post-récolte de la mangue
1.9. La transformation de la mangue
Les mangues de 4ème gamme
Les mangues séchées
Les purées de mangues
La confiture de mangues
Les jus de mangues
Le nectar de mangues
Le vin et l’alcool de mangues
1.10. Le suivi de la qualité des fruits : mesures physiques et physico-chimiques conventionnelles et innovantes
Caractéristiques et propriétés conventionnellement mesurées
La fermeté
La couleur de la pulpe et de la peau
L’acidité titrable (AT)
Le degré Brix (°Bx) ou extrait sec soluble (ESS)
Outils de caractérisation innovants
c) Mesures acoustiques
2. Les purées de fruits
2.1. Spécificités des purées de fruits
Préambule : cellules et parois végétales
Définition et structure des purées de fruits
2.2. Les comportements rhéologiques des purées de fruits
Propriétés d’écoulement
Mesure des propriétés viscoélastiques : Méthodes opératoires et modules
Méthodes opératoires d’évaluation d’un comportement viscoélastique
Géométrie des modules
Les paramètres affectant les propriétés rhéologiques des purées de fruits
a) Les facteurs intrinsèques
b) Les facteurs extrinsèques
3. Les produits séchés
3.1. Le séchage de produits alimentaires
3.2. Technologies du séchage
Les méthodes conventionnelles
a) Le séchage convectif par air chaud
b) Le séchage par conduction
c) L’atomisation
d) La lyophilisation
Les méthodes innovantes
3.3. La technique de texturation par Intensification de la Vaporisation par Détente vers le Vide (IVDV)
L’équipement IVDV
Le processus d’expansion par IVDV
Cinétique de séchage suite à un traitement par IVDV
Les avantages de l’IVDV
Les applications de l’IVDV
CHAPITRE 2. MATÉRIELS ET MÉTHODES
1. Première partie : Les purées de mangues
1.1. Matière première
1.2. Caractérisation des mangues
Densité
Caractérisation texturale
Texture non – destructive par compression
Texture destructive par pénétrométrie
Caractérisation rhéologique des tranches de mangues
1.3. Transformation des mangues en purée
1.4. Caractérisation des purées
Analyses physico-chimiques conventionnelles
Acidité titrable et pH
L’extrait sec soluble
La matière sèche totale
La couleur
Caractérisation des solides insolubles en suspension
Distribution en taille de particules des purées et de leurs solides insolubles en suspension
Caractérisation rhéologique conventionnelle des purées
Choix de la géométrie, du pré-cisaillement et du temps de repos
Mesures en mode écoulement
Mesures en mode dynamique : Balayage oscillatoire de fréquence
Caractérisation des purées par rhéométrie couplée à la spectroscopie en moyen infrarouge
Caractérisation rhéologique
Caractérisation spectrale en moyen infra-rouge
2. Deuxième partie : Les mangues séchées expansées
2.1. Matière première
2.2. Le séchage par air-chaud
2.3. L’équipement IVDV et le processus d’expansion
2.4. Caractérisation physico-chimique des cubes de mangues séchés et expansés
Le taux d’expansion
La texture
Couleur
2.5. Optimisation par la méthodologie de surface de réponse
Le plan d’expérience
Modélisation mathématique
Les analyses statistiques
CHAPITRE 3. RÉSULTATS ET DISCUSSION
1. Caractérisation des mangues fraîches et des purées de mangues au cours de la maturation :
outils de prédiction des propriétés des purées
1.1. Préambule
1.2. Évaluation des changements physiques et biochimiques des purées au cours de la
maturation des mangues et mise en place d’un outil rapide pour la prédiction de ces changements
Impact of ripening on the physical properties of mango purees and application of simultaneous rheometry and in situ FTIR spectroscopy for rapid identification of biochemical and rheological changes.
Introduction
Materials and methods
Results and discussion
Conclusion
Bilan de l’étude
1.3. Développement et mise en place d’un test non-destructif pour le suivi de la maturation de la mangue et pour l’anticipation des propriétés physiques et physico-chimiques des purées Innovative non-destructive sorting technique for juicy stone fruits: textural properties of fresh mangos and purees.
Introduction
Materials and methods
Results and discussion
Conclusion
1.4. Conclusion globale et validation des stratégies expérimentales proposées
Caractérisation des mangues fraîches
Caractérisation des purées
Conclusion
2. Valorisation des mangues : Application du procédé de texturation « Intensification de vaporisation par détente vers le vide, IVDV » pour une amélioration de la texture et de la couleur
des mangues séchées
2.1. Préambule
2.2. Vers une valorisation des mangues par un nouveau procédé de texturation : Utilisation de l’Intensification de Vaporisation par Détente vers le Vide, IVDV
Physicochemical properties improving of dried mango cubes, using of a novel technology “Intensification of Vaporization by Decompression to the Vacuum” (IVDV) combine with conventional hot-air drying
Introduction
Materials and methods
Results and discussion
Conclusion
2.3. Application de l’IVDV sur un lot de mangues mûres
Effets des variables indépendantes sur les paramètres de réponse
Conclusion
Conclusions et perspectives
ANNEXE 1 : Détermination des jours de maturation des mangues utilisées pour la réalisation
campagne de mesure : Séchage et texturation
ANNEXE 2 : Analyse statistique (ANOVA) : Choix de la sonde utilisée lors des mesures de texture
(campagne de mesure : Séchage et texturation)
ANNEXE 3 : Matrice du plan d’expérience et résultats obtenus pour les mangues provenant du stade de maturation avancé
Références Bibliographiques
