L’olfaction digitale, le garant d’un process aromatique fiable ?

La sensorialité d’un produit alimentaire, et plus particulièrement son goût et son odeur, sont des paramètres qui peuvent être modifiés, altérés ou perturbés. Comment s’assurer que les caractéristiques sensorielles de votre produit seront les mêmes dans une semaine, dans un mois, dans un an ? L’olfaction digitale, innovation technologique, s’installe et prouve son utilité dans l’industrie agroalimentaire. Quelles sont les applications ? Quels sont les avantages ?

Le nez artificiel : un défi scientifique évoqué en 1914, relevé dans les années 80 par l’industrie du gaz pour la surveillance des gaz dangereux et parfois inodores. Contrairement à la lumière ou au son (faisant appel à des sens physiques), l’odorat est un sens chimique. Le nez est composé d’une multitude de capteurs sensoriels détectant des molécules chimiques volatiles. Une fois les molécules odorantes en contact avec les récepteurs olfactifs, des influx nerveux sont envoyés au cerveau sous la forme d’un motif de capteurs activés. Bien que ce processus nerveux soit d’une grande complexité, il est possible de le reproduire artificiellement : nous le verrons dans l’article.

Une question se pose quant à cette innovation technologique : pourquoi utiliser un nez artificiel en industrie agroalimentaire alors qu’il est possible d’engager des nez professionnels pour analyser les odeurs ? La production de nos récepteurs olfactifs, responsable de la perception d’odeurs, est codée dans notre ADN. Nous avons tous un jeu de capteurs globalement semblables mais pourtant bien différents. D’un individu à un autre, la sensibilité aux odeurs ne sera pas la même et cela même chez les nez. Dans un panel de testeurs, chacun donnera une réponse juste mais subjective grâce à leurs jeux uniques de récepteurs.

Vérification en fin de production, besoin de reproductibilité d’un arôme, d’un parfum, contrôle de l’évolution sensorielle d’un produit, identification de maturité d’un produit : les domaines d’application de l’analyse sensorielle olfactive sont multiples pour l’industrie agroalimentaire. Tristan Rousselle, docteur en biologie et cofondateur de la société Aryballe, nous éclaire sur cette nouvelle technologie et sur son bien-fondé pour l’IAA.

L’agroalimentaire, un secteur qui a du flair

Reproduire un arôme, comprendre et limiter le transfert d’odeurs entre un emballage et son contenant, etc. : les exemples d’intervention d’Aryballe au service de l’industrie agroalimentaire sont variés…. Ceux-ci remontent même jusqu’au champ, au service des agriculteurs, en permettant l’identification de variétés de fruits selon leur temps de maturité moyen.

Production agroalimentaire : reproduire de façon précise un arôme de fraise

« Dans le contexte d’une production d’arôme de fraise, notre client veut pouvoir reproduire le même arôme. Avec l’olfaction digitale, il va rentrer dans sa base de données la référence de son arôme de fraise et il comparera les résultats de chaque nouvelle production. Même pour des défauts assez fins, on peut voir grâce à notre système qu’il y a des différences olfactives, qui ne sont parfois pas détectables par des nez experts », image Tristan.

Packaging : gérer les odeurs de plastique dans les emballages

« Dans le domaine de l’agroalimentaire, il y a une forte demande de compréhension de l’interaction entre l’emballage et le produit, notamment sur le transfert d’odeurs », indique Tristan. Les matières plastiques sont composées de molécules capables de migrer vers une matrice alimentaire dans certaines conditions, comme le chauffage par exemple. « Pour étudier cela, nous avons placé des capteurs dans une usine de production. Nous avons analysé les produits en sortie de fabrication puis une fois emballés pour comparer les deux mesures. Nous avons pu voir si oui ou non le packaging générait une odeur qui était transmise au produit. Dans le cas cette étude, il n’y avait aucun transfert d’odeurs aux aliments », décrit-il comme premier exemple d’application.

Agriculture : suivre la maturité des fruits en champs

Si nous remontons en amont, les exemples d’applications pour le secteur de l’agriculture ne manquent pas. « Nous avons réalisé une autre étude sur le suivi de maturation des fruits en champs », explique Tristan. Certains fruits témoignent de leur maturité grâce à leur couleur alors que certains libèrent une odeur particulière. Cependant, il n’est pas toujours évident de savoir quand faire les récoltes. « Pour ce faire, nous avons placé des sacs plastiques autour des fruits pour créer une atmosphère équilibrée entre l’air ambiant et la quantité de molécules odorantes. Nous avons ensuite mesuré et comparé les résultats entre les fruits mûrs et ceux qui ne l’étaient pas pour déterminer la valeur de référence pour la récolte. Avec ce type de résultats, on peut également identifier les espèces qui murissent le plus vite, celles qui ont besoin de plus de temps et procéder à une sélection variétale », explique-t-il.

La détection universelle d’odeurs…

… grâce à la résonance plasmonique de surface

Les odeurs sont des molécules volatiles qu’il est possible de détecter. « On peut les fixer sur un récepteur synthétique et analyser leur présence pour donner une valeur numérique. Cela est possible grâce à la résonance plasmonique de surface (SPR). Cette technologie fait appel à une pompe faisant entrer les molécules odorantes dans une chambre. Dans celle-ci se trouve un prisme avec à sa surface des biocapteurs, mimant les récepteurs olfactifs. Les molécules vont se fixer sur ces récepteurs suivant un schéma unique à chaque odeur pour générer un motif », démontre Tristan.

A ce stade, le motif est invisible à l’œil nu. Il est amplifié par un phénomène lumineux via un système de miroirs. La lumière passe à travers la surface du prisme et est reflétée suivant un angle droit par les molécules fixées aux récepteurs. « Cette réflexion est détectée par une caméra et nous permet d’obtenir un « code-barre » unique à chaque odeur que l’on peut comparer dans notre base de données », ajoute Tristan.

« Avec notre dispositif, NeOse Pro, il est possible de réaliser des analyses à basse définition pour reconnaître une odeur bien précise, pour des contrôles de matières premières par exemple. Cela peut être un contrôle de routine, où il suffira de mettre le dispositif dans une cuve ou en sortie de production », précise-t-il. « Pour des analyses à haute définition, il faudra préparer des échantillons avec des volumes d’odeurs calibrés pour permettre une discrimination très fine des odeurs. »

Digitalisation des entreprises : la division olfactive

« Le métier de nez est difficile et l’olfaction digitale est un outil complémentaire à leur expertise en apportant des données objectives. C’est une nouvelle activité qui va se développer dans le domaine de l’agroalimentaire », s’enthousiasme Tristan. C’est d’ailleurs le cas pour certains grands groupes et Aryballe a pour objectif d’aider les entreprises à développer leurs divisions olfactives digitales. L’usine du futur pourrait utiliser des capteurs embarqués sur les machines de transformation pour suivre chaque étape du processus. « Pourquoi ne pas concevoir un système de retro-feedback qui permettrait à un four de s’arrêter tout seul lorsque les conditions sensorielles du produit sont optimales par exemple ? » finit-il en imaginant les applications possibles pour cette technologie innovante.

Les mots-clés

Odeur, olfaction, arôme, sensorialité, digitale, capteur, agroalimentaire, innovation, technologie

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Découvrez en vidéo le processus de détection des odeurs grâce à la résonance plasmonique de surface (vidéo créée par Aryballe Technologies).