Des outils mathématiques pour comprendre et prédire l’impact de la structure des aliments et de la physiologie des individus, sur la libération des stimuli responsables des propriétés sensorielles et sur la digestion

Isabelle Souchon (1) , Isabelle Deleris (1) , Anne Saint-Eve Delbos (1) , Steven Le Feunteun (1) , Maud Panouille (1) , Clément de Loubens de Verdalle (1) , Marion Doyennette (1) , Ioan-Cristian Trelea (1)

1 GMPA - Génie et Microbiologie des Procédés Alimentaires

The design of food, as smart vectors of target molecules responsible for both sensory and nutritional properties, is a major challenge for the food industry. The aim is to provide good and healthy foods, based on the specific needs of populations (children, athletes, elderly or overweight people). The digestive tract, from the mouth to the intestine, can be considered as a multistep reactor, compact and perfectly adaptable. During this process, i) the structure and therefore the physical characteristics of the bolus, and ii) the physiological characteristics of the individual impact the kinetics of digestion and influence the physiological control related to health and well-being. Mathematical modeling of transfers and reactions in the digestive tract is an original and powerful approach. It allows the decoupling of mechanisms linked to the structure and composition of the food on the one hand and to the physiology of individual on the other hand. It thus provides a basis for building tools to help in the food designing. This approach, coupling in vitro and in vivo experiments and in silico developments, is illustrated through three examples based on dairy products of different composition and structures (model gels, cheeses, yogurts) in order to predict the flavour perception (salt and aroma) and the digestion of proteins.

La conception d'aliments, en tant que vecteurs intelligents de molécules cibles responsables aussi bien de propriétés sensorielles que nutritionnelles correspond à un enjeu majeur pour l'industrie alimentaire. Il s'agit de proposer des aliments avec des teneurs réduite en sel, sucre ou matière grasse, ou bien enrichis en fibres ou protéines, et ceci en intégrant les besoins spécifiques des populations (enfants, sportifs, personnes agées ou en surpoids ...). Le tube digestif, de la bouche jusqu'à l'intestin, peut être considéré comme un formidable réacteur multi étagé, compact et parfaitement adaptable. Au cours de ce processus, la structure et donc les caractéristiques physiques du bol alimentaire, ainsi que les caractéristiques de l'individu qui consomme l'aliment impactent les cinétiques de digestion et influencent les régulations physiologiques associées à la santé et au bien-être de l'Homme. La modélisation mathématique des réactions et transferts dans le tube digestif constitue une approche originale et puissante, car elle permet de découpler les phénomènes liés à la structure et la composition de l'aliment d'une part et à l'individu d'autre part. Elle constitue ainsi une base pour construire des outils d'aide à la formulation. Des approches couplant mesures in vitro et in vivo associées à des développements in silico sont illustrées au travers de trois exemples sur des produits laitiers de différentes structures et compositions (gels laitiers modèles, yaourts et fromages), et ceci afin de prédire la perception salée, la perception d'arômes et enfin la digestion de protéines.

Domaines: Sciences du Vivant [q-bio]

Isabelle Souchon, Isabelle Deleris, Anne Saint-Eve Delbos, Steven Le Feunteun, Maud Panouille, et al.. Des outils mathématiques pour comprendre et prédire l’impact de la structure des aliments et de la physiologie des individus, sur la libération des stimuli responsables des propriétés sensorielles et sur la digestion. « Comprendre et utiliser la structure des aliments pour améliorer leurs qualités nutritionnelles et sensorielles », May 2014, Rennes, France. pp.43-55. ⟨hal-01195483⟩