Caractérisation par RMN/IRM des bioproduits et leurs procédés de transformation

L’équipe IRM-Food s’est construite selon une démarche résolument à l’interface entre la physique de la Résonance Magnétique Nucléaire et les disciplines impliquées dans l’étude des bioproduits et de leurs transformations (physico-chimie, biophysique, génie des procédés, modélisation des transports, physiologie, etc.). Ce positionnement s’est renforcé par l’intégration de l’Imagerie par Résonance Magnétique, avec à ce jour un imageur Open Siemens 0.2T et un imageur Siemens Avanto 1.5T.

À ce jour, l’équipe présente une activité scientifique unique en Europe et sa démarche de partenariat et de transfert l’a naturellement conduite à contribuer à la mise en place d’une plate-forme technologique PRISM (Plate-Forme Rennaise d’Imagerie et de Spectroscopie Structurale et Métabolique) à vocation nationale.
 
La Résonance  Magnétique Nucléaire est un outil puissant qui donne accès à des informations à la fois à l'échelle microscopique et à l'échelle macroscopique et qui permet de caractériser et de suivre des phénomènes physiques et chimiques qui existent dans un vaste domaine d'échelle de longueur et de temps. Elle peut fournir des informations sur les structures et sur la dynamique des structures à l'échelle moléculaire ou micronique (fusion, cristallisation, coagulation, gélatinisation, localisation et interaction de l'eau avec les solutés et les macromolécules, ...). L'imagerie IRM donne potentiellement accès aux hétérogénéités structurales des produits à l'échelle millimétrique (distribution des tissus, cristallisation de l'eau ou de la matière grasse, ...) et aux profils de concentration, de vitesse ou de température.

Les activités de recherche de l'équipe de recherche IRM-food sont conduites et réalisées dans le cadre d'un système de management de la qualité certifié ISO 9001.

Actualités : Séminaire "IRM et RMN : les nouveaux défis pour l'étude des végétaux" 

L'Espace des Sciences parle de nous

 Exemples de recherche

• Évaluation de la qualité des produits laitiers par imagerie de résonance magnétique (IRM)
• Évaluation des tissus animaux par résonance magnétique nucléaire
• Application des outils RMN et IRM aux bioproduits

Évaluation de la qualité des produits laitiers par Imagerie de Résonance Magnétique (IRM)

L’eau dans les produits alimentaires est le constituant le plus important. L’eau influence les paramètres technologiques de transformation, les caractéristiques physiques et organoleptiques et la stabilité des produits. Ces aspects, plus ou moins sensibles en fonction des filières alimentaires, sont cruciaux pour la technologie laitière. En effet, le lait étant constitué à 90 % d’eau, il est nécessaire de contrôler la teneur, la répartition et l’état de l’eau à chaque étape de fabrication.

Aussi les travaux de recherche en IRM que nous développons, visent à répondre aux attentes des industriels et des consommateurs. Nos résultats participent d’une part à la maîtrise de la qualité des aliments et d’autre part à une meilleure conduite des processus de fabrication. La technique IRM permet, par une mesure non-destructive et sans contact, de contrôler la quantité et la répartition interne de l’eau et de décrire sa dynamique en fonction des différents constituants des produits (protéines, sucres, matière grasse...).

Évaluation des tissus animaux par Résonance Magnétique Nucléaire

La qualité des tissus adipeux du porc est particulièrement cruciale pour les fabricants des produits de charcuterie sèche qui ont à faire face à l’augmentation de la proportion de gras peu consistants et très oxydables. La consistance des tissus adipeux dépend avant tout de la proportion de lipides à l’état cristallin ou solide. Nos travaux en collaboration avec l’INRA de Nantes ont montré que le taux de solide mesuré par spectrométrie RMN est étroitement lié à la composition chimique de ces lipides.
La mesure qui ne dure que quelques secondes peut être réalisée directement sur les tissus adipeux et pourrait s’avérer, à terme, la méthode la plus pratique et pertinente pour classer ces tissus. Le taux de solide est très variable d’une carcasse à l’autre et suivant la localisation anatomique dans une même carcasse. Une étude réalisée en collaboration avec UNIPORC - Ouest et financée par l’OFIVAL est en cours pour déterminer par imagerie de résonance magnétique le meilleur site de mesure représentatif de la qualité de chaque carcasse.
    
L’ imagerie de Résonance Magnétique (IRM) est une méthode non invasive qui permet non seulement de mesurer la composition corporelle, mais aussi d’étudier la répartition des tissus adipeux et musculaires des carcasses ou des animaux vivants.

Dans le cadre d’une étude conduite par le SYSAAF et financée par l’OFIVAL, nous avons montré que l’IRM permet de prédire très précisément le rendement en filet chez le poulet. Cette technique de référence peut potentiellement remplacer les fastidieuses dissections nécessaires à la calibration des appareils d’estimation de la composition corporelle tel que le taux de viande maigre.

Application des outils RMN et IRM aux bioproduits

Un axe fort de l’équipe IRM-Food est le développement de travaux méthodologiques sur les végétaux. Elle se trouve ainsi impliquée dans des projets directement en lien avec l’impact climatique et l’influence des conditions environnementales sur la qualité des fruits et des végétaux. Ceux-ci intègrent systématiquement une composante génétique pour l’identification des mécanismes et les conséquences sur la qualité, dans le cas de la pomme, ou sur les rendements et la remobilisation de l’azote, dans le cas du colza.

Des recherches uniques en Europe

Ses recherches à l’interface de la physique de la résonance magnétique nucléaire et des disciplines impliquées dans l’étude des bioproduits l’ont conduite à contribuer à la création de la plate-forme de recherche PRISM (Plate-Forme Rennaise d’Imagerie et de Spectroscopie Structurale et Métabolique) à vocation nationale. Les études non-invasives par RMN ou IRM portent en particulier sur la distribution d’eau dans les cellules, les changements de structure durant la croissance et la maturation ou encore la répartition des gaz dans les tissus.

Pour aller plus loin

• Quantitative MRI in Food Science and Food Engineering
• La diffusion moléculaire dans les produits laitiers

Équipements

• IRM
• Spectromètres RMN
• Dispositif de transformation des aliments compatibles IRM

Partenaires

Scientifiques

Biogenouest ; ESA d'Angers ; IFREMER (La Rochelle, Argenton) ; INRA GABI (Jouy en Josas) ; Qualisud Montpellier (CIRAD) ;Rennes ; UMR GENIAL (Agroparistech -Massy) ; UMR GEPEA (Nantes) ; UR INRA BIA Nantes ; UMR INRA STLO Rennes ; UMR IRCCyN (Nantes) ; UMR LTSI (Equipe QUIMMI –Rennes) ; UMR SENAH Rennes ; UR INRA BIA (Nantes) ; UR SCRIBE (INRA – Rennes).

Techniques

ADRIA Développement (Quimper) ; ADRIA Normandie ; IFIP ; CTCPA ; CTIFL ; ENILIA-ENSMIC ; SYSAAF.

International

University Guelph (Canada)
Scottish Agricultural College (Royaume Uni)

Économiques

Bretagne Biotechnologie Alimentaire (BBA) ; Biofournil, Biscuiterie de L'abbaye ; Pâtisseries Gourmandes ; Gaillard Pâtissier ; Brioche Pasquier ; Laboratoires Standa ; Lactalis ; Les Fromageries Bel ; Pôle De Compétitivité Valorial ; Soredab.

Économiques internationaux

Unilever – Puracor – Schaer – Miwe.

Institutionnels

L'unité est soutenue par : la Région Bretagne, le Ministère de l'Agriculture, le Conseil Général 35, Rennes Métropole, les Régions des Pays de la Loire et Basse-Normandie, l'Union Européenne (FEDER), le pôle de compétitivité Valorial, le Pôle Agronomique Ouest.

Composition de l'équipe