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La couleur rouge de la viande bovine est une caractéristique sensorielle majeure qui conditionne la décision d’achat du consommateur. La stabilité de la couleur est recherchée pour éviter le gaspillage et les pertes économiques dans la filière viande. La couleur est un critère de qualité essentiel pour la commercialisation de la viande bovine car elle influence les décisions d'achat et l'attractivité du point de vente pour les consommateurs.
Cependant, les défauts associés à la couleur qu'ils soient liés aux viandes à coupe sombre (viande de type DFD : « Dark, Firm, Dry » pour sombre, ferme et sèche) ou à la décoloration au cours de la conservation, sont dommageables pour la commercialisation car ils induisent des réactions de rejet. Pour les industriels de la filière, les défauts de couleur engendrent aussi des pertes économiques considérables.
L'apparence de la viande dépend de facteurs physiques et chimiques :
Les caractéristiques de la couleur de la viande fraîche, lors de la vente, les plus importantes sont :
La luminance est liée à la concentration de Mb ainsi qu'à la diffusion de la lumière, tandis que les indices a* et b* sont liés à la concentration et à l'état chimique de Mb. L'humidité en surface de la viande ainsi que la présence d'exsudat influencent aussi l'intensité de réflexion de la lumière et la luminance (ou brillance) mesurée au chromamètre ou perçue par l'œil humain.
La couleur plus pâle des viandes de volailles et de porc et de la chair des poissons s'explique par leur teneur plus faible en Mb. L'état d'oxydation ou d'oxygénation de l'atome de fer de la Mb et/ou le ligand attaché détermine l'état chimique de la Mb.
À l'intérieur de la viande fraîche, la Mb est sous forme réduite, de couleur pourpre, en raison de l'absence d'oxygène. En surface de la viande, la Mb qui est au contact de l'air se fixe de l'oxygène pour former de l'oxymyoglobine (OxyMb), de couleur rouge vif, appréciée par le consommateur lors de l'achat. Cette couleur est instable car après une exposition prolongée à l'air, le pigment s'oxyde en metmyoglobine (MetMb), de couleur brunâtre, qui peut induire une réaction de rejet lors de l'achat.
Par ailleurs, les différentes fibres musculaires possèdent des teneurs variables en Mb selon qu'il s'agisse de fibres à métabolisme oxydatif (riches en Mb) ou à métabolisme glycolytique (pauvres en Mb). La proportion des différents types de fibres au sein d'un muscle influence donc directement sa couleur. L'oxydation de la Mb dans les viandes à proportion élevée de fibres oxydatives détériore la stabilité de la couleur rouge en induisant la formation de MetMb.
La couleur est aussi liée à la structure du muscle réfléchissant la lumière, elle-même influencée par l'évolution du pH post-mortem. Par exemple, la diminution du pH est associée au transfert d'eau intracellulaire des fibres musculaires vers l'espace extracellulaire, ce qui favorise la réflexion de la lumière incidente. Ce phénomène confère un aspect clair aux viandes à bas pH (< 5,7) et sombre dans le cas des viandes à pH élevé (> 6,0). Le pH joue donc un rôle important dans l'absorption de la lumière par la viande et influence sa luminosité.
La stabilité de la couleur, qui a aussi fait l'objet d'études, varie au cours de la conservation en fonction de l'emballage, qui module la forme prédominante de la Mb en fonction de la présence et absence d'oxygène. En effet, la myoglobine à la surface du muscle/morceau de viande réagit avec l'oxygène et prend différentes couleurs. Lorsqu'elle est oxygénée, la viande est rouge vif ; lorsqu'elle est oxydée, la viande est brune et lorsqu'elle est réduite, la viande est pourpre.
Pour avoir la couleur rouge désirée, un mélange avec un très fort taux d'oxygène (> 60 %) est utilisé dans les emballages.
Les protéines animales, on les retrouve dans la viande et le poisson bien sûr, mais aussi dans tous les produits issus des animaux comme les produits laitiers et les œufs. Nos principales sources de protéines végétales sont les céréales (blé, riz, quinoa...), les légumineuses (haricots secs, pois chiche, lentilles...) et les fruits à coques (amandes, noix...). Les fruits et légumes contiennent aussi des protéines, mais dans une moindre mesure. Animale ou végétale, une protéine reste un enchainement d’acides aminés. La différence majeure réside dans leur composition en acides aminés.
Dans les céréales, il y a un acide aminé essentiel, la lysine, qui est présent en quantité limitée ; et dans les légumineuses, c'est la méthionine et la cystéine, essentielles elles aussi, qui sont limitées, alors que dans les protéines d’origine animale, tous les acides aminés essentiels sont présents en quantité suffisantes. Un seul maitre mot pour avoir tous les acides aminés pour fabriquer les protéines dont notre corps a besoin : diversité ! Ainsi en associant diverses sources de protéines, on est sûr d’avoir tous les acides aminés nécessaires, y compris ceux dit essentiels.
L’autre différence entre protéines animales et végétales, c’est tout ce qu’il y a autour ! On parle « d’effet matrice ». En effet, lorsque l’on mange un steak de bœuf, on n'ingère pas que des protéines, il y a de nombreux autres nutriments : fer, zinc, vitamines B… En particulier la vitamine B12, dont les produits carnés sont une source importante pour couvrir nos besoins. Mais dans la viande, on peut aussi retrouver des nutriments moins favorables à la santé tels que les acides gras saturés, responsables des maladies cardiovasculaires si consommés à outrance.
De même, quand on consomme des céréales ou des légumineuses, il n’y a pas que des protéines végétales, il y a aussi des fibres, des vitamines, des minéraux ou encore des phyto-micronutriments dont les polyphénols, favorables à la santé, et parfois d’autres composants défavorables (facteurs anti-nutritionnels) que les modes de préparation permettent d’éliminer.
Le saviez-vous ? Il y a plus de fer dans 100 g de haricots rouges que dans 100 g de steak de bœuf. Seulement l’organisme assimile mieux celui de la viande (il s’agit de fer héminique, 25 % du fer est assimilable) que celui du haricot rouge, dont seulement 5 % est assimilé et peut passer dans le sang.
Dernière différence, la digestibilité des protéines, c’est-à-dire leur capacité à être absorbées par notre organisme. Si les protéines d’origines animales ont un excellent taux de digestibilité, compris entre 90 et 99 %, celui des protéines végétales est moindre et varie selon l’aliment consommé. Pourquoi cette différence ? Parce que dans les végétaux, il y a certaines molécules (tannins, lectine saponine, polyphénols, acide phytique ou des inhibiteurs de trypsine) qui limitent la digestion des protéines. Par exemple, la digestibilité des protéines du pois chiche est de 89 %, mais celle des graines de lin de 13 %... Les conditions de préparation ou de transformation des produits peuvent l'augmenter ou la diminuer.
Pour celles et ceux qui mangent de la viande, nul doute que la question s'est déjà imposée. Sur la grille du barbecue, il y a d'un côté les brochettes de poulet et de l'autre celles de bœuf. Ces deux viandes n'ont en commun que l'appellation: visuellement l'une est blanche, l'autre est rouge. C'est même à ça qu'on les reconnaît.
Comment expliquer une telle différence de couleur? On pourrait croire que cela dépend simplement de l'espèce en question: la volaille a la viande blanche, les autres viandes sont rouges, un point c'est tout. Mais la réponse est loin d'être aussi binaire! Prenez l'exemple du canard, volaille à la viande rouge qui met à mal cette théorie simpliste.
Si vous ne deviez retenir qu'une chose, ce serait celle-ci: les animaux à la viande blanche sont, en comparaison de leurs compères à la chair rouge, tout simplement des flemmards. Bon, c'est là encore un peu trop réducteur -mais pas si éloigné de la réalité.
Tout est une question d'oxygène, et plus particulièrement du stockage de celui-ci. Plus un muscle est utilisé pour courir, voler ou encore nager, plus il a besoin d'oxygène pour fonctionner. Une protéine contenant du fer présente dans les muscles des vertébrés permet notamment de stocker cet oxygène avant de le délivrer au muscle quand il démarre: il s'agit de la myoglobine.
C'est cette myoglobine qui est en fait responsable de la couleur rouge de la viande. Ainsi, plus les animaux ont besoin de fournir d'efforts physiques, comme courir, plus ils ont besoin de stocker de l'oxygène, et donc plus leur viande est riche en myoglobine. De fil en aiguille, plus cette viande contient de myoglobine, plus elle est rouge.
Immédiatement après l’abattage, le muscle est souple. Après la mise en chambre froide des carcasses, les réserves énergétiques stockées sous forme de glycogène s’épuisent rapidement. Le glycogène est transformé en acide lactique qui s’accumule et acidifie le muscle. Les fibres musculaires se figent et le muscle devient rigide. Cette phase, appelée rigor mortis, dure plusieurs jours. Le muscle est dur et pourrait perdre facilement son eau à la cuisson, ce qui donnerait une viande peu juteuse.
L’acidification permet l’activation d’enzymes qui progressivement fragmentent les protéines du muscle et permettent ainsi son attendrissement naturel. La maturation n’a pas d’effet sur le collagène, protéine du tissu conjonctif qui assure le soutien et la structure du muscle et lui confère sa dureté de base. Les effets bénéfiques de la maturation sur la tendreté seront toujours plus perceptibles pour un muscle pauvre en collagène.
Malgré ces différents travaux, tous les mécanismes biologiques à l'origine de la variabilité de la couleur de la viande ne sont pas complètement élucidés. Par conséquent, les technologies de la « Foodomics » ont été proposées au cours des deux dernières décennies et appliquées à la viande pour mieux comprendre les bases/mécanismes biologiques de la qualité, y compris ceux de la couleur. En particulier, le développement d'approche sans a priori, notamment la protéomique, a constitué une étape importante vers une meilleure compréhension des mécanismes biochimiques complexes régissant la transformation du muscle en viande et les qualités sensorielles qui en découlent y compris les défauts de qualité comme la viande à coupe sombre.
Cependant, jusqu'à récemment, très peu d'études ont synthétisé les masses d'informations publiées sur les biomarqueurs protéiques identifiés et corrélés avec les différents paramètres de la couleur de la viande bovine.
Face aux demandes récurrentes et croissantes de la filière viande ainsi que celles des consommateurs de plus en plus exigeants en termes de la qualité de la viande, les industriels ont changé leurs méthodes de production et modernisé les pratiques d'élevages, induisant des modifications des potentiels qualités des races, ce qui n'est pas sans effets sur les qualités des produits obtenus et leur variabilité. Par conséquent, la prédiction de la qualité des produits devient une nécessité absolue pour la filière viande.
En outre, les méthodes d'évaluation de la qualité de la viande (qu'elles soient sensorielles, biochimiques ou instrumentales) sont jugées destructrices, lourdes à mettre en place et dans certains cas, non adaptées ou applicables qu'après abattage. Aussi, il est aujourd'hui nécessaire de trouver une alternative et de développer des outils simples et rapides ne demandant pas de grandes quantités d'échantillons pour pouvoir classer les carcasses ou pièces de viande et/ou prédire le potentiel de qualité des animaux. L'analyse protéomique est une solution efficace pour répondre à cette problématique.
Introduit en 1996, le terme « protéomique » peut être décrit comme l'étude globale de l'expression protéique d'une cellule ou d'un organisme dans des conditions données et à un moment donné. Complémentaire de la génomique qui concerne l'étude de l'expression des gènes, le protéome, ensemble des produits finaux d'expression des gènes, est plus représentatif de la fonction d'une cellule que le gène lui-même. Contrairement au génome qui est identique dans la plupart des cellules, l'analyse protéomique est très dynamique selon le contexte et le stade de développement de la cellule.
L'étude globale ou partielle du protéome permet de proposer des mécanismes explicatifs sur l'origine de la variabilité des qualités de la viande et des biomarqueurs potentiels. L'identification de biomarqueurs permet, par exemple, la conception de puces à protéines permettant de prédire la qualité de la viande. Ainsi, un des objectifs est d'expliquer et/ou prédire la qualité de la viande, en comparant ses signatures moléculaires à celles de groupes de références rassemblés dans une base de donnée et constitués sur la base d'un critère de qualité recherché.
Les biomarqueurs de qualité de la viande peuvent être définis comme étant des indicateurs des processus biologiques mesurables quantitativement, qui peuvent jouer un rôle essentiel dans :
En raison de la diversité des protéines et de la grande quantité d'information générée par la protéomique, la production, le traitement et l'interprétation de ces données est une tâche très complexe. En effet, les échantillons de tissus de mammifères contiennent des milliers de protéines différentes, ce qui nécessite l'utilisation de différentes méthodes pour préparer, isoler et quantifier les abondances de ces protéines.
Globalement, deux stratégies protéomiques permettent l'identification et la quantification de protéines biomarqueurs : l'approche « bottom-up » et l'approche « top-down ». La première qui a longtemps été la plus utilisée repose sur une stratégie basée sur la digestion protéolytique des protéines d'intérêt suivie de leur identification par spectrométrie de masse. La seconde repose sur la fragmentation directe des protéines d'intérêt sans digestion au préalable. Aujourd'hui, c'est l'usage de la seconde méthode qui est plébiscité pour l'analyse du protéome en raison des multiples avancées techniques des 20 dernières années.
Ces méthodes ont comme ultime objectif de quantifier l'abondance (relative ou absolue) de toutes (ou partie) des protéines présentes dans un tissu, un fluide ou une cellule ou dans une fraction protéique spécifique. La protéomique permet non seulement d'inventorier et cartographier le protéome d'un tissu, comme cela a été appliqué pour le muscle bovin, mais aussi de déterminer les différences qualitatives et quantitatives induites par un phénotype particulier.
Dans le cas des premières études de protéomique principalement basées sur les gels d'électrophorèse, les protéines musculaires extraites sont globalement séparées par électrophorèse monodimensionnelle en fonction de la masse moléculaire des protéines ou par électrophorèse bidimensionnelle, en deux étapes successives. Dans le deuxième cas, les protéines sont d'abord séparées dans une première dimension selon leur point isoélectrique (étape d'électroisofocalisation) puis selon leur masse moléculaire dans la seconde dimension (gel de polyacrylamide de type SDS-PAGE en conditions dénaturantes).
Ainsi, les protéines séparées constituent des spots individuels, chaque spot correspondant le plus souvent à une protéine majoritaire. Une analyse d'image est réalisée après coloration afin de quantifier l'abondance de chaque protéine. La comparaison d'abondance permet de déterminer si certaines protéines sont différentielles entre les traitements étudiés. Dans le cas où une protéine est identifiée comme différentielle, le spot est découpé sur le gel puis traité avec des enzymes protéolytiques, le plus souvent la trypsine, afin d'obtenir des peptides spécifiques de la protéine. Ces peptides sont ensuite identifiés par spectrométrie de masse.
Dans le cas de l'analyse protéomique sans gel, les protéines présentes après extraction sont digérées par des enzymes protéolytiques conduisant au relargage de fragments peptidiques. C'est cet ensemble de peptides ou fragments qui est ensuite analysé par spectromètre de masse.
L'analyse protéomique n'a été que récemment proposée pour étudier le protéome musculaire associé à la stabilité et/ou variation de la couleur de la viande bovine. L'ensemble des études protéomiques conduites sur la couleur de la viande bovine ayant pour but d'identifier des biomarqueurs a récemment fait l'objet d'une étude intégrative de type intégromique. Cette étude intégromique s'est basée sur une recherche informatisée s'appuyant sur plusieurs bases de données bibliographiques (Google Scholar, Web of Science et Scopus) pour identifier toutes les études protéomiques traitant la question de la couleur de la viande.
Brièvement, plusieurs mots-clés comme « protéomique », « omique », « protéome », « protéine », « biomarqueur » et « couleur », ont été utilisés en combinaison avec « viande »" ou « muscle » pour identifier les articles pertinents. Seuls les articles en texte intégral publiés dans des revues à comité de lecture ont été considérés afin de s'assurer de leur qualité méthodologique. Ainsi, 239 articles ont été sélectionnés à partir de cette première recherche bibliographique.
Ils ont ensuite fait l'objet d'un examen d'éligibilité (filtration) dont les principaux critères d'inclusion/exclusion pour construire le premier répertoire étaient :
Les études traitant de ce défaut de qualité ont été sélectionnées de la même façon et indexées dans une autre base de données. Au final, 13 articles ont été retenus pour constituer la base de données de biomarqueurs candidats de la couleur dite « normale » de la viande bovine (par opposition aux défauts de couleur).
Le répertoire constitué a intégré des données de 5 muscles qui diffèrent par leurs propriétés contractiles et métaboliques et la stabilité de leur couleur :
Selon les études, les appareils de mesure de couleur utilisés sont les chromamètres Minolta (CR-300 et CR-400), HunterLab (labscan, XE ou XE plus) et les spectrophotomètres X-rite mesurant les paramètres L*, a* et b*.
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