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Accelerated Quality-Retentive Radio Frequency Drying of Squid with Pretreatment

Cette étude démontre que le prétraitement par champ électrique pulsé (PEF) à 20 impulsions améliore significativement l'efficacité du séchage et préserve la qualité du calamar soumis au séchage par radiofréquences assisté par air chaud en créant une microstructure poreuse, surpassant ainsi les méthodes de saumure et de déshydratation à l'éthanol.

Auteurs originaux : Zitian Xia, Feilong Zhang, Yuqi Ge, Yongyang Xu, Yinzhe Jin, Wenzheng Shi, Juming Tang, Fanbin Kong, José V. García-Pérez, Yang Jiao

Publié 2026-08-06

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CC BY 4.0

Auteurs originaux : Zitian Xia, Feilong Zhang, Yuqi Ge, Yongyang Xu, Yinzhe Jin, Wenzheng Shi, Juming Tang, Fanbin Kong, José V. García-Pérez, Yang Jiao

Article original sous licence CC BY 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/). ✨ Ceci est une explication générée par l'IA de l'article ci-dessous. Elle n'a pas été rédigée ni approuvée par les auteurs. Pour une précision technique, consultez l'article original. Lire la clause de non-responsabilité complète

Imaginez que vous essayez de sécher une éponge mouillée, mais cette éponge est faite de muscles, compactée de façon serrée avec de l'eau, et vous voulez la sécher sans la transformer en une brique brune et dure. C'est le combat quotidien des scientifiques de l'alimentation qui travaillent dans le monde de la conservation des aliments. Ils cherchent constamment des moyens de retirer l'eau des aliments périssables comme le poisson et le calamar pour empêcher leur pourriture, mais ils sont confrontés à un équilibre délicat. Si vous les séchez trop lentement avec de l'air chaud, l'aliment peut devenir mou ou perdre sa saveur. Si vous les séchez trop vite avec une chaleur intense, l'extérieur brûle tandis que l'intérieur reste humide, ou la texture devient semblable à du cuir.

Pour résoudre cela, les scientifiques utilisent une technique appelée séchage par Radiofréquence (RF). Voyez cela comme le cousin du four à micro-ondes qui chauffe l'aliment de l'intérieur vers l'extérieur en faisant osciller les molécules d'eau pour générer de la chaleur. C'est généralement plus rapide et plus uniforme que de souffler de l'air chaud. Cependant, certains aliments, comme le calamar, possèdent une peau et une structure musculaire denses et serrées qui agissent comme une forteresse, emprisonnant l'humidité et bloquant l'efficacité de l'énergie. Pour briser cette forteresse, les scientifiques utilisent souvent des prétraitements — des étapes spéciales prises avant le processus de séchage principal pour faciliter l'extraction de l'eau. Ceux-ci peuvent inclure le trempage du calamar dans de l'eau salée (déshydratation osmotique), l'utilisation d'alcool pour extraire l'eau, ou l'exposition à des Champs Électriques Pulsés (CEP), qui sont de courtes et brusques impulsions électriques qui percent de minuscules trous dans les cellules de l'aliment pour laisser l'eau s'échapper. La grande question est : quelle « clé » déverrouille le meilleur calamar séché ?

Dans cette étude, une équipe de chercheurs de l'Université de l'Océan de Shanghai et leurs collègues internationaux ont décidé de tester trois méthodes de prétraitement différentes sur le calamar. Ils voulaient voir quelle méthode rendrait le processus de séchage par radiofréquence plus rapide tout en gardant le calamar aussi proche que possible de son état frais au niveau de l'aspect, du goût et de la texture. Ils ont comparé le saumurage (trempage en eau salée), la déshydratation à l'éthanol (trempage dans l'alcool, parfois aidé par des ondes sonores) et le traitement par Champ Électrique Pulsé (CEP).

Les résultats ont brossé un tableau très clair. La méthode du saumurage, où le calamar a été trempé dans de l'eau salée pendant quatre heures, s'est avérée être un peu un piège. Bien qu'elle ait retiré une partie de l'eau initialement, elle a laissé une « croûte de sel » dure à la surface du calamar. Cette croûte a agi comme un bouclier, bloquant l'énergie de la radiofréquence pour chauffer efficacement le calamar. Une fois que l'humidité est descendue en dessous d'un certain point (1,56 g/g), le processus de séchage s'est pratiquement arrêté, laissant le calamar trop humide pour être pleinement conservé.

La méthode à l'éthanol était plus rapide que celle de l'eau salée, mais elle comportait ses propres problèmes. L'alcool a provoqué le rétrécissement et le resserrement des tissus du calamar, presque comme un ballon dégonflé. Cela a rendu l'évacuation de l'eau plus difficile lors du séchage proprement dit, ralentissant le processus par rapport à une absence de traitement. Cela a également rendu le calamar moins capable de se réhydrater plus tard, ce qui signifie qu'il ne réabsorberait pas bien l'eau si vous tentiez de le cuisiner à nouveau.

Le vainqueur de l'expérience fut le traitement par Champ Électrique Pulsé (CEP). En administrant exactement 20 impulsions d'électricité, les chercheurs ont créé de minuscules pores uniformes à la surface du calamar sans endommager sa structure. C'était comme ouvrir mille petites portes dans les murs de la forteresse. En conséquence, le calamar traité par CEP a séché le plus rapidement, atteignant un taux de séchage de 1,12 g/(g·h), ce qui est supérieur au groupe témoin non traité.

Au-delà de la simple vitesse, la méthode CEP a été la championne de la qualité. Le calamar séché a bien mieux conservé sa couleur, avec une différence de couleur totale (ΔE) de seulement 20,95 ± 1,85, contre 33,37 ± 6,75 pour le groupe non traité. Il présentait également les niveaux les plus bas d'oxydation des lipides (une mesure de la rancidité), avec une valeur TBARS de 0,53 mg MDA/kg, ce qui signifie qu'il est resté plus frais et moins susceptible de se détériorer. Lorsque les chercheurs ont examiné le calamar au microscope, les échantillons traités par CEP présentaient une structure poreuse agréable, tandis que les autres étaient soit recouverts de sel, soit rétractés, soit irréguliers.

En résumé, l'article suggère que si le fait de tremper le calamar dans du sel ou de l'alcool peut sembler être une bonne idée pour accélérer les choses, cela crée en réalité des barrières qui ralentissent le processus ou gâchent la texture. Le prétraitement par CEP, cependant, agit comme l'assistant parfait. Il perce juste assez de trous pour laisser l'eau s'échapper rapidement sans détruire la structure délicate du calamar, produisant ainsi un produit qui sèche plus vite, présente un meilleur aspect et reste plus frais. Les chercheurs ont conclu que cette méthode offre la meilleure performance globale pour fabriquer du calamar séché de haute qualité, bien qu'ils aient noté que des travaux supplémentaires sont nécessaires pour comprendre pleinement comment ces changements affectent la saveur et les nutriments à long terme.

Résumé technique : Séchage accéléré du calmar par radiofréquence avec maintien de la qualité grâce à un prétraitement

Problématique
Le calamar est un produit de la mer hautement périssable ayant une valeur économique significative, particulièrement sur les marchés asiatiques où le calamar séché est un aliment de base. Bien que le séchage soit une méthode de conservation efficace, le séchage conventionnel par air chaud souffre d'une faible efficacité thermique et d'une dégradation de la qualité due à la microstructure dense du muscle du calamar, qui restreint la migration de l'humidité et crée des flux opposés de transfert de chaleur et de masse. Bien que le séchage par radiofréquence assisté par air chaud (HA-RF) offre un chauffage volumétrique qui aligne les transferts de chaleur et de masse, la compacité inhérente du tissu du calamar peut néanmoins limiter le couplage de l'énergie RF et la diffusion de l'humidité. Par conséquent, il est nécessaire d'identifier des stratégies de prétraitement capables d'optimiser la cinétique de séchage HA-RF tout en préservant la qualité sensorielle et nutritionnelle du produit final.

Méthodologie
Cette étude a évalué trois stratégies de prétraitement distinctes pour améliorer le séchage HA-RF du calamar :

Déshydratation osmotique induite par saumure : Les échantillons ont été immergés dans une solution de NaCl à 200 g/L à 25 °C pendant jusqu'à 6 heures afin de déterminer la cinétique de transfert de masse (perte d'eau et gain de solides).
Déshydratation à l'éthanol assistée par ultrasons : Les échantillons ont été traités avec de l'éthanol absolu dans un bain d'eau à ultrasons (40 kHz, 150 W) à 25 °C pendant jusqu'à 30 minutes pour évaluer les capacités de déshydratation rapide.
Champ électrique pulsé (PEF) : Un dispositif conçu sur mesure a appliqué des champs électriques (15 kV/cm) avec des nombres d'impulsions variables (de 10 à 50) pour induire l'électroporation.

Après l'optimisation du prétraitement, les échantillons de calamar ont subi un séchage HA-RF (air chaud à 60 °C, 1 m/s). L'étude a suivi la cinétique de séchage, les profils de température et les propriétés diélectriques (spécifiquement la tangente de perte, $\tan \delta$ ). Les attributs de qualité ont été évalués par analyse microstructurale (MEB), mesure de la couleur ( $L^*, a^*, b^*$ et $\Delta E$ ), taux de réhydratation et niveaux d'oxydation des lipides (TBARS). Les courbes de séchage ont été ajustées à cinq modèles mathématiques (Lewis, Henderson et Pabis, Logarithmique, Page et Jena) pour caractériser le comportement de séchage.

Résultats clés

Optimisation du prétraitement :
- Saumure : Le transfert de masse s'est stabilisé après 4 heures. Cependant, cette méthode a entraîné la formation d'une croûte saline dense en surface qui a considérablement entravé le séchage ultérieur.
- Éthanol : Le traitement à l'éthanol assisté par ultrasons a atteint l'équilibre en 30 minutes. Bien qu'efficace pour l'élimination de l'eau, il a provoqué une contraction des tissus et une dénaturation des protéines.
- PEF : Le traitement avec 20 impulsions a créé des micropores uniformes à la surface sans dommage structurel excessif, augmentant efficacement la perméabilité membranaire.
Cinétique de séchage :
- Échantillons saumurés : Le séchage s'est effectivement arrêté lorsque la teneur en humidité est descendue en dessous de 1,56 g/g. La formation d'une croûte saline a réduit la tangente de perte diélectrique ( $\tan \delta$ ) d'environ 50 %, limitant l'absorption de l'énergie RF et empêchant l'échantillon d'atteindre la teneur en humidité cible.
- Échantillons traités à l'éthanol : La vitesse de séchage (0,84 g/(g·h)) était inférieure à celle du témoin non traité (0,98 g/(g·h)), probablement en raison de la contraction protéique induite par l'éthanol réduisant les voies de diffusion interne.
- Échantillons traités par PEF : Ce groupe a atteint la vitesse de séchage la plus élevée (1,12 g/(g·h)) et le temps de séchage total le plus court (5 heures). Le modèle de Page a fourni le meilleur ajustement pour la cinétique de séchage de tous les groupes.
Attributs de qualité :
- Couleur : Les échantillons traités par PEF ont présenté la plus petite différence de couleur totale ( $\Delta E = 20,95 \pm 1,85$ ) et la luminosité ( $L^*$ ) la plus élevée, indiquant une meilleure rétention de la couleur par rapport au témoin ( $\Delta E = 33,37$ ) et aux groupes éthanol.
- Réhydratation : Les échantillons traités par PEF ont démontré la plus haute capacité de réhydratation, tandis que les échantillons traités à l'éthanol ont montré la plus faible, en raison de l'effondrement irréversible des tissus.
- Oxydation des lipides : Le traitement PEF a entraîné les valeurs TBARS les plus basses (0,53 mg MDA/kg), suggérant une inhibition efficace de l'oxydation des lipides, potentiellement par l'inactivation des enzymes oxydatives endogènes.
- Microstructure : L'analyse MEB a révélé que les échantillons de calamar séchés par PEF possédaient une microstructure poreuse et uniforme, tandis que les échantillons saumurés présentaient une croûte dense et les échantillons traités à l'éthanol montraient un rétrécissement significatif.

Signification et revendications
L'article conclut que le prétraitement par champ électrique pulsé (PEF) (spécifiquement 20 impulsions) offre la performance globale optimale pour accélérer le séchage HA-RF du calamar tout en préservant la qualité du produit. Contrairement à la saumure, qui crée une barrière au séchage, ou à l'éthanol, qui compromet la texture et la réhydratation, le PEF améliore la perméabilité des membranes cellulaires pour faciliter la diffusion de l'humidité sans induire de dommages structurels excessifs.

L'étude affirme que le prétraitement par PEF parvient à équilibrer l'efficacité du séchage et la rétention de la qualité, comme en témoignent :

L'augmentation des vitesses de séchage et la réduction du temps de traitement.
La préservation supérieure de la couleur et la réduction de l'oxydation des lipides.
L'amélioration de la capacité de réhydratation et une microstructure poreuse plus favorable.

Les auteurs postulent que ces résultats fournissent une base théorique et des orientations techniques pour optimiser les processus de séchage du calamar efficaces et de haute qualité. Ils notent que, bien que la présente étude se concentre sur la cinétique de séchage et la qualité physique, des travaux futurs devraient étudier les impacts de ces prétraitements sur les composés aromatiques, les mécanismes spécifiques de dénaturation des protéines et la rétention des nutriments. De plus, l'article suggère qu'une modélisation quantitative des changements structurels au niveau cellulaire et l'exploration des effets synergiques avec d'autres prétraitements par champs physiques sont les prochaines étapes nécessaires.

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