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La formulation nutritionnelle

mercredi 22 août 2018, par AMROUCHE

La formulation nutritionnelle

La formulation nutritionnelle est l’ensemble des connaissances et des opérations mises en œuvre lors d’un mélange d’ingrédients pour obtenir un produit conforme à un cahier des charges intégrant des contraintes nutritionnelles.

Les industriels formulent pour créer de nouveaux produits ou bien reformulent pour modifier un produit de leur gamme.
Le processus de formulation comprend différentes étapes parmi lesquelles on trouve :

  • le choix des ingrédients selon les fonctionnalités recherchées ;
  • le savoir-faire des formulateurs ;
  • l’utilisation d’outils d’aide à la formulation basés sur les plans d’expériences ou la programmation linéaire.

Un plan d’expériences est une suite ordonnée d’essais d’une expérimentation, chacun permettant d’acquérir de nouvelles connaissances en contrôlant un ou plusieurs paramètres d’entrée pour obtenir des résultats. Il permet de valider un modèle avec un nombre d’essais le plus faible possible.

La programmation linéaire ou modélisation sous contraintes quant à elle, permet de savoir si un ensemble de contraintes peut être respecté dans un contexte donné. C’est un outil de calcul mathématique qui vise à optimiser une fonction linéaire constituée de plusieurs variables soumises à des contraintes reliées par des relations linéaires elles aussi. Cet outil est intégré dans divers logiciels comme Excel à travers la fonction Solveur.
Dans le cadre de la nutrition la programmation linéaire a été utilisée en France au début des années 2ooo dans l’objectif de valider la faisabilité d’atteindre les apports nutritionnels conseillés dans le cadre d’une alimentation variée et équilibrée. Et ce n’est que depuis moins de 1o ans que quelques chercheurs l’ont utilisé à des fins d’optimisation de formulation. Le premier exemple étant sur le mélange d’huiles nutritionnellement et économiquement optimisé. Plus récemment le programme Optimed (Optimisation des produits méditerranéens), l’a utilisé pour optimiser des produits élaborés.

Pour concevoir un modèle de programmation linéaire, il faut :

  • des variables comme par exemple les quantités d’ingrédients et d’autres caractéristiques associées à ces variables, telles que les coûts des ingrédients, les teneurs en nutriments… ;
  • des contraintes chiffrées sur les nutriments, sur les ingrédients et/ou sur le coût final du produit à ne pas dépasser ;
  • et également une fonction objectif ou question posée qui cherche à identifier la combinaison optimale de variables qui permet d’atteindre l’objectif attendu en respectant les contraintes.

La programmation linéaire permet par exemple d’identifier le mélange le moins cher de deux huiles respectant des contraintes fixées sur l’apport en acides gras oméga-3 et en vitamine E.
Le principe de la programmation linéaire peut être visualisé par une illustration graphique, possible avec deux variables.

Prenons un exemple de reformulation nutritionnelle issu du projet Optimed : les croquants aux amandes.
Les ingrédients les plus souvent rencontrés sont la farine de blé, le sucre, les amandes, l’œuf, l’huile de colza et de tournesol ou le beurre   et la poudre Ievante. La dénomination « croquants aux amandes » n’est reliée à aucune contrainte réglementaire obligatoire.

Celle-ci a été réalisée en trois étapes :

  • premièrement le choix des nutriments à optimiser appelés « marqueurs nutritionnels » ;
  • ensuite l’identification des sources de variation des marqueurs nutritionnels ;
  • et pour finir l’optimisation de la qualité nutritionnelle par la formulation.

Les marqueurs nutritionnels suivants ont été pris en compte :

  • ceux pouvant être valorisés auprès du consommateur d’après la réglementation applicable, par exemple par de nouvelles allégations nutritionnelles ou un meilleur profil nutritionnel du produit ; dans notre exemple, c’est le cas des fibres ; ceux présents à des quantités variables sur le marché suggérant l’existence de leviers d’amélioration ; c’est le cas des sucres et des acides gras ;
  • ceux présentant un intérêt pour la santé publique ; comme ici les minéraux tels que le magnésium, le potassium, le fer, le zinc, ainsi que la vitamine E.

L’identification de sources de variation des marqueurs est un levier pour optimiser la qualité nutritionnelle.
Pour les croquants aux amandes les essais de programmation linéaire ont notamment permis d’identifier que 18.5% de sucres ajoutés permettaient d’atteindre une allégation de « réduction en sucres »
La programmation linéaire a été utilisée pour optimiser une formulation que nous avions établie pour nos croquants aux amandes. Le gain en allégations nutritionnelles est présenté dans la formulation optimisée. On passe de 6 allégations avec la formule classique à 13 allégations avec la formule optimisée.

Au-delà de l’allégation nutritionnelle, la programmation linéaire peut permettre d’améliorer le profil nutritionnel global d’un produit par exemple pour améliorer son Nutri-score.

P.-S.

Source : mooc Actia - partie nutrition https://mooc.actia-asso.eu