WO2012001314A1 - Bouche artificielle simulant la mastication et procede d'analyse des composes a l'origine de la perception sensorielle, notamment des aromes, mettant en œuvre une telle bouche artificielle - Google Patents

Bouche artificielle simulant la mastication et procede d'analyse des composes a l'origine de la perception sensorielle, notamment des aromes, mettant en œuvre une telle bouche artificielle Download PDF

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food
artificial mouth
mouth according
destructuring
lower plate
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Gaëlle ARVISENET
Carole Prost
Pauline Poinot
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Ecole Nationale Vétérinaire, Agroalimentaire Et De L'alimentation, Nantes-Atlantique
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Definitions

  • the present invention relates to the field of devices for the study of phenomena involved in the mastication of food, and more particularly to an artificial mouth for mimicking human mastication in vitro, as well as a method for analyzing compounds at the origin of the sensory perception of food, especially the aroma of food.
  • the perception of the aroma of a food is a complex and dynamic phenomenon, which involves several steps involving volatile compounds. As soon as the food is placed in the mouth, then during its mastication, volatile compounds are released from the latter and pass into the gas phase. They are then transported from the oral cavity to the nasal cavity, where they interact with the receptors present in the olfactory epithelium. The set of nerve signals, resulting from the interaction of the multiple volatile molecules of the food with different olfactory receptors, is then integrated in the central nervous system. The treatment of the resulting nerve information then results in a sensory image corresponding to the aroma of the food placed in the mouth.
  • thermostatic chamber in which are arranged two parallel plates animated relative movements with respect to each other, on the one hand, a rotatable lower plate intended to support said foods to be studied, and, on the other hand, on the other hand, an upper plate, equipped with teeth, affecting the shape of a piston animated by a vertical reciprocating movement.
  • the enclosure is further equipped with a gas inlet, and a gas outlet opening in the lid to drive the volatile compounds released during the deconstruction of food between the two trays to this end. orifice. It is thus possible to place a probe for capturing said volatile organic compounds released during this mechanical chewing.
  • the upper tray makes vertical back-and-forth movements that mimic chewing movements, and the lower rotatable tray mimics the repositioning of the food under the teeth.
  • the flow of gas makes it possible to drive volatile compounds extracted from the destructured feedstocks to, for example, a SPME fiber (solid phase microextraction) on which they are trapped, for subsequent analysis by GC-MS / FID. It is important that this gas does not escape from the chewing simulator at other locations than the lid opening for this function. For this, a perfect seal is necessary. The latter is difficult to reconcile with the different movements of the moving elements, including the upper plate forming a piston.
  • a first object of the present invention is therefore to develop an artificial mouth to overcome the above drawbacks, and more particularly to mimic the mastication, as well as the breathing phenomena involved in the transport of volatile compounds, responsible for aromas said food, from the oral cavity to the nasal cavity when chewing in a human mouth.
  • Another object of the invention is to limit gas leakage from the enclosure of the artificial mouth, except the outlet through the orifice provided for this purpose.
  • the present invention relates to an artificial mouth for the study of phenomena (physicochemical and / or biochemical) occurring during the chewing food, especially the study of food flavors, in particular solid foods, comprising an enclosure, preferably with thermally closed walls, hermetically closed by a lid, in which are arranged two substantially parallel plates, animated by relative movements; relative to each other, able to reproduce the masticatory movements of destructuring food arranged between them: on the one hand a lower tray intended to support said food to be studied, and on the other hand an upper tray disposed above the lower plate and whose face vis-à-vis the lower plate is equipped with a plurality of rows of teeth, said upper plate and the rod to which it is secured constituting a piston driven by a vertical reciprocating movement, and said lower plate is rotatably able to mimic the repositioning of food (by the tongue) under the teeth, said e enclosure being further equipped with a gas inlet and a gas outlet orifice in or near the lid, a gas flow being capable of driving
  • the presence of the flexible membrane coupled to the vertical reciprocating movement of the upper piston allows volume variations of the enclosure by mimicking the swelling / deflation of the cheeks of a human mouth during mastication, while ensuring the necessary seal .
  • the central portion of the membrane and the coaxial disk are integral with the piston rod, the movements of said piston imposing the swelling and lowering of the membrane.
  • the inlet gas flow is advantageously a continuous flow. This flow then becomes sequential at the output as a function of the volume variations of the enclosure, imposed by the vertical displacement of the central part of the membrane forming the enclosure cover, secured to the piston rod.
  • the gas flow output depends on the speed of the chewing piston. Indeed, when the chewing piston rises, the membrane also rises and swells under the effect of the continuous gas supply (increase of the volume of the chamber from which a zero or very low gas output at the level of outlet orifice of the artificial mouth).
  • this "inspiration-expiration rhythm” is dependent on the masticatory rhythm that can be varied between, for example, 10 and 60 mastications per minute.
  • this first variant of the artificial mouth according to the invention also has the advantage of not requiring lubricants (which could contaminate or interfere with the volatile compounds of space head of the enclosure), since the moving parts are in no way in contact with each other.
  • the central portion of the membrane and the coaxial disc are integral with a sleeve sliding along said piston, so as to disconnect the movement of the piston from that of the diaphragm, thereby disconnecting the "breathing rhythm" of the "chewing rhythm”.
  • said membrane can also be inflated and lowered to the rhythm of the movements of the gaseous atmosphere of the enclosure during the trips back and forth of the upper plate in the volume of the enclosure. Consequently, thanks to this variable volume of this closed enclosure, there is no overpressure that can cause gas leakage from the enclosure.
  • the gas inlet communicates with a distribution chamber arranged below the lower plate, said lower plate being provided with perforations, in order to allow the diffusion of the gas flow through the food to be destructured disposed on said lower plate.
  • the upper face of the lower plate has a rough surface to mimic the roughness of the tongue and facilitate "hook” food on the plateau, and therefore their destructuring.
  • a progressive downward movement is printed on said piston, as a function of the stage of destructuring of the foodstuffs to be studied, in order to allow the progressive and complete destructuring of the latter.
  • the artificial mouth is possibly equipped in the upper part of the enclosure of a device for introducing a salivary solution on food to be destructured, and a device for collecting / collecting saliva solution in the lower part.
  • the bottom of the chamber or the bottom of the gas distribution chamber may advantageously be of conical shape to facilitate the collection of said salivary solution.
  • the outlet orifice of the gas stream is advantageously connected to at least one device for collecting and / or analyzing the volatile compounds released during the destructuring of the foodstuffs.
  • This analysis device can be an olfaction cone. It is thus possible to install it on the level and in the extension of the gas exit orifice of the artificial mouth and that an individual can inspire and perceive the aroma of food during their destructuration in the artificial mouth, without being influenced by the color, texture, ... of said foods. This perception can be carried out continuously.
  • the "breathing rhythm" of the artificial mouth can be easily adjusted to the respiratory rate (usually around 15 to 20 breaths / minute per minute) of the individual placing his nose in the olfaction cone.
  • a simultaneous chromatographic analysis device may also be placed at the outlet of this artificial mouth.
  • the present invention also relates to a method for analyzing the compounds responsible for the sensory perception of solid food flavors, characterized in that the food is destructured in an artificial mouth as described above and traversed by a sequential gaseous flow directed to an olfaction cone and / or a chromatograph, where the volatile compounds released during the destructuring of said foods can be continuously collected and analyzed.
  • analyzes are qualitative, but can also be quantitative, they allow in particular to analyze liquid and / or gaseous fractions containing said compounds.
  • the gas stream may be chosen from all the inert gases (Argon, Helium, Nitrogen), the air or its constituents, according to the associated analysis method (instrumental or sensory) and is advantageously air to reproduce the environment of chewing in vivo.
  • Figure 1 is a side view of an artificial mouth according to the present invention.
  • Figure 2 is a front view of the artificial mouth of Figure 1;
  • Figure 3 is a partial sectional view of the artificial mouth according to the present invention showing in more detail the enclosure used.
  • the artificial mouth comprises an enclosure 1 consisting of a double envelope formed of an inner wall 2 and an outer wall 3 made of stainless steel between which a fluid such as water circulates. for thermostating said chamber, for example, at a temperature of 37 ° C reproducing the temperature of the human body.
  • the fluid enters through the inlet port A and exits through the outlet port B filling the entire space between the inner wall 2 and the outer wall 3.
  • the lower plate 5 is connected to a drive shaft 7 coupled to a motor 8 shown schematically in Figures 1 and 2. Said motor 8 rests on a support 9 adjustable in height. This plate 5 is rotatable about the vertical axis 10. This rotation is preferably continuous, but a discontinuous rotation could be considered.
  • the upper plate 4 has on its underside facing the lower plate 5 rows of teeth 11, similar in shape to human or animal teeth, for destructuring and grinding food 6 when they come into contact with said food.
  • This upper plate 4 and the rod 12 which is associated with it constitute a piston moving vertically, actuated by a jack 13 mu by a motor 14.
  • the assembly as visible in the side view of FIG. 1, is held in place by the support assembly 15.
  • This cylinder 13 can print to the upper plate 4 of the movements back and forth according to a predefined speed. These movements back and forth have a substantially constant amplitude but the motor 14 allows a progressive descent of said plate 4, namely depending on the height or thickness of food to destructure and the progress of their destructuring.
  • a gas flow F is fed into said enclosure 1 via an inlet 16 formed in the lower part of the enclosure and connected to a distribution chamber 17 formed under the lower plate 5.
  • This distribution chamber may be, for example, circular or annular or conical shape (for a possible collection of liquid fraction that may include saliva). It is connected to perforations 18 formed axially through said plate 5, so as to pass the flow of gas F through said plate and bring it into contact with said food 6 to be studied.
  • This gas stream may be a neutral gas or air, or one of its constituents (oxygen or nitrogen).
  • the enclosure is closed in its upper part by a flexible membrane 19, for example Teflon, whose periphery is sealingly attached to the walls of the enclosure 1. Its central portion is here fixed to the rod 12 of the piston and sandwiched between an upper disk 20 and a washer 21 for fixing, themselves secured to the rod 12 of the piston.
  • a flexible membrane 19 for example Teflon
  • each vertical movement of the piston lowers or raises the membrane.
  • the disk 20 is a stopper for swelling the membrane or lowering the membrane, to avoid excessive deformation that would damage it.
  • Figure 3 shows the extreme positions of the membrane
  • a protective cover 23 may be provided above said membrane.
  • a gas outlet 22 provided on the periphery of the enclosure 1, preferably in the upper part of the enclosure in proximity to the membrane 19 makes it possible to collect the gas flow from the head space of the enclosure, and thus to collect the volatile compounds resulting from the destructuring of the crushed foods in said enclosure.
  • This outlet 22 can be connected to a corona collection system or a chromatographic system, but also to an olfaction cone 24 so that an individual can perceive the aroma of said foods 6 during their mastication in the artificial mouth according to the present invention.
  • the coupling of this artificial mouth, an instrumental process, to a human nose has the advantage of overcoming the inter-individual variability in terms of all the factors involved in the tasting of a food (oral physiology). , frequency of chewing, composition of saliva, respiratory rate ). The physicochemical changes of the food that take place during chewing are thus controllable, which facilitates their understanding.
  • the mixture of odoriferous volatile compounds reaching the olfactory receptors of the individuals leaving the artificial mouth can therefore be identical for each of the individuals placed at the outlet.
  • the process coupling artificial mouth-individual then allows to dissociate:

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Abstract

L'invention concerne une bouche artificielle comprenant une enceinte (1) fermée hermétiquement, dans laquelle des aliments (6) sont placés entre deux plateaux (4, 5) animés de mouvements relatifs aptes à déstructurer lesdits aliments en simulant la mastication. Une membrane (19) souple, couplée au mouvement d'un des plateaux mime le gonflement des joues et favorise, en combinaison avec un flux gazeux constant, la libération des composés volatils des aliments, responsables de l'arôme dudit aliment. Cette bouche artificielle, qui simule à la fois la mastication et la respiration humaine, peut être connectée à un cône d'olfaction (24), et/ou un dispositif de piégeage, et/ou un chromatographe permettant d'analyser les composés à l'origine de la perception sensorielle des arômes.

Description

BOUCHE ARTIFICIELLE SIMULANT LA MASTICATION ET PROCEDE D'ANALYSE DES COMPOSES A L'ORIGINE DE LA PERCEPTION SENSORIELLE, NOTAMMENT DES AROMES, METTANT EN ŒUVRE UNE TELLE BOUCHE ARTIFICIELLE
La présente invention concerne le domaine des dispositifs pour l'étude des phénomènes intervenant lors de la mastication des aliments, et a pour objet plus particulièrement une bouche artificielle permettant de mimer in vitro la mastication humaine, ainsi qu'un procédé d'analyse des composés à l'origine de la perception sensorielle des aliments, notamment des arômes des aliments.
CONTEXTE - ETAT DE LA TECHNIQUE
La perception de l'arôme d'un aliment est un phénomène complexe et dynamique, qui comporte plusieurs étapes impliquant des composés volatils. Dès que l'aliment est mis en bouche, puis au cours de sa mastication, des composés volatils sont libérés de ce dernier et passent dans la phase gazeuse. Ils sont ensuite transportés de la cavité buccale vers la cavité nasale, où ils interagissent avec les récepteurs présents au niveau de l'épithélium olfactif. L'ensemble des signaux nerveux, issus de l'interaction des multiples molécules volatiles de l'aliment avec différents récepteurs olfactifs, est alors intégré au niveau du système nerveux central. Le traitement de l'information nerveuse résultante aboutit alors à une image sensorielle correspondant à l'arôme de l'aliment mis en bouche.
Afin d'étudier les composés volatils responsables de l'arôme des aliments, différentes techniques (sensorielles et instrumentales) ont été utilisées. Parmi celles-ci, des prototypes de bouche artificielle ont été développés, en vue tout d'abord de reproduire artificiellement le processus de déstructuration des aliments in vivo, afin d'extraire les composés responsables des arômes dans des conditions les plus proches possible des conditions réelles de consommation desdits aliments. Cependant, la plupart de ces prototypes de bouche artificielle ne sont adaptés que pour des aliments liquides ou semi-solides.
Pour la simulation de la mastication d'aliments solides, les inventeurs ont déjà proposé (Arvisenet et al., J. Agric. Food Chem. 2008, 56, 3245-3253) une bouche artificielle permettant de déstructurer des aliments solides relativement durs, tels que, par exemple, du pain ou des pommes. Cette bouche artificielle est basée sur le principe de déstructuration mécanique des aliments à étudier entre une paire de plateaux animés de mouvements relatifs.
Elle comprend une enceinte thermostatée fermée hermétiquement dans laquelle sont disposés deux plateaux parallèles animés de mouvements relatifs l'un par rapport à l'autre, d'une part, un plateau inférieur rotatif destiné à supporter lesdits aliments à étudier, et, d'autre part, un plateau supérieur, équipé de dents, affectant la forme d'un piston animé d'un mouvement alternatif vertical.
L'enceinte est, en outre, équipée d'une entrée de gaz, et d'un orifice de sortie de gaz ménagé dans le couvercle en vue d'entraîner les composés volatils libérés lors de la déstructuration des aliments entre les deux plateaux vers cet orifice. Il est ainsi possible de placer une sonde permettant de capter lesdits composés organiques volatils libérés lors de cette mastication mécanique.
Le plateau supérieur effectue des allers-retours verticaux qui reproduisent les mouvements de mastication, et le plateau inférieur rotatif mime le repositionnement par la langue des aliments sous les dents.
Ces deux mouvements sont de préférence assurés par deux moteurs distincts, ce qui permet de contrôler leur vitesse respective.
La présence des dents et l'association de ces deux mouvements permettent une déstructuration complète des aliments durs, par exemple des pommes.
Le flux de gaz permet d'entraîner des composés volatils extraits des aliments déstructurés vers, par exemple une fibre SPME (micro-extraction sur phase solide) sur laquelle ils sont piégés, pour une analyse ultérieure par GC-MS/FID. Il est important que ce gaz ne s'échappe pas du simulateur de mastication en d'autres endroits que l'orifice du couvercle destiné à cette fonction. Pour cela, une parfaite étanchéité est nécessaire. Cette dernière est difficile à concilier avec les différents mouvements des éléments mobiles, notamment du plateau supérieur formant piston.
Les molécules volatiles piégées par le capteur SPME pendant une durée donnée sont ensuite analysés. Cette analyse donne donc des résultats séquentiels (par tranches de durée de mastication) mais ne renseigne pas sur la nature et la quantité de composés volatils émis à chaque instant, et donc de leur variation au cours du temps. Un tel dispositif ne permet donc pas d'acquérir des informations sensorielles directes sur les fractions liquides (salive) ou gazeuses tout au long de leur libération.
Il est, en effet, nécessaire pour une étude complète des arômes de pouvoir comparer l'analyse chimique des différents composés volatils libérés lors de la mastication et les paramètres sensoriels perçus par les individus au cours de la consommation desdits aliments.
Un premier but de la présente invention est donc de mettre au point une bouche artificielle permettant de palier les inconvénients précédents, et plus particulièrement de permettre de mimer la mastication, ainsi que les phénomènes de respiration intervenant dans le transport des composés volatils, responsables des arômes desdits aliments, de la cavité buccale vers la cavité nasale lors de la mastication dans une bouche humaine.
Un autre but de l'invention est de limiter les fuites de gaz de l'enceinte de la bouche artificielle, hormis la sortie par l'orifice prévu à cet effet.
DESCRIPTIF DE L'INVENTION
A cet effet, la présente invention concerne une bouche artificielle pour l'étude des phénomènes (physico-chimiques et/ou biochimiques) intervenant lors de la mastication d'aliments, notamment l'étude des arômes des aliments, en particulier des aliments solides, comprenant une enceinte, de préférence à parois thermostatées, fermée hermétiquement par un couvercle, dans laquelle sont disposés deux plateaux sensiblement parallèles, animés de mouvements relatifs l'un par rapport à l'autre, aptes à reproduire les mouvements masticatoires de déstructuration des aliments disposés entre ces derniers : d'une part un plateau inférieur destiné à supporter lesdits aliments à étudier, et d'autre part un plateau supérieur disposé au dessus du plateau inférieur et dont la face en vis-à-vis du plateau inférieur est équipée d'une pluralité de rangées de dents, ledit plateau supérieur et la tige à laquelle il est solidarisé constituant un piston animé d'un mouvement alternatif vertical, et ledit plateau inférieur animé d'un mouvement rotatif apte à mimer le repositionnement des aliments (par la langue) sous les dents, ladite enceinte étant en outre équipée d'une entrée de gaz et d'un orifice de sortie de gaz ménagé dans ou à proximité du couvercle, un flux gazeux étant apte à entraîner les composés volatils, libérés lors de la déstructuration des aliments entre les deux plateaux, vers ledit orifice de sortie, en vue de permettre l'analyse en sortie desdits composés volatils, responsables de l'arôme desdits aliments, caractérisé en ce que le couvercle est constitué d'une membrane souple, dont la périphérie est solidarisée de manière étanche aux parois de l'enceinte, et dont la partie centrale se soulève et s'abaisse alternativement en fonction des mouvements du plateau supérieur ou en fonction du flux gazeux, conduisant à des variations séquentielles du volume de l'enceinte, mimant la respiration et le gonflement alternatif des joues lors de la mastication.
Ainsi, la présence de la membrane souple couplée au mouvement alternatif vertical du piston supérieur permet des variations de volume de l'enceinte en mimant le gonflement/dégonflement des joues d'une bouche humaine lors de la mastication, tout en garantissant l'étanchéité nécessaire. Ceci présente un avantage important par rapport à l'enceinte de volume constant de l'art antérieur.
De manière avantageuse, un disque coaxial porté par la tige dudit piston, forme butée supérieure de la membra ne lors de son gonflement, et sert éventuellement de moyen d'entrainement/ou d'accompagnement de ladite membrane lors de son abaissement.
Selon une première variante de l'invention, la partie centrale de la membrane et le disque coaxial sont solidaires de la tige du piston, les mouvements dudit piston imposant le gonflement et l'abaissement de la membrane.
Le flux de gaz en entrée est, dans cette première variante, avantageusement, un flux continu. Ce flux devient alors séquentiel en sortie en fonction des variations de volume de l'enceinte, imposées par le déplacement vertical de la partie centrale de la membrane formant le couvercle de l'enceinte, solidarisée à la tige du piston.
Le flux gazeux en sortie dépend cependant de la vitesse du piston de mastication. En effet, lorsque le piston de mastication remonte, la membrane remonte également et gonfle sous l'effet de l'arrivée de gaz continue (augmentation du volume de l'enceinte d'où une sortie nulle ou très faible de gaz au niveau de l'orifice de sortie de la bouche artificielle).
Lorsque le piston redescend, la partie centrale de la membrane descend également et dégonfle sous l'effet éventuel du disque coaxial (diminution du volume de l'enceinte ce qui provoque une sortie massive de gaz au niveau de l'orifice de sortie de la bouche artificielle).
C'est donc le mouvement combiné du piston entraînant la membrane et le flux gazeux continu en entrée qui induit un flux séquentiel en sortie, mimant la respiration.
Grâce à une telle bouche artificielle, il est possible d'obtenir un "rythme respiratoire" comparable à celui de la bouche humaine. Dans cette variante, ce "rythme d'inspiration-expiration" est dépendant du rythme masticatoire qu'il est possible de faire varier entre par exemple, 10 et 60 mastications par minute.
Grâce à la solidarisation de la membrane flexible à la tige du piston, cette première variante de la bouche artificielle selon l'invention présente également l'avantage de ne pas nécessiter de lubrifiants (qui pourraient souiller ou interférer avec les composés volatils de l'espace de tête de l'enceinte), puisque les parties mobiles ne sont nullement en contact entre elles.
Selon une seconde variante de l'invention, la partie centrale de la membrane et le disque coaxial sont solidaires d'un manchon coulissant le long dudit piston, de manière à déconnecter le mouvement du piston de celui de la membrane, ce qui permet de déconnecter le "rythme respiratoire" du "rythme de mastication".
Dans cette seconde variante, ladite membrane peut aussi se gonfler et s'abaisser au rythme des mouvements de l'atmosphère gazeuse de l'enceinte lors des allers-retours du plateau supérieur dans le volume de l'enceinte. En conséquence, grâce à ce volume variable de cette enceinte fermée, on ne constate pas de surpression pouvant provoquer des fuites de gaz de l'enceinte.
De manière avantageuse, l'entrée de gaz communique avec une chambre de répartition ménagée au-dessous du plateau inférieur, ledit plateau inférieur étant muni de perforations, afin de permettre la diffusion du flux gazeux au travers des aliments à déstructurer disposés sur ledit plateau inférieur.
On peut avantageusement prévoir que la face supérieure du plateau inférieur présente une surface rugueuse pour mimer la rugosité de la langue et faciliter "l'accroche" des aliments sur ce plateau, et donc leur déstructuration.
De préférence, en complément de son mouvement alternatif vertical d'amplitude sensiblement constante, un mouvement de descente progressive est imprimé audit piston, en fonction du stade de déstructuration des aliments à étudier, afin de permettre la déstructuration progressive et complète de ces derniers. En outre, pour une étude plus complète des phénomènes physico-chimiques intervenant lors de la mastication, il peut être prévu que la bouche artificielle soit éventuellement équipée en partie supérieure de l'enceinte d'un dispositif d'introduction d'une solution salivaire sur les aliments à déstructurer, et d'un dispositif de collecte/prélèvement de solution salivaire en partie inférieure.
Dans ce cas, le fond de l'enceinte ou le fond de la chambre de répartition du gaz peut avantageusement être de forme conique pour faciliter la collecte de ladite solution salivaire.
L'orifice de sortie du flux gazeux est avantageusement raccordé à au moins un dispositif de collecte et/ou d'analyse des composés volatils libérés lors de la déstructuration des aliments.
Ce dispositif d'analyse peut être un cône d'olfaction. Il est ainsi envisageable de l'installer au niveau et dans le prolongement de l'orifice de sortie de gaz de la bouche artificielle et qu'un individu puisse inspirer et percevoir l'arôme des aliments au cours de leur déstructuration dans la bouche artificielle, sans être influencé par la couleur, la texture, ... desdits aliments. Cette perception peut être effectuée en continu.
Le "rythme respiratoire" de la bouche artificielle peut être aisément ajusté au rythme respiratoire (généralement voisin de 15 à 20 inspirations/expirations par minute) de l'individu plaçant son nez dans le cône d'olfaction. Un dispositif d'analyse chromatographique simultanée peut également être placé en sortie de cette bouche artificielle.
Une telle bouche artificielle permet donc de reproduire au mieux les conditions de mastication d'une bouche humaine tout en permettant d'extraire un plus grand nombre de composés volatils des aliments dans des conditions les plus proches de la mastication in vivo, et d'analyser simultanément les arômes desdits aliments. La présente invention concerne également un procédé d'analyse des composés responsables de la perception sensorielle des arômes d'aliments solides, caractérisé en ce que les aliments sont déstructurés dans une bouche artificielle telle que décrite ci-dessus et traversés par un flux gazeux séquentiel dirigé vers un cône d'olfaction et/ou un chromatographe, où peuvent être recueillis et analysés en continu les composés volatils libérés lors de la déstructuration desdits aliments. Ces analyses sont qualitatives, mais peuvent également être quantitatives, elles permettent notamment d'analyser des fractions liquides et/ou gazeuses renfermant lesdits composés.
De préférence, le flux gazeux peut être choisi parmi l'ensemble des gaz inertes (Argon, Hélium, Azote), l'air ou ses constituants, selon la méthode d'analyse associée (instrumentale ou sensorielle) et est avantageusement de l'air pour reproduire l'environnement de la mastication in vivo.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui va suivre d'un mode de réalisation donné à titre d'exemple non limitatif et représenté sur les dessins ci-joints, dans lesquels :
La figure 1 est une vue de côté d'une bouche artificielle selon la présente invention ;
La figure 2 est une vue de face de la bouche artificielle de la figure 1 ;
La figure 3 est une vue partielle en coupe de la bouche artificielle selon la présente invention montrant plus en détail l'enceinte utilisée.
En se référant aux figures, la bouche artificielle selon la présente invention comporte une enceinte 1 constituée d'une double enveloppe formée d'une paroi intérieure 2 et une paroi extérieure 3 en acier inoxydable entre lesquelles circule un fluide tel que de l'eau en vue de thermostater ladite enceinte, par exemple, à une température de 37°C reproduisant la température du corps humain. Le fluide entre par l'orifice d'entrée A et ressort par l'orifice de sortie B en remplissant la totalité de l'espace entre la paroi intérieure 2 et la paroi extérieure 3.
A l'intérieur de cette enceinte 1 sont placés l'un au-dessus de l'autre un plateau inférieur 5 et un plateau supérieur 4 sensiblement parallèles entre lesquels sont disposés les aliments 6 à étudier.
Le plateau inférieur 5 est relié à un arbre d'entraînement 7 couplé à un moteur 8 schématisé sur les figures 1 et 2. Ledit moteur 8 repose sur un support 9 réglable en hauteur. Ce plateau 5 est mobile en rotation autour de l'axe vertical 10. Cette rotation est, de préférence, continue mais une rotation discontinue pourrait être envisagée.
Le plateau supérieur 4 présente sur sa face inférieure tournée vers le plateau inférieur 5 des rangées de dents 11, de forme similaire à des dents humaines ou animales, destinées à déstructurer et broyer les aliments 6 lorsque celles-ci entrent en contact avec lesdits aliments.
Ce plateau supérieur 4 et la tige 12 qui lui est associée constituent un piston se déplaçant verticalement, actionné par un vérin 13 mu par un moteur 14. L'ensemble, comme visible sur la vue de côté de la figure 1, est maintenu en place par l'ensemble support 15. Ce vérin 13 permet d'imprimer au plateau supérieur 4 des mouvements d'aller-retour selon une vitesse prédéfinie. Ces mouvements d'aller-retour ont une amplitude sensiblement constante mais le moteur 14 permet une descente progressive dudit plateau 4, à savoir en fonction de la hauteur ou épaisseur des aliments à déstructurer et de la progression de leur déstructuration.
Un flux gazeux F est amené au sein de ladite enceinte 1 via une entrée 16 ménagée en partie basse de l'enceinte et raccordée à une chambre de répartition 17 ménagée sous le plateau inférieur 5. Cette chambre de répartition peut être, par exemple, de forme circulaire ou annulaire ou conique (pour un éventuel recueil de fraction liquide pouvant inclure de la salive). Elle est reliée à des perforations 18 ménagées axialement au travers dudit plateau 5, de manière à faire passer le flux de gaz F au travers dudit plateau et de l'amener au contact desdits aliments 6 à étudier. Ce flux gazeux peut être un gaz neutre ou encore de l'air, ou l'un de ses constituants (oxygène ou azote).
Selon la présente invention, l'enceinte est fermée dans sa partie supérieure par une membrane 19 souple, par exemple en téflon, dont la périphérie est fixée de manière étanche aux parois de l'enceinte 1. Sa partie centrale est, ici, fixée à la tige 12 du piston et prise en sandwich entre un disque supérieur 20 et une rondelle 21 de fixation, eux-mêmes solidarisés à la tige 12 du piston.
Ainsi, selon une première variante de l'invention représentée sur la figure 3, chaque mouvement vertical du piston abaisse ou soulève la membrane. Le disque 20 constitue une butée de gonflement de la membrane ou d'abaissement de la membrane, afin d'éviter des déformations trop importantes qui l'endommageraient.
La figure 3 montre les positions extrêmes de la membrane :
-en trait plein : la position basse du plateau supérieur 4 et de la membrane 19,
-en traits discontinus : leur position haute.
Un capot de protection 23 peut être prévu au-dessus de ladite membrane.
Enfin, une sortie 22 de gaz ménagée en périphérie de l'enceinte 1, de préférence en partie supérieure de l'enceinte à proximité de la membrane 19 permet de recueillir le flux gazeux de l'espace de tête de l'enceinte, et ainsi de collecter les composés volatils issus de la déstructuration des aliments broyés dans ladite enceinte.
Cette sortie 22 peut être connectée à un système de captage d'effluves ou un système chromatographique, mais aussi à un cône d'olfaction 24 afin qu'un individu puisse percevoir l'arôme desdits aliments 6 au cours de leur mastication dans la bouche artificielle selon la présente invention. Le couplage de cette bouche artificielle, procédé instrumental, à un nez humain présente notamment l'avantage de s'affranchir de la variabilité inter-individuelle au niveau de l'ensemble des facteurs qui interviennent lors de la dégustation d'un aliment (physiologie buccale, fréquence de mastication, composition de la salive, fréquence respiratoire...). Les modifications physico-chimiques de l'aliment qui ont lieu lors de sa mastication sont ainsi contrôlables, ce qui facilite leur compréhension. Le mélange des composés volatils odorants atteignant les récepteurs olfactifs des individus en sortie de bouche artificielle peut donc être identique pour chacun des individus placés en sortie. Le procédé couplant bouche artificielle-individu permet alors de dissocier :
-les facteurs cognitifs humains résultant de la perception des composés volatils,
-des facteurs physico-chimiques qui se produisent au niveau de l'aliment mis en bouche et qui influent sur la libération des composés volatils qu'il contient.

Claims

REVENDICATIONS
1. Bouche artificielle pour l'étude des phénomènes intervenant lors de la mastication d'aliments, notamment l'étude des a rômes des a l i ments, en particulier des aliments solides, comprenant une enceinte (1), de préférence à parois thermostatées, fermée hermétiquement par un couvercle, dans laquelle sont disposés deux plateaux sensiblement parallèles, animés de mouvements relatifs l 'u n pa r ra pport à l 'a utre, aptes à reprod ui re les mouvements masticatoires de déstructuration des aliments (6) disposés entre ces derniers : d'une part un plateau inférieur (5) destiné à supporter lesdits aliments à étudier, et d'autre part un plateau supérieur (4) disposé au dessus du plateau inférieur (5) et dont la face en vis-à-vis du plateau inférieur est équipée d'une pluralité de rangées de dents (11), ledit plateau supérieur (4) et la tige (12) à laquelle il est solidarisé constituant un piston animé d'un mouvement alternatif vertical, et ledit plateau inférieur (5) animé d'un mouvement rotatif apte à mimer le repositionnement des aliments par la langue sous les dents, ladite enceinte (1) étant en outre équipée d'une entrée de gaz (16) et d'un orifice de sortie de gaz (22) ménagé dans ou à proximité du couvercle, un flux gazeux étant apte à entraîner les composés volatils, libérés lors de la déstructuration des aliments entre les deux plateaux, vers ledit orifice de sortie, en vue de permettre l'analyse en sortie desdits composés volatils, responsables de l'arôme desdits aliments, caractérisé en ce que le couvercle est constitué d'une membrane (19) souple, dont la périphérie est solidarisée de manière étanche aux parois de l'enceinte, et dont la partie centrale se soulève et s'abaisse alternativement en fonction des mouvements du plateau supérieur (4) ou en fonction du flux gazeux conduisant à des variations séquentielles du volume de l'enceinte (1), mimant la respiration et le gonflement alternatif des joues lors de la mastication.
2. Bouche artificielle selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'un disque (20) coaxial porté par la tige (12) dudit piston, forme butée supérieure de la membrane (19) lors de son gonflement, et sert éventuellement de moyen d'entrainement/ou d'accompagnement de ladite membrane lors de son abaissement.
3. Bouche artificielle selon la revendication 2, caractérisée en ce que la partie centrale de la membrane (19) et le disque (20) coaxial sont solidaires de la tige (12) du piston.
4. Bouche artificielle selon la revendication 2, caractérisée en ce que la partie centrale de la membrane (19) et le disque (20) coaxial sont solidaires d'un manchon coulissant le long de la tige du piston.
5. Bouche artificielle selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la surface du plateau inférieur (5) est rugueuse.
6. Bouche artificielle selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que l'entrée de gaz (16) communique avec une chambre de répartition (17) ménagée au-dessous du plateau inférieur (5), ledit plateau inférieur étant muni de perforations (18), afin de permettre la diffusion du flux gazeux au travers des aliments à déstructurer disposés sur ledit plateau inférieur (5).
7. Bouche artificielle selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que, en complément de son mouvement alternatif vertical d'amplitude sensiblement constante, un mouvement de descente progressive est imprimé audit piston, en fonction du stade de déstructuration des aliments à étudier, afin de permettre la déstructuration progressive et complète de ces derniers.
8. Bouche artificielle selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle est équipée, en partie supérieure de l'enceinte (1), d'un dispositif d'introduction d'une solution salivaire sur les aliments à déstructurer, et éventuellement d'un dispositif de collecte/prélèvement de solution salivaire en partie inférieure.
9. Bouche artificielle selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que l'orifice de sortie (22) du flux gazeux est raccordé à au moins un dispositif de collecte et/ou d'analyse des composés volatils libérés lors de la déstructuration des aliments.
10. Bouche artificielle selon la revendication 9, caractérisée en ce que le dispositif d'analyse est un cône d'olfaction (24).
11. Procédé d'analyse des composés à l'origine de la perception sensorielle, notamment des arômes, d'aliments solides, caractérisé en ce que les aliments sont déstructurés dans une bouche artificielle conforme à l'une quelconque des revendications précédentes et traversés par un flux gazeux séquentiel dirigé vers un cône d'olfaction ou un chromatographe, où peuvent être recueillis et analysés en continu les composés volatils libérés lors de la déstructuration desdits aliments.
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