Lait 83 (2003) 251-264
DOI: 10.1051/lait:2003014

Fluorescence spectroscopy: A tool for the investigation of cheese melting - Correlation with rheological characteristics

Romdhane Karoui, Arlette Laguet and Éric Dufour

U.R. "Typicité des Produits Alimentaires", ENITA de Clermont Ferrand, 63370 Lempdes, France
(Received 2 May 2002; accepted 31 January 2003)

Abstract
Trends in the texture and structure as a function of temperature were determined for 2 hard cheeses (Comté and Emmental) and 1 semi-hard cheese (Raclette) using dynamic testing rheology and front-face fluorescence spectroscopy. The storage modulus (G '), the loss modulus (G '') and the complex viscosity ( ) decreased while strain and tan d increased as the temperature increased from 5 °C to 60 °C. Protein tryptophan emission spectra and vitamin A excitation spectra were recorded on cheese samples at 5, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 50 and 60 °C. For each cheese, the data sets containing fluorescence spectra and rheology data were evaluated using principal component analysis and factorial discriminant analysis. It was shown that the maps defined by principal components 1 and 2 discriminated cheese samples as a function of temperature whatever the data (dynamic testing rheology data or fluorescence spectra). In addition, the melting temperature of fats for the three cheeses determined from the dynamic rheology data and the vitamin A fluorescence spectra gave similar results, i.e., 30, 32 and 31 °C for Emmental, Comté and Raclette cheeses, respectively. Canonical correlation analysis was applied to cheese dynamic rheological measurements and tryptophan and vitamin A fluorescence spectral collections in order to measure the link between the groups of variables measured on the same samples. The rheology and fluorescence groups of variables were found to be highly correlated since the squared canonical coefficients for canonical variables 1 and 2 were higher than 0.94 and 0.49, respectively.

Résumé
La spectroscopie de fluorescence frontale : un outil pour l'étude de la fonte des fromages - Corrélations avec les données rhéologiques. L'évolution de la texture et de la structure de deux fromages à pâte pressée cuite (Comté et Emmental) et un fromage à pâte pressée non cuite (Raclette) en fonction de la température a été déterminée par des mesures rhéologiques (test d'oscillation) et par spectroscopie de fluorescence frontale. Le module d'élasticité (G '), le module de perte (G '') et la viscosité complexe ( ) diminuent lorsqu'on fait varier la température entre 5 et 60 °C. Cependant, on note un accroissement de la déformation et de la tangente de l'angle de perte, tan , dans la même gamme de température. Les spectres d'émission des tryptophanes de protéines et les spectres d'excitation de la vitamine A ont également été enregistrés sur des échantillons de fromages à 5, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 50 et 60 °C. Pour chaque type de fromage étudié, les données spectrales (tryptophanes et vitamine A) et les données rhéologiques ont été analysées par analyse en composantes principales et analyse factorielle discriminante, respectivement. La carte factorielle définie par les 2 premières composantes principales a permis de suivre l'évolution des caractéristiques du fromage en fonction de la température appliquée, et ce pour les 2 techniques utilisées. En outre, la température de fusion de la matière grasse des trois types de fromage, déterminée à partir des données rhéologiques et de fluorescence frontale, donne des résultats similaires, soit respectivement, 30, 32 et 31 °C pour l'Emmental, le Comté et la Raclette. L'application de l'analyse canonique des corrélations aux mesures rhéologiques et aux collections spectrales de fluorescence des tryptophanes et de vitamine A a permis de mesurer le lien entre les 2 groupes de variables mesurées sur les mêmes échantillons et a mis en évidence de très fortes corrélations. En effet, les coefficients canoniques au carré pour les variables canoniques 1 et 2 étaient respectivement supérieurs à 0,94 et 0,49.

Key words: Cheese / structure / texture / melting / fluorescence / rheology

Mots clés : Fromage / structure / texture / point de fusion / fluorescence / rhéologie

Correspondence and reprints: Éric Dufour Tel.: 33.(0)4.73.98.13.78; fax: 33.(0)4.73.98.13.90;
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