Developing a reformulation strategy to improve the nutritional and sensory quality of the food offer : A case study on chocolate chip cookies - Archive ouverte HAL Access content directly
Theses Year : 2022

Developing a reformulation strategy to improve the nutritional and sensory quality of the food offer : A case study on chocolate chip cookies

Développement d’une stratégie de reformulation pour améliorer les qualités nutritionnelle et sensorielle de produit alimentaire : Cas des cookies aux pépites de chocolat

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Carole Liechti

Abstract

In many parts of Europe, over 10% of children aged 5-19 are now obese, with overweight affecting up to a third of the children in some countries. Food reformulation is one lever to move toward a healthier food offer and to improve children’s’ diet. However, it faced with many challenges implying to consider food reformulation as a holistic approach including composition, sensory, physicochemical, liking or behavior dimensions. In this context, the aim of this PhD work was to propose a multicriteria approach to develop healthier products for children, while maintaining or optimizing sensory perception, liking and behavior. We chose to focus on chocolate-chip cookies as a case study.The first step of this work concerns the study of the recipe diversity of commercial cookies in France to select a representative subset of products. Nutrition, composition, economic, water content, and sensory information were thus analyzed on the cookies of the French market. Then, sensory, physicochemical analyses and liking evaluation with children (n=151, aged 7-12 years old) were conducted on a reduced subset of products to identify key opportunities for reformulation.In a second step, sensory-led formulation of cookies was proposed, based on a mixture design including four key ingredients (sugar, fat, chocolate-chips, oat bran), combined with one process factor (baking degree). Thirty reformulated cookies were thus developed and characterized on multiple criteria, including in vitro glycemic index or evolution during oral processing (time in mouth before swallowing). As main result, this approach led to propose possible reduction of the kcal (-5.9%), sugar (-15.9%), fat (-24.7%), and chocolate-chip (-20%) per cookie and increase in oat bran (+49.3%), with also improvement of the calculated glycemic index (-8.2%) and the Rayner score (-8.7%). This work led thus to sensory modeling and recipe optimization for healthier products.In addition, children’s perception, satiation and satiety and liking (n=80, aged 10-12 years) were evaluated for four of these reformulated cookies. Keeping a high level of liking by children was confirmed. In addition, we highlighted that cookies’ texture plays a key role in reformulation for children and oat bran might be an interesting lever to increase biscuits’ viscosity and therefore food oral processing.Thus, this multicriteria food reformulation approach might reinforce food reformulation as a promising tool to improve the food quality for children.
Dans de nombreuses régions d'Europe, plus de 10% des enfants âgés de 5 à 19 ans sont aujourd'hui obèses, et juqu’à un tiers des enfants sont en surpoids dans certains pays. La reformulation des aliments est un levier intéressant pour évoluer vers une offre alimentaire plus saine et améliorer la diète globale des enfants. Cependant, la reformulation fait face à de nombreux défis, nécessitant de considérer la reformulation des aliments comme une approche holistique incluant des dimensions de composition, sensorielle, physico-chimique, de goût ou de comportement. Dans ce contexte, l'objectif de ce projet de thèse était de proposer une approche multicritères pour développer des produits plus sains pour les enfants, tout en optimisant leur perception, leur appréciation et le comportement de consommation. Pour cela, nous avons choisi d’étudier les biscuits, de type cookies aux pépites de chocolat comme étude de cas en tant que produits largement consommés, appréciés par les enfants et source de sucre et de matière grasse importante.La première étape de ce travail a porté sur l'étude de la diversité des recettes des biscuits du marché français, en tenant compte de leur composition, des caractéristiques nutritionnelles, de la teneur en eau et de paramètres sensoriels. Ce travail a permis de sélectionner un sous-ensemble représentatif des produits du marché français. Ensuite, des analyses sensorielles, physicochimiques et leur appréciation par des enfants (n=151, âgés de 7 à 12 ans) ont été évaluées sur un sous-ensemble réduit de produits afin d'identifier les principales opportunités de reformulation.Dans un deuxième temps, une stratégie de formulation des cookies, impliquant les perceptions et les propriétés de texture a été proposée, par la mise en œuvre d’un plan de mélange comprenant quatre ingrédients clés (sucre, graisse, pépites de chocolat, son d'avoine), et un facteur de procédé (degré de cuisson). Trente biscuits reformulés ont ainsi été développés et caractérisés sur de multiples critères, dont l'indice glycémique in vitro ou l'évolution de la texture des produits et du bol alimentaire (temps en bouche avant déglutition). De plus, la perception, la satiété et les préférences des enfants (n=80, âgés de 10 à 12 ans) ont été évalués pour quatre de ces biscuits reformulés. Ce travail a conduit à la modélisation sensorielle et à l'optimisation des recettes, ce qui a permis de créer des recettes plus saines ayant un impact positif sur l’appréciation et la santé.Cette approche a ainsi conduit à proposer une réduction possible des kcal (-5,9%), du sucre (-15,9%), des matières grasses (-24,7%) et des pépites de chocolat (-20%) par biscuit et une augmentation des fibres de son d'avoine (+49,3%), avec également une amélioration de l'indice glycémique calculé (-8,2%) et du score de Rayner (-8,7%). Le maintien d'un niveau élevé d'appréciation par les enfants a été confirmé. De plus, nous avons montré que la texture des biscuits joue un rôle clé dans la reformulation pour les enfants et que le son d'avoine pourrait être un levier intéressant pour augmenter la viscosité des biscuits et donc l'oralité des aliments.Cette approche multicritères de reformulation des aliments est ainsi un outil prometteur pour améliorer l’offre alimentaire de produits largement consommés par les enfants.
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tel-03738960 , version 1 (26-07-2022)

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Cite

Carole Liechti. Developing a reformulation strategy to improve the nutritional and sensory quality of the food offer : A case study on chocolate chip cookies. Chemical and Process Engineering. Université Paris-Saclay, 2022. English. ⟨NNT : 2022UPASB043⟩. ⟨tel-03738960⟩
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