Les départements Inra
Caractérisation et élaboration des produits issus de l’agriculture

L’imagerie RMN comme méthode de mesure non destructive

Le suivi dynamique in situ est une démarche expérimentale qui, appliquée aux procédés agro-alimentaires, permet d’analyser la transformation des matières premières en aliments. Elle est fondée sur une suite continue de mesures, évidemment non destructives, pendant que le procédé réel est reproduit dans les conditions expérimentales propres à la technique utilisée. Lorsque cette technique est l’imagerie, l’information obtenue est à la fois locale et dynamique. On parle ainsi de 4D, pour 3D plus une quatrième dimension : le temps. En utilisant l’imagerie RMN (IRM) comme modalité d’imagerie non destructive et un dispositif amagnétique et thermiquement isolé conçu au laboratoire pour cuire l’échantillon, des modèles mathématiques ont été construits à partir de cette information 4D dans le but de lier quantitativement température, déformation et quantité d’eau dans la viande cuite.

Une cartographie des déformations de la viande pendant le chauffage

Un protocole expérimental innovant a été élaboré, fondé sur une cuisson lente de l’échantillon par eau chaude dans l’IRM et sur une combinaison d’images RMN de différents types permettant de cartographier, pendant le chauffage, les déformations de la viande et la perte d’eau qui en découle. Par ailleurs, un modèle thermique a été mis au point pour disposer de la distribution spatio-temporelle de la température dans l’échantillon.
A partir des images, l’évolution de la température, de la déformation et de la quantité d’eau a été retracée pendant la cuisson et pour chaque élément de volume de la viande. Ces diagrammes locaux mettent en évidence une augmentation de la déformation avec la température suivant plusieurs phases et une diminution de la quantité d’eau avec la température. Tous ces résultats ont été interprétés au regard du comportement à la température des différents composants du muscle.

(A) Images RMN de la structure musculaire obtenues pour 4 températures moyennes dans l’échantillon.(B) Cartes de température obtenues par simulation numérique.(C-D) Champs de déformation calculés à partir de deux images successives(E) Champ radiofréquence émis par l’antenne RMN(F) Cartographie d’eau dans le muscle en tenant compte des erreurs introduites par le champ excitateur hétérogène montré précédemment.Une démarche de modélisation transférableNotre démarche de modélisation fondée sur des mesures in situ ne fait pas d’hypothèse réductionniste car l’échantillon reste entier et dans le même état que l’aliment consommé, ni d’hypothèse simplificatrice car les variations spatiales de la température dans l’échantillon sont considérées. Notre démarche s’appuie sur des développements originaux en imagerie par résonance magnétique nucléaire à haut champ ainsi qu’en traitement d’images pour cartographier la déformation et la quantité d’eau. Ces développements sont applicables à d’autres domaines d’applications et ouvrent la voie à d’autres investigations pour améliorer la qualité des produits carnés transformés. © Inra

Partenaires

Ce travail a été conduit dans le cadre du projet européen ProSafeBeef dans l’équipe Imagerie et transferts de l’Unité QuaPA.

Les expériences d’IRM ont été réalisées avec les moyens de la Plate-forme Résonance Magnétique des Systèmes Biologiques du Centre INRA de Clermont Ferrand.