Flavour release in mouth: influence of salivary compounds at macroscopic and molecular level

The aim of this work is to give a deeper understanding of the impact of the salivary composition on aroma release, by two approaches, an in vitro and an in vivo approach. The impact of salivary proteins on the release of 10 aroma compounds (5 esters and 5 ketones, varying in their hydrophobic chain length) was first investigated by in vitro model systems composed of artificial and human saliva. Artificial salivas were composed of the main salivary proteins, mucins and alpha amylase, alone and in mixture.The amount of aroma released in the vapor phase at equilibrium was analyzed by Static Headspace Gas Chromatography analysis. Air/system partition coefficients have been calculated. This in vitro approach allowed us to demonstrate the ability of both mucin and alpha-amylase to decrease the release of aroma compounds by hydrophobic effect (increase of retention with aroma hydrophobicity). Interestingly, no cumulative effect was observed when both proteins were mixed together in solution. The release of ketones in presence of human saliva is lower than in water and slightly higher than in the presence of artificial saliva. Esters are more affected by the presence of human saliva than ketones. This observation is due to an esterase activity of saliva, which increases with the hydrophobicity of esters. The in vivo release of ethyl propanoate and ethyl hexanoate was followed on ten subjects by Atmospheric Pressure Chemical Ionization mass spectrometry (APCI-MS) under different physiological conditions: at rest, after stimulation and after removing the superficial salivary coat. The saliva was characterized for each subject and each physiological condition. Great variations were observed between the subjects on the salivary flow, viscosity, composition and for each subject between the physiological conditions. The differences observed on in vivo release parameters are discussed as a function of physiological parameters. We observed that subjects with a more viscous saliva present a lower amount of aroma released. The presence of higher amounts of alpha-amylase increased the time needed to release the more hydrophobic compound, ethyl hexanoate. Our results suggest that the retention of hydrophobic aroma compounds by salivary proteins induces a modification of the kinetics of aroma release in real consumption conditions, and could be responsible for aroma persistence.L’objectif de cette étude est d’étudier le rôle de la salive dans la libération des molécules odorantes, par deux approches, in vitro et in vivo. L’effet des protéines salivaires sur la libération de 10 molécules odorantes (5 esters et 5 cétones, de longueur de chaîne hydrophobe variable) a été étudié in vitro dans des systèmes modèles composés de salives artificielles et humaine. Les salives artificielles contiennent les protéines majoritairement présentes dans la salive (mucine et alpha-amylase), seules et en mélange. Les quantités de chaque molécule odorante présentes dans la phase gazeuse à l’équilibre thermodynamique ont été mesurées par une analyse headspace en mode statique couplée à la chromatographie en phase gazeuse (SH-GC). Les coefficients de partage entre l’air et chacun des systèmes modèles ont été calculés pour chacune des molécules.Cette approche in vitro nous a permis de démontrer une diminution des coefficients de partage air/salive artificielle en présence de mucine et d’alpha-amylase, par un effet hydrophobe. Aucun effet cumulatif n’est observé lorsque les deux protéines sont mises ensemble en solution. En présence de salive humaine, une diminution des coefficients de partage est également observée, les esters étant plus affectés par la présence de salive humaine que les cétones. Cette observation est due à une activité des estérases de la salive, qui augmente avec l’hydrophobicité des esters. La libération in vivo du propanoate d’éthyle et de l’hexanoate d’éthyle a été suivie sur 10 sujets par spectrométrie de masse à ionisation chimique à pression atmosphérique (APCI-MS) dans des conditions physiologiques différentes : au repos, après stimulation et après élimination du film salivaire résiduel. La salive de chaque sujet a été caractérisée dans les différentes conditions physiologiques testées. De grandes variations de flux, viscosité et de composition salivaire ont été mises en évidence entre les sujets, ainsi qu’entre les conditions physiologiques pour un même sujet. Les différences observées sur les paramètres de libération in vivo des molécules odorantes sont discutées en regard de ces paramètres physiologiques. Nous avons ainsi observé qu’une viscosité salivaire élevée diminue la quantité de molécules odorantes libérées sur un temps donné. Dans le même temps, la présence d’une quantité importante d’alpha amylase dans la salive augmente de façon significative le temps de libération de la molécule la plus hydrophobe, l’hexanoate d’éthyle. Nous avons ainsi mis en évidence que la rétention des molécules hydrophobes par les protéines salivaires peut induire une modification de leur cinétique de libération en conditions réelles de consommation et pourrait intervenir dans la persistance aromatique