L’acide L-ascorbique (vitamine C) est un composé organique naturel ayant des propriétés antioxydantes ; il est omniprésent dans les fruits et légumes. Sa détermination quantitative est particulièrement importante dans la production de vin, de bière, de lait, de boissons non alcoolisées et de jus de fruits dans lesquels il peut constituer un indicateur de qualité. Jouant un rôle essentiel dans l’alimentation humaine, l’acide L-ascorbique (E300) et ses dérivés (E301-303) sont couramment utilisés comme additifs. Ils présentent d’ailleurs d’autres propriétés intéressantes comme antioxydants et exhausteurs de goût. Dans le secteur du vin, l’acide L-ascorbique peut être ajouté pour empêcher l’oxydation du vin. Dans le secteur de la bière, l’acide L-ascorbique et ses sels sont des antioxydants efficaces et ont une incidence positive sur l’arôme, le goût et la stabilité. Dans le secteur de la viande, l’acide L-ascorbique est utilisé comme colorant rouge et comme antioxydant. L’acide L-ascorbique est également utilisé dans le secteur pharmaceutique et comme additif dans les aliments pour animaux. Lorsque de l’acide L-ascorbique est ajouté dans la production alimentaire, sa teneur doit être contrôlée.

L’acide citrique est un métabolite très important chez les animaux, les plantes et les micro-organismes. C’est le plus connu des acides de fruits et il est notamment présent en grande quantité dans les agrumes (environ 10 g d’acide citrique/litre de jus d’orange). L’acide citrique est fabriqué à grande échelle comme additif alimentaire (E330) d’origine biotechnologique. L’acide citrique est utilisé comme agent de conservation (acidifiant) dans l’alimentation ou les cosmétiques, comme agent de chélation des métaux (par exemple, le fer contenu dans le vin), comme émulsifiant (pour la fabrication de fromage fondu, par exemple) et comme aromatisant dans la production de boissons non alcoolisées et de bonbons. Il figure également parmi les composants de nombreux produits pharmaceutiques et lessives en poudre.

L’acide formique est un métabolite dans de nombreuses réactions biochimiques mais sa concentration est invariablement très faible. C’est le produit d’oxydation du méthanol et du formaldéhyde. En faible concentration, l’acide formique a un effet bactéricide et fongicide ; il peut donc être utilisé comme conservateur alimentaire. Les moisissures ont tendance à produire de l’acide formique sous forme de métabolite ; la détermination de l’acide formique peut donc donner des indications sur les propriétés des échantillons (leur degré de décomposition, par exemple). L’acide formique appartient aux substances dangereuses dans la production de levures. Dans la production de vinaigre, l’acide formique est un produit secondaire de la fermentation de l’acide acétique ; il fait également partie des « acides volatiles » du vin.

L’acide gluconique est naturellement présent dans les fruits, le miel et le vin, mais aussi dans la viande ou les produits laitiers. En tant qu’additif alimentaire (E574), c’est un régulateur d’acidité. Il est également utilisé dans les produits de nettoyage dans lesquels il dissout les dépôts minéraux. Cet acide confère un goût aigre mais rafraîchissant. Dans le secteur vinicole, les raisins infectés par le champignon Botrytis présentent un taux accru d’acide gluconique pouvant atteindre 1 à 2 g/l. Dans le vin, par exemple, le D-glucono-δ-lactone est associé à l’acide D-gluconique ; il est également largement utilisé dans l’industrie alimentaire (yaourt, fromage blanc, pain, confiseries, viande et saucisses) pour contrôler l’acidité.

L’acide L-glutamique (L-glutamate), un des 20 acides aminés les plus courants, est naturellement présent dans des aliments tels que le fromage, le lait, la viande, le poisson, le maïs, les tomates, les champignons, le soja et la betterave à sucre. La teneur en L-glutamate permet de déterminer le degré de maturation des plantes ; elle est également intéressante dans les produits alimentaires contenant du foie, et pour contrôler la maturation des fromages. L’acide L-glutamique est l’un des principaux composants améliorant la saveur des aliments (glutamate monosodique ou MSG). Le glutamate est un allergène ; l’utilisation excessive de MSG en tant qu’additif alimentaire (E621) peut entraîner un ensemble de symptômes appelé « syndrome du restaurant chinois ».

Une augmentation de la teneur en acide D-3-hydroxybutyrique dans les œufs peut être détectée 6 jours après la fertilisation des poules. Cette augmentation se poursuit même après la mort de l’embryon. Jusqu’à 10 mg/kg (limite légale), l’acide D-3-hydroxybutyrique est donc un indicateur-type révélant des œufs fertilisés et incubés ; cette concentration peut atteindre jusqu’à 800 mg/kg dans des œufs très avariés. Dans les produits à base d’œufs et les produits de boulangerie, le taux d’acide hydroxybutyrique est un indicateur de fraîcheur des œufs au moment de leur utilisation.

L’acide D-isocitrique fait partie du cycle de l’acide citrique et se retrouve donc chez tous les animaux et toutes les plantes. Sa teneur est généralement très faible. La détermination de l’acide D-isocitrique est devenue importante dans l’analyse des jus de fruits (des jus d’orange, notamment) pour détecter les additifs illégaux (comme l’acide citrique). La teneur minimale en acide D-isocitrique dans les jus est intéressante, mais aussi le rapport entre l’acide citrique et l’acide D-isocitrique : un rapport trop élevé indique l’adjonction d’acide citrique. Dans le véritable jus d’orange, par exemple, le rapport acide citrique/acide D-isocitrique est généralement inférieur à 130 ; une valeur plus élevée peut indiquer une altération du jus de fruit. Dans les produits contenant du jus d’orange, la teneur en acide D-isocitrique permet également de calculer le pourcentage réel de jus (dans les boissons sans alcool dont l’étiquette indique « contient du jus d’orange », par exemple).

L’acide L-lactique est présent dans de nombreux aliments et boissons. Naturellement produit par les bactéries lactiques, l’acide L-lactique est présent dans de nombreux produits laitiers fermentés tels que le yaourt, ainsi que dans les légumes marinés, les viandes et les poissons séchés. Il est souvent utilisé comme acidifiant non volatile (E270) dans les aliments et les boissons. Dans le secteur du vin, l’évolution de la fermentation malolactique est surveillée en fonction du niveau d’acide L-malique (qui doit diminuer) et du niveau d’acide L-lactique (qui doit augmenter). Dans le processus de fabrication de la bière, la teneur en L-lactate indique la présence de Lactobacilli. Dans les œufs entiers liquides ou en poudre, la teneur en L-lactate est une bonne indication de l’état d’hygiène des produits. De même, la qualité du lait, des fruits et des légumes peut être établie en mesurant la teneur en acide L-lactique. Dans le lait en poudre, la présence de L-lactate indique l’utilisation de lait caillé neutralisé en production. Dans le vin, le L-lactate se forme également pendant la « seconde fermentation » (fermentation malolactique).

Le D-lactate est très souvent mesuré avec le L-lactate, et presque jamais seul. L’acide D-lactique n’est produit que par quelques micro-organismes comme Lactobacillus lactis, Lb. bulgaricus et Leuconostoc cremoris. L’acide D-lactique n’est pas produit par les « organismes supérieurs » comme les animaux, ou uniquement sous forme d’oligo-éléments. La présence de D-lactate peut donc servir d’indicateur de contamination ou d’altération bactériologique, en partant du principe qu’aucune technique de fermentation n’a été utilisée dans la préparation de la denrée alimentaire (pour produire des produits à base de lait caillé, par exemple).

L’acide L-malique figure parmi les principaux acides de fruits ; la détermination quantitative de l’acide L-malique est particulièrement importante dans la fabrication du vin, de la bière, du pain, des fruits et légumes, ainsi que dans les produits cosmétiques et pharmaceutiques. La décomposition bactériologique de l’acide L-malique entraîne la formation d’acide L-lactique, ce qui peut être une réaction souhaitable en vinification (fermentation malolactique, désacidification biologique), ou une réaction indésirable dans le cas de la bière (seconde fermentation). Plus fort que l’acide citrique, l’acide L-malique est également très utilisé en tant que conservateur alimentaire (E296) et comme exhausteur de goût.

L’acide D-malique n’existe pratiquement pas dans la nature ; c’est un métabolite produit uniquement par certains micro-organismes. La teneur en acide D-malique est pratiquement indétectable dans les jus de fruits fraîchement pressés. En conséquence, la teneur limite légale recommandée est de 10 mg/l dans les fruits et les jus de fruits. Préparé en laboratoire, l’acide D-malique est un composant de l’acide DL-malique (racémique). Les produits naturels étant pratiquement exempts d’acide D-malique, la détection de l’acide D-malique indique que de l’acide DL-malique a été ajouté au vin ou au jus de fruit, ce qui peut être autorisé ou interdit selon les pays.

En tant que métabolite du cycle de l’acide citrique, l’acide succinique est largement présent chez les animaux, les plantes et les micro-organismes. L’acide succinique est un indicateur spécifique de la décomposition bactériologique dans les œufs et les produits à base d’œuf (> 5 mg/kg). La teneur en acide succinique est également surveillée dans la fabrication de nombreux aliments et boissons, y compris le vin, la sauce soja, la farine de soja, les jus de fruits et les produits laitiers (comme le fromage) ; il est aussi utilisé comme aromatisant. Le processus de maturation des pommes peut être vérifié en surveillant la diminution du taux d’acide succinique. L’acide succinique est également utilisé dans de nombreuses applications non alimentaires (colorants, médicaments, parfums, laques, liquides de refroidissement).

L’acide tartrique est l’un des principaux acides du raisin ; c’est donc un paramètre important en vinification.

Le D-glucose et le D-fructose se trouvent dans la plupart des produits végétaux. Ils sont présents en quantités importantes dans des aliments comme le miel, le vin et la bière, et dans différents produits alimentaires solides tels que le pain et les pâtisseries, le chocolat et les bonbons. Le fructose, ou sucre des fruits, est un monosaccharide présent dans de nombreuses plantes dans lesquelles il est souvent lié au glucose pour former le saccharose disaccharide. Dans la bière et le vin, la somme du D-glucose et du D-fructose est un paramètre fondamental dans la mesure où c’est la quantité totale de sucre dont la levure va disposer pour produire de l’éthanol. Dans le miel, le rapport entre les deux sucres permet de détecter un ajout non autorisé de sucre tel que le sirop de glucose. La teneur en D-glucose et en D-fructose est mesurée dans de nombreux aliments. Ces deux sucres peuvent être mesurés de façon indépendante (comme pour le miel) ou simultanée (comme pour le vin).

Le lactose est un sucre disaccharide composé de galactose et de glucose. Le lactose est un glucide naturellement présent dans le lait des mammifères ; il possède donc une grande importance nutritionnelle. Dans le lait d’une vache en bonne santé, la teneur en lactose est d’environ 4,6 à 5 g/100 g. Enzyme présente dans les sucs gastriques, la lactase (ß-galactosidase) permet la décomposition du lactose en D-galactose et en D-glucose. Après l’enfance, la carence en lactase empêche la digestion du lait. Les personnes présentant un déficit de cette enzyme sont donc intolérantes au lactose. La détermination de la teneur en lactose est particulièrement importante dans le cas des produits alimentaires dits « sans lactose ». Le lactose pouvant être utilisé comme agent édulcorant dans l’industrie alimentaire, il convient de le contrôler. Le D-galactose est très rarement présent sous forme libre ; il est, par conséquent, plus fiable de mesurer la fraction correspondant au galactose (test lactose/galactose) que la fraction correspondant au glucose (test lactose/glucose).

Le maltage permet de synthétiser les enzymes nécessaires à la modification de l’amidon des céréales en divers types de sucres, y compris le glucose monosaccharide, le maltose disaccharide, le maltotriose trisaccharide, et en sucres plus complexes appelés les maltodextrines. Le sirop de glucose (sucre d’amidon) produit par l’action de l’amyloglucosidase contient également du maltose. L’enzyme α-glucosidase réagissant non seulement avec le maltose mais aussi avec le saccharose, le maltose est mesuré avec le saccharose et le D-glucose.

Le raffinose est un trisaccharide composé de galactose, de glucose et de fructose. On le trouve dans les haricots, le chou, les choux de Bruxelles, le brocoli, les asperges, d’autres légumes et les céréales complètes. Le raffinose peut être hydrolysé en D-galactose et en saccharose par l’α-galactosidase (α-GAL), une enzyme qui n’existe pas dans le système digestif humain. Les humains et autres animaux monogastriques (porcs et volailles) ne possédant pas l’enzyme α-GAL, les oligosaccharides passent dans l’estomac et l’intestin grêle sans être digérés. Ils fermentent dans le gros intestin sous l’action de bactéries productrices de gaz disposant de l’enzyme α-GAL, produisant ainsi du dioxyde de carbone, du méthane ou de l’hydrogène, à l’origine des flatulences couramment associées à la consommation de haricots et d’autres légumes.

L’amidon est un glucide polymère constitué d’un grand nombre d’unités de glucose reliées par des liaisons α-1,4- et α-1,6-glucosidiques (amylose, amylopectine). Ce polysaccharide est produit par la plupart des plantes vertes comme réserve d’énergie. Contenu en grandes quantités dans les aliments de base comme les pommes de terre, le blé, le maïs et le riz, c’est le glucide le plus courant dans l’alimentation humaine. L’amidon est un ingrédient important de l’alimentation humaine et animale. Utilisé comme liant dans les sauces, par exemple, il sert également d’agent de charge, d’épaississant et d’agent de texture dans la fabrication de divers produits alimentaires. Les amidons partiellement hydrolysés sont également utilisés dans les boissons non alcoolisées, et parfois ajoutés illégalement au vin pour en augmenter la teneur en matières sèches (et prétendre ainsi à une meilleure qualité).

Le saccharose et le glucose jouent un rôle central dans le métabolisme des plantes. Ils sont présents en quantités importantes dans des aliments comme le miel, le vin, les jus de fruits et la bière, et dans différents produits alimentaires solides tels que le pain et les pâtisseries, le chocolat et les bonbons. Le saccharose est également connu comme sucre de table. Fabriqué à partir de canne à sucre et de betterave, il est d’un grand intérêt économique. L’hydrolyse du saccharose (inverti) permet d’obtenir du D-glucose et du D-fructose. Utilisé comme édulcorant, le saccharose est un ingrédient important des denrées alimentaires auxquelles il ajoute de la valeur marchande. Le miel et la plupart des fruits possèdent une teneur spécifique en sucre, ce qui peut être utile pour savoir si du sucre a été ajouté.

Le saccharose, le D-glucose et le D-fructose se trouvent dans la plupart des plantes et des produits alimentaires. Dans les matières végétales, le D-glucose et le D-fructose se présentent sous forme de sucres libres et dans une gamme d’oligo- et de polysaccharides tels que les fructanes (inulines), l’amidon et la cellulose. Ils sont présents en quantités importantes dans des aliments comme le miel, le vin, les jus de fruits et la bière, et dans différents produits alimentaires solides tels que le pain et les pâtisseries, le chocolat et les bonbons.

Ammonia is present in the environment as a result of natural processes from the nitrogen cycle, but also from industrial activity including intensive farming. High concentrations of ammonia can indicate the (microbial) decomposition of substances like milk, meat and seafood, where it is a major component of the off-flavors and odors associated with spoilage. Ammonia also indicates the presence of feces, urine and microorganisms in water. On the positive side, ammonia is an important source of nitrogen for many microorganisms in fermentation processes like winemaking. Ammonium salts produced on a large scale are used for the production of fertilizers, animal feed, paper, and in the case of food as leavening agents, stabilizers, and for flavoring purposes.

Cholesterol is the most important of the animal sterols. It is an important component of the cell membranes of the higher species, and a precursor to a whole series of steroid hormones. Cholesterol is found in all animal fats and is an important component of egg yolk. It is found in foods such as meat, poultry, seafood and dairy products. Due to the relative constancy of its content, it is frequently used in the determination of the egg content of foodstuffs like bakery goods, noodles and liqueur with egg yolks. A high cholesterol diet can cause heart, liver and kidney diseases. The daily intake should not exceed 300 mg.

Determination of copper content is important in wine production. Excess copper ions, e.g. from fining, can cause formation of an unsightly haze in finished wine.

Ethanol occurs in nature in practically all organisms, even if in very small quantities. It is the end product of alcoholic fermentation and a desired component of alcoholic beverages, but also the undesirable component in non-alcoholic and low-alcoholic beverages, or in other foodstuffs including chocolates, sweets, jam, honey, vinegar and dairy products. The presence of ethanol in fruit products like fruit juices indicates that the components used for production may have decomposed. The presence of ethanol is also an indirect indicator for the presence of yeasts. In meat products, ethanol indicates spoilage. In non-food industry, ethanol is a solvent e. g. for essential oils and pharmaceutical substances.

Glycerol, a by-product of alcoholic fermentation, and its fatty acid esters (glycerides) occur frequently in nature. In the food industry, glycerol is an important moistening agent for baked goods. It is also added to candies and icings to prevent crystallization, as a solvent for food colors and a carrier for extracts and flavoring agents. As a product of fermentation, glycerol is monitored in the beer and wine industries, where it occurs at concentrations of approx. 1 % (v/v). Glycerol contributes to the aroma; its sweet taste brings the wine “body”. In the pharmaceutical industry, the smoothness of lotions, creams and toothpaste is due to the incorporation of glycerol. The glycerol backbone is found in all lipids known as triglycerides.

Implicated in haze formation (along with copper), iron ions can contaminate wine through contact with exposed iron surfaces (non-stainless steel). The maximum value is around 8 mg/l; above this limit the danger of iron haze is high.

The nitrogen required by plants for growing (formation of proteins) is taken up by plants almost entirely in the form of nitrate (fertilizers). Nitrate in foodstuffs is of nutritional importance due to its reduction to nitrite and the formation of compounds that attach to hemoglobin. It also forms nitrosamines that are known to be carcinogenic. Some plants, e. g. cabbage, red beets, radish, spinach and salad have the ability to store nitrate in their tissue. The content of nitrate in potatoes is relatively low. When cooking these vegetables, a lot of nitrate will be eliminated in the boiling water. In meat production, potassium nitrate is used as a salting and reddening agent. However, the nitrate/nitrite concentration in meat products must not exceed 100 mg/kg. In fruit juices, high nitrate concentrations indicate that tap water has been added. There are also limits for the concentration of nitrate in drinking / tap water (e.g. 50 mg/l in Europe). “Natural” water contains approx. 1 mg nitrate/l.

D-sorbitol is a sugar alcohol that occurs extensively in fruits, e. g. in apples, cherries, pears, plums, but it is not or only in traces contained in grapes, grape juice and wine. It is a parameter to determine the authenticity of red colored juices and to check the fruit content. For example, the concentration of D-sorbitol may be used for the calculation of the apple juice content of beverages declared as “contains apple juice”. D-sorbitol has an anti-cariogenic influence, but may have a laxative effect if large quantities are consumed (10 – 50 g per day). It is used in the food technology industry as a moisturizing agent and as a sugar substitute (E420) for diabetic products because insulin is not necessary for metabolism. D-sorbitol is stable to acids, improves the texture of food and is a non-browning component. Xylitol is a sugar alcohol that occurs frequently in fruits, vegetables and mushrooms. Xylitol is produced on an industrial scale. Xylitol is not fermented by cariogenic bacteria (e. g. of Streptococcus mutans) in the mouth.

Sulfur dioxide, sulfurous acid and its salts (sulfites) occur in very low concentrations in nature. However, they have been used for a very long time in the industrial production of foodstuffs (“sulfurating”). Sulfur dioxide is widely used as a preservative in the food industry, for example for fish and seafood products, in order to prevent microbial spoilage (E220 to E228). The use of sulfite in the production of wine belongs to the most important techniques in order to improve stability and taste of wine. However, sulfite is regarded as being poisonous for cells: in metabolism, it is rapidly oxidized and excreted. The sulfite content in foodstuffs is legally prescribed for certain foodstuffs in a number of countries and since sulfite is also an allergen, the content has often to be declared on the label because of sulfite intolerance in some individuals. For example, a limit value of 10 mg/l exists for juices.

Urea is the most important decomposition product of protein metabolism. Measurement of urea in body fluids gives an indication of the state of protein balance in muscle cells and of the protein supply e. g. of cows. Urea is sometimes added (illegally) to meat products in order to indicate a higher content of muscle protein than is actually present (the addition of 1 % urea pretends the addition of approx. 3 % of protein). Moreover, urea is an indicator for the presence of urine in swimming pools. It is also used as a component in the manufacture of cosmetics, pharmaceuticals and paper.