Le célèbre « Coffee Cake » est originaire de Vienne, au 17e siècle. Caractérisé par son goût de cannelle et de vanille, ce gâteau se marie très bien avec une tasse de café.

L’objectif de ce projet est d'étudier le mélange de molécules qui permet de recréer l’odeur de ce fameux gâteau aux notes sucrées que j’aime beaucoup et d'identifier les composés naturels et les composés synthétiques.

La fragrance commerciale

La fragrance au Coffee Cake  est caractérisé par une odeur  de caramel au beurre avec des nuances de jasmin en note de tête, la note de cœur est une odeur de cannelle, enfin le délicieux parfum s'achève sur un équilibre avec des notes poudreuses,  de noix et de vanille.

Cette huile de parfum peut être utilisée pour la conception de différents produits avec une concentration spécifique, tels que le savon, la bougie et  le pot-pourri.

Nous allons tout d'abord nous pencher sur les huiles naturelles qui peuvent être utilisées pour apporter l'odeur des ingrédients principaux du gâteau au café. Cela nous permettra de conclure quant à l’origine de certaines molécules utilisées pour créer le parfum du gâteau au café.
 

The olfactory pyramid

Natural Raw Materials

Le jasmin
  • Les caracteristiques

Connu scientifiquement sous le nom de Jasminum, le Jasmin comprend environ 200 espèces originaires des régions tropicales et tempérées chaudes comme en Eurasie, Australasie et Océanie. Les espèces les plus couramment cultivées et commercialisées sont le Jasminum officinale (jasmin commun), le Jasminum sambac (jasmin d'Arabie) et le Jasminum grandiflorum (jasmin d'Espagne), à la fois pour des usages domestiques qu'industriels, comme l'industrie du parfum, en raison de l'odeur caractéristique de leur fleur.

Cette plante présente deux types de floraison : le jasmin d'hiver qui possède des fleurs jaunes et le jasmin d'été ayant des fleurs blanches ou roses.

Au printemps, les fleurs de jasmin dégagent un parfum floral riche et sucré, proche de celui du miel. Cependant, en fonction de l'espèce de jasmin, l'odeur peut être différente, mais les senteurs de jasmin les plus répandues aujourd'hui proviennent des fleurs de Jasminum officinale, car elles dégagent des odeurs profondes et sucrées.

  • L'absolue 

L'absolue de jasmin, extraite des fleurs, possède une odeur douce et florale caractéristique de son composant principal, le benzoate de benzyle. dans le monde de la parfumerie, l'odeur fraîche du jasmin est utilisée comme note de tête et rappelle la féminité. Outre l'industrie de la parfumerie, le jasmin peut être utilisé en aromathérapie pour ses effets calmants et stimulants sur le corps et l'esprit.

Dried jasmine flowers

La cannelle

  • Les caracteristiques

La cannelle est l'une des plus anciennes épices et arômes alimentaires obtenus à partir de l'écorce interne de plusieurs espèces d'arbres. Originaire du Sri Lanka (Asie), de Malabar (Inde) et de Maynmar (Birmanie), cette épice brune est également cultivée en Amérique du Sud ou dans les Antilles.

En particulier, quatre espèces de cannelle sont importantes d'un point de vue économique : le Cinnamomum zeylanicum Blume (connu sous le nom de cannelle du Sri Lanka), le Cinnamomum loureiroi Nees (connu sous le nom de cannelle du Vietnam), le Cinnamomum burmanni (connu sous le nom de cannelle d'Indonésie) et le Cinnamomum aromaticum Nees (connu sous le nom de cannelle de Chine ou de cannelle de Cassia).

En raison de sa saveur et de son odeur douce et sucrée ainsi que de ses bienfaits pour la santé, la cannelle est utilisée en pâtisserie, en parfumerie et en aromathérapie.

  • L'huile essentielle

L'huile essentielle d'écorce de cannelle est obtenue par la distillation à la vapeur d'eau des canneliers sauvages de Ceylan. Son odeur caractéristique gourmande est riche en cinnamaldéhyde et aide à purifier l'air, à rester en bonne santé et à faire le plein d'énergie.  Dans les parfums, l'odeur de la cannelle est une note de fond réconfortante et puissante.

The cinnamon

La vanille

  • Les caracteristiques

La vanille est une épice coûteuse provenant des fruits des orchidées de Madagascar, de Tahiti, du Mexique, de la Réunion, etc.

Grâce à sa saveur sucrée, son odeur et ses bienfaits pour la santé, la vanille est utilisée en pâtisserie, en parfumerie et en aromathérapie. Comme l'extrait de vanille peut être coûteux, l'épice naturelle est parfois remplacée par la vanilline, une molécule de synthèse produite artificiellement en laboratoire.

  • L'absolue

L'absolue de vanille est obtenue grâce à un processus d'extraction par solvant à forte intensité , à partir de gousses de vanille noire mûres. Après l'extraction, presque tout le solvant d'alcool de sucre s'évapore, laissant un produit hautement concentré avec du 5-hydroxyméthylfurfural et de la vanilline. La vanille est l'un de mes parfums préférés. C'est une odeur familière, rassurante et douce, utilisée comme note de fond dans un parfum.

The vanilla

Analyse de la fragrance

Une fois que la fragrance a été diluée dans le solvant non polaire, elle a été analysée par GC/MS. L'analyse GC-MS permet d'identifier et de quantifier les composants volatils contenus dans la fragrance. Voici les conditions expérimentales de notre méthode d'analyse :

•Oven Temperature: 40°C - 300°C
•Rate: 15°C/min
•Inlet Temperature: 250°C
•Column Flow:1,3 mL/min
Fragrance spectrum

Il en résulte que l'huile de parfum contient 15 composés dont 7 composés majeurs que nous allons étudier . Nous nous intéresserons à leur rôle et de leur importance dans la création de l'odeur de la fragrance.

Coffee cake components table

Additif

• L'adipate de diisooctyle

Le composant majeur de la fragrance au Coffee Cake  est l'adipate de diisooctyle (66,77%) qui correspond au composé le moins volatil. Également connue sous le nom de DIOA, cette molécule chimique de synthèse est un additif largement utilisé dans l'industrie des cosmétiques et des parfums comme solvant pour dissoudre d'autres substances, c'est pourquoi il est utilisé en grande quantité dans le produit.

Il peut également être utilisé comme agent de soin de la peau ou comme émollient pour adoucir la peau et la maintenir en bon état.

molecule

Note de tête

  • Le benzoate de benzyle

Le Benzoate de benzyle a des notes délicates, fraîches, florales et légèrement fruitées. Il est présent naturellement dans certaines plantes comme le jasmin et son odeur est douce et balsamique, rappelant celle de l'ylang-ylang. Selon l'accord de la fragrance analysée, ce composant crée la nuance de jasmin qui sublime l'odeur de caramel en notes de tête.

Cet ester agit également comme solvant pour dissoudre d'autres composants et comme fixateur pour prolonger la durée de conservation de la fragrance.

molecule

Note de coeur

  • Le Cinnamaldéhyde

Le Cinnamaldéhyde est un aldéhyde à haute volatilité qui est responsable de l'odeur de cannelle, la note de cœur de l'huile de parfum.

Cette molécule provient de la plante naturelle et c'est le composant principal de l'huile essentielle (90%) et de l'hydrolat d'écorce de cannelle.

cinnamaldehyde

Note de fond

  • La Vanilline

La vanilline est un aldéhyde aromatique naturel qui se développe dans les gousses de vanille lorsqu'elles sont préparées comme une épice. Également connue sous le nom de méthylvanilline, c'est la molécule clé qui donne à la vanille sa saveur et son odeur distinctes. Cette molécule participe donc à la note de fond en apportant l'odeur de la vanille.

Cette note est sublimée et intensifiée par l'éthylvanilline, le pipéronal et la coumarine.

molecule
  • L'éthyl-vanilline

L'éthyl-vanilline est une molécule de synthèse ayant une note chimique de vanille. Sa structure diffère de celle de la vanilline par la présence d'un groupe éthoxy au lieu d'un groupe méthoxy. De cette manière, les propriétés changent, l'arôme est environ trois fois plus intense que la vanilline. Ce composant intensifie l'odeur de vanille dans l'huile de parfum.

ethyl vanillin
  • Le  Pipéronal

Connu sous le nom d'héliotropine, le pipéronal est un aldéhyde aromatique très utilisé dans l'industrie du parfum. Son odeur fruitée et florale est héritée de la vanille ou de la cerise. Sa structure chimique est similaire à celle de la vanilline. On le trouve naturellement dans l'aneth, le poivre noir et les gousses de vanille mais il peut aussi être synthétisé.

molecule
  • La coumarine

La coumarine est un composé phénolique à l'odeur douce de foin rappelant l'herbe fraîchement fauchée ou la vanilline qui contribue à la note de fond en tant qu'exhausteur de la note de vanille et comme fixateur pour prolonger la durée de conservation du produit parfumé.

Cette molécule peut provenir de l'extraction naturelle de plantes (cannelle, fièvre de tonka, mélilot...) ou être synthétisée.

coumarin

Analyse de l'espace tête

La deuxième partie concerne l'identification des molécules dans l'espace de tête lorsque l'huile de parfum est chauffée à 50°C en utilisant la méthode SPME. Une fibre adsorbe les molécules dans l'air et les identifie par GC/MS.

Le programme GC/MS est presque le même que le premier à l'exception de la température de l'entrée qui a été abaissée à 200°C :

Oven Temperature: 40°C - 300°C

Rate: 15°C/min

Inlet Temperature: 250°C

Column Flow:1,3 mL/min

SPME Extraction tool

Les résultats révèlent qu'un seul composant se trouve dans l'espace de tête : le cinnamaldéhyde.

Nous pouvons donc dire que la cannelle est l'odeur principale et le composant le plus important du parfum pour créer l'odeur de "gâteau au café et épices". De plus, tous les additifs sont restés dans la solution odorante.

spme spectrum

Analyse de l'espace tête d'une bougie

Une bougie a été créée avec 5mL d'huile de parfum pour 100mL de cire. L'objectif de cette partie était d'identifier les composants dans l'espace de tête avec la méthode SPME, lorsque la bougie est allumée. J'ai essayé différents montages expérimentaux mais aucune molécule caractéristique n'a été récupérée avec la seringue et les analyses GC/MS étaient inutilisables (les spectres ne révélaient que le bruit de fond). En effet, je pense que la réaction de combustion de la bougie transforme les molécules volatiles odorantes en CO2.

set up

Conclusion

En conclusion, nous pouvons constater que chaque composant chimique joue un rôle essentiel pour recréer l'accord parfumé du Coffee Cake. Le mélange de molécules naturelles et synthétiques nous plonge dans l'atmosphère réconfortante d'un "tea time" avec des notes de vanille et de cannelle. 

Les composés naturels sont prédominants car ils composent le parfum grâce à leurs propriétés olfactives. On peut supposer que les composés naturels tels que la vanilline et le pipéronal proviennent de l'huile absolue de vanille. De même, le cinnamaldéhyde et la coumarine proviennent de l'huile essentielle de cannelle et le benzoate de benzyle peut être apporté par l'huile absolue de jasmin.

De plus, les molécules synthétiques permettent d'intensifier l'odeur et de stabiliser la composition chimique dans le temps pour créer un produit à usages multiples.

Mais la méthode SPME a révélé que l'odeur de la fragrance est principalement due aux propriétés odorantes du cinnamaldéhyde et que la cannelle est l'odeur la plus importante pour donner l'impression de sentir le  Coffee Cake.

conclusion diagram

Emmy Bousquet

Je m'appelle Emmy, j'ai 19 ans et j'étudie la chimie à l'IUT de Montpellier dans le sud de la France. Grâce à ma formation, j'ai l'opportunité d'effectuer mon stage à l'Université d'Ottawa en tant que « Visitor Research Student » pour participer au projet « Hydrosol » de Sharon Curtis. C'est une expérience merveilleuse qui me permet de développer des connaissances chimiques sur les produits odorants, d'acquérir plus d’expérience pratique en chimie analytique et de travailler dans un environnement multiculturel avec Sharon Curtis et les étudiants diplômés du laboratoire de Paul Mayer.

Toutes les connaissances j'ai acquises sont très enrichissantes et utiles pour réaliser mon rêve d'une carrière dans le domaine de la parfumerie.

Je suis heureuse d'avoir participé au nouveau projet de recherche de Sharon sur les fragrances. Mon étude a porté sur la fragrance au Coffee Cake , une odeur très gourmande et réconfortante qui m'a permis d'en apprendre davantage sur les notes de parfum que j'aime, ce qui a rendu mon travail encore plus agréable !

Emmy Bousquet