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Composition en acides gras et caractéristiques physico-chimiques des matières premières

Les matières premières, CaO et FHCSO, ont été analysées pour leur composition en acides gras et leurs paramètres physico-chimiques avant la préparation du mélange CaO :FHCSO. Les teneurs en huile dans les graines de canola ont été trouvées 40,5 ± 2,8 %. Les acides oléique (58,3 ± 0,6 %), linoléique (22,8 ± 0,5 %), α-linolénique (9,7 ± 0,4 %), palmitique (4,5 ± 0,3 %) et stéarique (1,6 ± 0,2 %) étaient principalement présents dans le CaO. Le CaO raffiné et blanchi présentait une valeur R de la couleur Lovibond (1,48 ± 0,14), un point de fusion (-9 ± 1 °C), un indice de réfraction (1,465 ± 0,002), une gravité spécifique (0,921 ± 0,001), un indice de saponification (188 ± 3), un indice d’iode (122 ± 3), un indice de peroxyde (0,165 ± 0,008 meq/kg) et un indice d’acides gras libres (0,1 ± 0,004 %). La teneur en acide stéarique (72 ± 0,8 %) était significativement plus élevée dans le FHCSO obtenu de l’industrie locale de fabrication du Vanaspati, suivie par l’acide palmitique (20 ± 0,5 %) et l’acide oléique (4 ± 0,3 %). Le FHCSO possède une valeur R de la couleur Lovibond (2,1 ± 0,22), un point de fusion (59 ± 1 °C), un indice de réfraction (1,472 ± 0,003), une gravité spécifique (0,918 ± 0,001), un indice de saponification (198 ± 2), un indice d’iode (6 ± 2), un indice de peroxyde (0,167 ± 0,006 meq/kg) et un indice d’acides gras libres (0.098 ± 0,003 %).

Composition TAG des mélanges CaO:FHCSO

Le profil TAG est connu comme clé potentielle pour la compréhension de plusieurs propriétés physico-chimiques d’une huile ou d’une graisse donnée développée par un processus de modification. La classification des principaux TAG (trisaturés = S3 ; monoinsaturés = S2U ; diinsaturés = U2S ; triinsaturés = U3) des mélanges Cao:FHCSO avant et après le processus d’interestérification à différents jours de stockage a été présentée dans le tableau 1. Les résultats montrent que l’ajout de FHCSO au CaO avant l’interestérification a augmenté la teneur en acides gras saturés dans les différents mélanges. Les teneurs maximales en S3 (63,9 ± 0,5 %) ont été trouvées dans le mélange T3, tandis que les teneurs en S2U, U2S et U3 étaient assez faibles dans les mélanges T2 et T3 lorsqu’ils étaient directement comparés au mélange T1 avant interestérification des mélanges Cao:FHCSO. Une réduction marquée des teneurs en S3 et U3 a été observée pour tous les traitements expérimentaux à la fin de l’interestérification. D’autre part, les teneurs en S2U et U2S de T1, T2 et T3 ont augmenté de manière significative après l’interestérification. L’augmentation maximale de la teneur en U2S a été enregistrée pour T1 avec la valeur la plus élevée (50,4 ± 0,5 %). Il existe de nombreux rapports sur les effets de l’interestérification sur la composition en TAG du produit final qui montrent que les concentrations de plusieurs TAG ont augmenté, que certaines ont diminué et que plusieurs nouveaux TAG ont été formés. Le processus de randomisation entraîne un réarrangement des espèces de TAG, une réduction des teneurs en S3 et U3 et une augmentation des TAG S2U et U2S . Après interestérification, les proportions élevées de S3 présentes dans les mélanges de départ ont été réduites de 73 à 89 % et les changements les plus importants ont été observés pour les mélanges contenant 40 à 50 % de matière dure (une diminution relative de U3 de 38 à 64 % et une augmentation relative de U2S de 59 à 130 % pour différents mélanges d’huiles comestibles). Le rapport insaturés totaux (U)/saturés totaux (S) a augmenté de manière significative par rapport à leur valeur initiale après interestérification avec l’ordre T1 (28,3 ± 0,3 %) > T2 (3,06 ± 0,2 %) > T3 (1,43 ± 0,1 %). Les rapports U/S des mélanges interestérifiés Cao:FHCSO étaient supérieurs à 1 et conformes à la recommandation de l’Organisation des Nations Unies pour l’alimentation et l’agriculture/Organisation mondiale de la santé (FAO/OMS) et du Comité de l’Union européenne (EUC) pour un rapport minimal acides gras insaturés/acides gras saturés . Pendant le stockage, les changements dans les teneurs en S3, S2U et U2S n’ont pas été trouvés significatifs (p ≥ 0,05). Cependant, une diminution maximale de 13, 7,5 et 5,6 % des teneurs en U3 pour T1, T2 et T3 a été notée après 60 jours d’interestérification, respectivement. De même, les rapports acides gras insaturés/acides gras saturés des échantillons de mélange d’huile de coton raffinée et d’huile d’olive vierge après interestérification chimique ont montré une légère réduction pendant 28 jours de stockage à 60 °C . La margarine zéro-trans fabriquée à partir de divers mélanges d’huiles liquides à l’aide d’un catalyseur de méthoxyde de sodium à 0,5 % à 70 °C et d’une agitation vigoureuse pendant 15 minutes semble avoir été conservée après interestérification. Les teneurs totales en TAG de tous les traitements expérimentaux ont légèrement diminué après l’interestérification et de manière significative pendant le stockage (p ≤ 0,05), ce qui peut indiquer la production de mono- et diacylglycérols partiels dans les mélanges Cao:FHCSO. Des résultats similaires ont été observés par Kowalski et al . Les augmentations souhaitables des teneurs en S2U et U2S de T2 indiquent que sa composition en TAG est meilleure que celle de T1 et T3. Les lipides structurés spécifiques développés par la modification du TAG par interestérification ont reçu une attention croissante pour le traitement des troubles nutritionnels grâce à leur absorption, leur métabolisme et leur modèle de distribution dans les tissus biologiques et cela peut fournir des informations utiles pour la préparation de compléments alimentaires avec des fonctions spécifiques .

Caractéristiques physico-chimiques des mélanges CaO :Mélanges FHCSO

Les unités de couleur Lovibond, le point de fusion, l’indice de réfraction, la gravité spécifique, l’indice de saponification et l’indice d’iode sont généralement utilisés pour l’identification des caractéristiques physico-chimiques les huiles et leurs mélanges. Les résultats physico-chimiques de l’étude sont rapportés dans la Fig. 1.

Valeur R de la couleur Lovibond

Une diminution régulière des unités R de la couleur Lovibond a été observée dans tous les traitements après interestérification (Fig. 1a). La diminution maximale des unités de couleur a été enregistrée pour T3 (1,2 ± 0,4) par rapport à sa valeur initiale (1,75 ± 0,6). L’intensité de la couleur était plus claire dans T1, probablement en raison de son état raffiné, et la valeur de couleur la plus faible était de 1,1 ± 0,3 unités. Il a été observé que la valeur de couleur des mélanges CaO:FHCSO a augmenté de manière non significative tout au long de la période de stockage (p ≥ 0,05). Les légers changements et l’assombrissement de la couleur peuvent être attribués à plusieurs facteurs tels que la composition S3 du mélange, les teneurs en tocophérols, les conditions de stockage et les effets oxydatifs pendant le stockage . L’interestérification chimique a réduit de manière significative la teneur en tocophérol des échantillons d’huile végétale. La perte de tocophérol est le plus important et probablement le seul inconvénient connu de l’interestérification chimique, car l’α-Tocophérol a la plus forte activité de la vitamine E dans les mélanges d’huiles végétales. Cependant, la réduction de la teneur en tocophérol pendant l’interestérification n’affecte pas inversement la stabilité oxydative des mélanges interestérifiés et la supplémentation en tocophérol des huiles interestérifiées avec des quantités égales de tocophérols éliminés peut être appliquée avec succès par les industries alimentaires connexes .

Point de fusion

Le point de fusion d’une graisse a une relation directe avec son degré de dureté et il peut être utilisé comme critère de pureté. La figure 1b montre le profil de fusion des mélanges CaO:FHCSO avant et après interestérification. Le profil de fusion des mélanges était directement proportionnel à la teneur en S3 provenant du FHCSO avant l’interestérification. Cependant, après l’interestérification, une diminution soudaine du profil de fusion pour tous les mélanges a été notée. La diminution maximale du profil de fusion (7,3 °C) a été observée pour T1, ce qui peut être associé à un réarrangement important des acides gras parmi les TAG et à une diminution proportionnelle de la teneur en S3 dans le mélange CaO:FHCSO. Un mélange de 70 % d’huile de colza hydrogénée, 10 % de stéarine de palme et 20 % d’huile de colza avait un point de goutte initial de 37 °C, qui est tombé à 35 °C après 5 minutes de réaction d’interestérification et à 32 °C après 20 minutes, restant constant par la suite. Des études scientifiques ont confirmé que la teneur en graisses dures d’un échantillon donné est directement liée aux composants à point de fusion élevé des mélanges de traitement. Après interestérification, une diminution absolue du point de fusion, allant de 7 à 31 °C, a été détectée pour les différents mélanges d’huiles végétales, ce qui peut être expliqué par la diminution de la proportion de S3 à point de fusion élevé . Le thermogramme de fusion a également confirmé la présence d’un produit interestérifié avec un point de fusion plus bas, ce qui peut être dû à la disparition des TAG à haut point de fusion. En outre, l’interestérification des mélanges de graisses avec de grandes quantités de stock dur (75 %) a produit peu de changement dans le point de fusion, ce qui a également confirmé les résultats rapportés dans la présente étude. Pendant la période de conservation, une légère augmentation du profil de fusion de tous les traitements a été enregistrée, ce qui peut être lié à la conversion partielle de U3 en U2S, S2U et S3 par rancissement oxydatif. Il semble vrai que le type de TAG est le principal facteur déterminant pour l’obtention de mélanges aux propriétés de fusion différenciées. Les études de recherche concluent que l’interestérification chimique des mélanges d’huiles comestibles a réduit les points de fusion qui sont des propriétés physico-chimiques souhaitables pour une utilisation possible comme margarine, shortenings et graisses de confiserie .

Indice de réfraction et gravité spécifique

L’indice de réfraction est une mesure de l’étendue de la courbure de la lumière à travers une substance. L’indice de réfraction a légèrement diminué dans tous les traitements avec une conversion croissante des composants S3 en S2U et U2S après interestérification. L’indice de réfraction a été affecté par la longueur de la chaîne et le nombre de molécules à double liaison présentes dans le mélange CaO:FHCSO. Cependant, les données sur l’indice de réfraction pendant le stockage ont reflété la stabilité des mélanges d’huiles jusqu’à 2 mois et il a varié de 1,463 à 1,67 unités (Fig. 1c). L’augmentation des teneurs en acides libres, les valeurs de peroxyde et la température élevée de stockage ont été documentées comme des facteurs responsables de la légère augmentation des unités d’indice de réfraction des mélanges d’huiles végétales pendant le stockage. Les changements dans la gravité spécifique des mélanges CaO:FHCSO avant et après l’interestérification ont été suivis régulièrement et sont présentés dans la Fig. 1d. Une légère diminution de la gravité spécifique a été enregistrée pour tous les traitements après interestérification, ce qui est probablement dû à la nature plus double des liaisons des mélanges Cao:FHCSO. Pendant le stockage, ces valeurs ont été trouvées avec une légère tendance à l’augmentation qui peut être attribuée à la formation de fractions polymères S3.

Saponification et indice d’iode

Une légère diminution des valeurs de saponification a pu être remarquée après l’achèvement du processus d’interestérification indiquant le développement de fractions U2S proportionnellement plus nombreuses dans tous les traitements (Fig. 1e). T1 possédait la valeur de saponification la plus basse (182 ± 0,56), suivie par T2 (185 ± 0,57) et T3 (187 ± 0,58), ce qui peut être lié à la présence des contenus insaturés les plus élevés dans T1 (93,5 ± 0,7), T2 (72,7 ± 0,6) et T3 (56,9 ± 0,5), respectivement (Tableau 1). L’indice de saponification est un indice bien connu du poids moléculaire moyen des acides gras composant les triglycérides. Les résultats indiquent que les triglycérides comprenant des acides gras à faible poids moléculaire (chaîne courte) étaient plus nombreux dans T3 que dans T2 et T3 ; par conséquent, T3 a montré un niveau élevé d’indice de saponification. Les résultats ont également prouvé que les valeurs de saponification ont augmenté pendant le stockage pour tous les traitements. Pour chaque mélange CaO:FHCSO, une augmentation de la valeur de saponification (1-2 %) a été trouvée après 60 jours de stockage. L’indice d’iode est considéré comme un indice d’insaturation, qui est l’une des caractéristiques analytiques les plus importantes de l’huile. Les données sur les changements des valeurs d’iode des mélanges CaO:FHCSO sont présentées dans la Fig. 1f. La transition des valeurs d’iode était fonction des mélanges expérimentaux CaO:FHCSO avec une diminution concomitante des contenus insaturés pendant la formation du mélange alors qu’aucun changement dans le degré d’insaturation n’a été trouvé après l’interestérification. On a également observé que l’indice d’iode diminuait progressivement pendant le stockage des mélanges d’huiles étudiés, ce qui peut être dû à la diminution des doubles liaisons par rancissement oxydatif. La lente diminution de l’indice d’iode des mélanges d’huiles peut être due à la période d’induction pendant laquelle la graisse a été oxydée lentement, ce qui montre le stade initial de la réaction d’auto-oxydation. Les changements rapides dans l’indice d’iode des mélanges d’huiles peuvent être attribués à la propagation du processus d’auto-oxydation où les peroxydes d’hydrogène sont formés à partir des radicaux libres dans les acides gras générés dans la phase d’initiation de la réaction d’auto-oxydation. Pendant la fin de la période de stockage, on a observé un léger changement de l’indice d’iode qui pourrait être dû à l’étape de terminaison de la réaction .

Stabilité oxydative des mélanges CaO:FHCSO

Les lipides sont composés d’acides gras insaturés et saturés. Les parties insaturées sont susceptibles de s’oxyder lorsqu’elles sont exposées au traitement et au stockage et développent finalement du peroxyde, des hydroperoxydes, des aldéhydes, des cétones, des acides gras à chaîne courte et finalement une mauvaise odeur. Les changements oxydatifs dans les mélanges CaO:FHCSO ont été mesurés par les valeurs de peroxyde et d’acide gras libre qui sont affichées dans la Fig. 1.

Valeur de peroxyde

La valeur de peroxyde peut être utilisée pour déterminer le degré de détérioration et la quantité de rancissement oxydatif des mélanges d’huiles originales. Les changements de l’indice de peroxyde des mélanges CaO:FHCSO sélectionnés avant l’interestérification, après l’interestérification et pendant le stockage sont visibles sur la figure 1g. Les indices de peroxyde de T1, T2 et T3 n’étaient pas significativement différents les uns des autres avant l’interestérification (p ≥ 0,05). Les huiles interestérifiées ont présenté des indices de peroxyde inférieurs à ceux de leurs homologues non interestérifiés dans tous les mélanges CaO:FHCSO. Les valeurs de peroxyde des échantillons d’huile ont considérablement augmenté jusqu’à 20 min d’interestérification chimique, suivie d’une réduction à 30 min . La réduction de l’indice de peroxyde des huiles végétales après l’interestérification a également été enregistrée par Basturk et al. et par Farmani et al. Entre-temps, les changements dans les valeurs de peroxyde ont diminué lorsque la concentration de FHCSO a augmenté dans le mélange CaO:FHCSO pendant le stockage. La stabilité oxydative de T2 (3,31 ± 0,08 meq/kg) et T3 (2,86 ± 0,09 meq/kg) était meilleure que celle de T1 (3,76 ± 0,07 meq/kg). Cependant, les valeurs de peroxyde de tous les mélanges CaO:FHCSO ont été enregistrées pour être dans les limites normales (5 meq/kg).

Valeur des acides gras libres

Les acides gras libres se produisent dans les graisses à la suite d’une hydrolyse enzymatique par les lipases, les ions métalliques agissant comme des radicaux libres ou à une élévation de la température. Les valeurs d’acides gras libres exprimées en pourcentage d’acide oléique des traitements expérimentaux sont représentées dans la figure 1h. Les acides gras libres subissent facilement l’oxydation, donc leur quantité élevée entraîne une détérioration de la couleur et de la saveur du produit. Les acides gras libres de tous les mélanges CaO:FHCSO ont diminué après la réaction d’interestérification. La baisse des acides gras libres peut être due à la nature alcaline du méthylate de sodium utilisé comme catalyseur. Le méthylate de sodium est considéré comme un alcali fort et presque 70 % du catalyseur est utilisé dans la neutralisation des acides gras libres, seulement 30 % initie et maintient la réaction de réarrangement. Les acides gras libres dans l’huile de palme et les mélanges d’oléine de palme ont été trouvés assez faibles après l’interestérification chimique, ce qui peut être dû à la réaction du catalyseur alcalin de méthylate de sodium avec les acides libres. La formation d’acides gras libres dans les mélanges CaO:FHCSO a augmenté avec le temps de stockage. T1 a montré une plus forte tendance à l’augmentation de la production d’acides gras libres par rapport à T2 et T3, ce qui peut être expliqué sur la base des teneurs en TAG insaturés. De nombreux auteurs ont cependant montré que l’interestérification chimique peut influencer négativement la stabilité oxydative des graisses et des huiles pendant le stockage. Les huiles non interestérifiées et interestérifiées (canola, lin, soja et tournesol) stockées à 55 °C ont montré peu de différence au niveau de l’oxydation des lipides, alors que les échantillons se sont révélés plus stables à 28 °C . La stabilité au stockage oxydatif est fortement affectée par le type de lipides et les lipides utilisés pour la production. La présence d’une fraction non TAG dans les produits d’interestérification réduit également leur résistance à l’oxydation, ce qui semble vrai dans la présente étude, car tous les mélanges expérimentaux possédaient moins de TAG totaux à la fin de la période de stockage, alors que le mélange de départ présentait la fraction de TAG la plus élevée. La combinaison optimale de l’hydrogénation et de l’interestérification aléatoire peut améliorer la stabilité oxydative des huiles brutes afin d’étendre leur application dans les aliments. De plus, la stabilité oxydative des graisses interestérifiées, qui est réduite pendant le stockage, peut être améliorée de manière significative en utilisant des antioxydants. Une grande importance est accordée aux composants bioactifs tels que la vitamine E et les caroténoïdes pour améliorer la stabilité oxydative dans les aliments et les systèmes biologiques. Cependant, les changements dans les résultats peuvent provenir de l’utilisation de molécules synthétiques légèrement différentes des molécules naturelles. La supplémentation en antioxydants dans le régime fonctionnel peut protéger le corps humain contre les événements indésirables et le dysfonctionnement du syndrome métabolique en raison des effets bénéfiques de ces substances phytochimiques .

Évaluation sensorielle des mélanges CaO:FHCSO

La figure 2 représente les évaluations organoleptiques des mélanges CaO:FHCSO sous différents intervalles de stockage. Les mélanges CaO:FHCSO originaux avant interestérification ont obtenu les scores les plus souhaités pour les attributs de saveur, d’apparence et d’acceptabilité globale. Lors de l’interestérification, les mélanges CaO:FHCSO ont conservé leur acceptabilité sensorielle et de très légères variations des scores sensoriels ont été notées par rapport aux valeurs initiales. Les résultats de l’analyse sensorielle ont montré l’acceptabilité d’un shortening sans graisse trans préparé par interestérification chimique de mélanges d’huiles végétales. Les mélanges d’huile d’olive raffinée et d’huile de palme en proportions variables soumis à l’interestérification ont produit des graisses plastiques dont les propriétés sensorielles sont similaires à celles de la margarine molle et conditionnée. On a observé que tous les attributs sensoriels diminuaient de manière significative lorsque la durée de stockage augmentait de 30 à 60 jours. Cependant, T2 et T3 ont obtenu une meilleure acceptabilité sensorielle que T1 pendant toute la période de stockage. De même, on a constaté que l’intensité de la saveur diminuait après l’interestérification chimique des mélanges d’huile de canola à 100 % de matière grasse et à 80 %-20 % de matière grasse. La tendance à la désirabilité de T2 et T3 par le panel sensoriel pourrait être attribuée à la composition et à la nature des acides gras présents dans ces mélanges CaO:FHCSO. Les scores sensoriels les plus faibles pour T1 peuvent être dus à la quantité plus élevée de contenu insaturé présent dans le mélange CaO:FHCSO. De plus, on a observé que l’oxydation des mélanges CaO:FHCSO pendant le stockage avait une corrélation négative avec l’acceptabilité des graisses fonctionnelles. Les valeurs sensorielles les plus basses pour T1 pourraient également être liées à la présence d’aldéhydes et de cétones qui ont eu un impact sur le goût de poisson du mélange CaO:FHCSO à la fin de l’étude (après 60 jours). La randomisation n’a pas eu d’effet négatif sur l’acceptabilité sensorielle. Il est également bien connu que la présence de fractions polymères U2S avec un point de fusion compris entre 25 °C et 45 °C dans les graisses fonctionnelles développées est responsable des propriétés sensorielles des produits à la température ambiante de stockage. Le plus important était le mélange 50 % CaO:50 % FHCSO (T2) qui possédait le profil TAG souhaitable, les caractéristiques physico-chimiques et sensorielles provenant de T1 et T3.

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