Huiles végétales, margarines et phases grasse industrielles · Iterg – Institut des corps gras...

L’expertise corps gras

Acides Gras Trans – Secteur des corps gras végétaux Solutions technologiques de leur réduction

Groupe PNNS LipidesDirection Générale de l’Alimentation

Paris, 20 mai 2008

2Groupe PNNS Lipides Groupe PNNS Lipides -- DGAlDGAl , Paris, 20 mai 2008, Paris, 20 mai 2008Acides gras Acides gras transtrans –– Secteur corps gras vSecteur corps gras v ééggéétauxtaux

Odile MORINOdile MORINCommunication Scientifique et TechniqueCommunication Scientifique et Technique

[email protected]

ItergIterg –– Institut des corps gras Institut des corps gras -- www.iterg.com11, rue Gaspard Monge – 33600 PESSAC (près Bordeaux)

Huiles végétales, margarines et phases grasse industrielles

les solutions technologiques à la réduction des Acides Gras Trans (AGT)


Quelques rappels

Acides gras : principaux constituants des huiles et des corps gras, sous la forme de triglycérides

GLYCEROL

Acide gras 2

Acide gras 1

Acide gras 3

TRIGLYCERIDES

90-99%

lipides simples

apolaires

1 = 2 = 3 ou 1 = 3 ≠ 2 ou 1 ≠ 2 ≠ 3 …


CH3 --------- (CH2)n -------------- COOH groupe méthyle n = 4 à 24 acide monocarboxylique

CH3 --------- == ----- == --------- COOHdouble liaison = 0 double liaison = 0 àà 66symboles : = ou symboles : = ou ∆∆∆∆∆∆∆∆ (delta)(delta)

forme spatiale : cis ou ou trans

Quelques rappelsAcides gras : principaux constituants des huiles et des corps gras, sous la forme de triglycérides

CH3-CH2-CH2-CH2-CH2-CH =CH-CH2-CH =CH-CH2 -CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-COOHsystème naturel malonique (méthylène interrompu)

CH3-CH2-CH2-CH2 -CH2-CH =CH-CH=CH-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-COOHsystème conjugué (non méthylène interrompu)


C = C

H

H

CH2

CH2

trans

C = C

H

H

CH2

CH2

cis

Quelques rappels

Acides gras cis ou ou trans


Isomérisation cis - trans :comment ça marche ?

Rupture et reformation d’une double liaison

Un mécanisme qui nécessite de l’énergie :environ 65 kcal/mole

Ce qui veut dire que cette conversion ne se fait pas spontanément, sans l’assistance de

catalyseur (chimique ou enzyme)et/ou d’une température très élevée

Quelques rappels


Les 3 principales origines des AGT dans les aliments

Transformation bactérienne des acides gras insaturés dans le rumen des ruminants

Traitements à haute température : étape de désodorisation du raffinage

Huiles & corps grastransformés : hydrogénation partielle

Contribution : 60% (30-80%)des AGT totaux consommés(0.3-0.8% de l’AET)

Isomère AGMI 18:1t, n-7principal acide vaccénique

Contribution : 40% des AGT

totaux

AGPI isomères transde C18:2 & C18:3

AGMI isomères trans18:1t, n-9acide élaidique

Quelques rappels


Procédés de fabrication – transformation :Une situation en évolution …

… grâce à des solutions technologiques



Huiles & corps grastransformés : hydrogénation partielle


totaux

3% des apports

lipidiques


0,2% des apports lipidiques


2% des apports lipidiques





Traitements à haute température : éétapetape de de ddéésodorisationsodorisation du du raffinageraffinage

Huiles & corps grastransformés : hydrogénationpartielle


totaux

3% des apports

lipidiques






Raffinage des huiles et des corps gras

Le raffinage a pour but de maintenir ou d’améliorer les caractères organoleptiques, nutritionnels et la stabilité des corps gras alimentaires.

Il met en œuvre de plusieurs étapes, dont chacune vise l’élimination de composés indésirables (gommes, cires, acides gras libres, pigments, traces métalliques, composés odorants volatils …) ou de contaminants (par exemple, les résidus de pesticides) en évitant la formation de produits indésirables(oxydation, isomérisation …).

La désodorisation, dernière étape du raffinage, consiste àinjecter sous vide, de la vapeur d’eau dans l’huile portée à destempératures comprises entre 180 et 240°C.

Il s’agit donc au cours de cette dernière opération de limiter et maîtriser la formation d’acides gras isomères trans



L’étape de désodorisationReprésentation des limites des paramètres de désodorisation (couples température-durée) au-delàdesquelles la contrainte degréd’isomérisation (DI), est dépassée.

00,5

1

1,52

2,53

3,5

44,5

5

215 220 225 230 235 240 245 250 255 260 265

température de désodorisation °C

Dur

ée d

e dé

sodo

risat

ion

h acide linoléique C18:2

acide linolénique C18:3

DI(L)=1%

DI(Ln)=10%

Ac. linoléique C18:2

DI (L) = 1%

Ac. Linolénique C18:3

DI (Ln) = 10%D

urée

de d

ésod

oris

atio

nh

Température désodorisation °C


0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003Année

C18-3 trans

Colza C18:3 Trans Soja C18:3 Trans

Source : LESIEURÉvolution de la teneur en C18:3 trans d’huiles raffinées de colza et soja

Source : ITERG – RA 2000

Teneurs en AGT Moy. Min Maxen % des AG totaux 0,8 0,3 1,9

en g/100 g de produit 0,7 0,3 1,8

L’étape de désodorisation


Teneurs en AGT de 4 huiles(2 colza et 2 combinées)






Huiles & corps grastransformés :hydroghydrog éénationnation partiellepartielle


totaux

3% des apports

lipidiques






Transformation des huiles et des corps gras

Pourquoi transformer ?

Il y a une nécessité fonctionnelle de matières grasses (MG) concrètes (solides) dans certains aliments

Propriétés fonctionnelles requises …de texture (croustillant, croquant ...)

La dureté d’un corps gras dépend de sa composition en acides gras (du plus dur au plus fluide : AGS>[AGT]>AGMI>AGPI) et de la structure de ses triglycérides qui conditionne le rapport liquide / solide à une température donnée.

% de solide dans une matrice grasse :indicateur essentiel au choix d’une MG pour l’application visée.

Stabilité oxydative

Vigilancenutritionnelle


Les principaux paramLes principaux paramèètres intervenanttres intervenantsur les proprisur les propriééttéés rhs rhééologiques sontologiques sont ::

• La composition en acides gras• La structure triglycéridique• La teneur en solide• La forme et la dimension des cristaux• La viscosité de la phase liquide• La température et le passé

thermique de la MG

Quelques rappels

Choix MP,procédés de transformation

et formulation

Technologie,travail mécanique

de la phase grasse

Rhéologie : science, étude des phénomènes qui conditionnent l'écoulement et la déformation de la matière (plasticité, viscosité, élasticité)


Dans quelles applications ?

Margarines, matières grasses à tartiner (émulsionnées), shortenings (*),

Transformation des huiles et des corps gras

(*) : mélange de matières grasses anhydres, pré-cristallisé ou non (selon l’utilisation), destiné principalement à la biscuiterie

équivalents beurre de cacao

pour

Produits de boulangerie pâtisserie (viennoiseries, cookies, biscuits, crackers …), céréales pour petit déjeuner àmatières grasses ajoutées, potages en poudre,

confiseries (bonbons, barres chocolatées …), snacks, etc.


Le cas de l’hydrogénationInfluence de la qualité du catalyseur et de la température sur la formation d’AGT, en fonction du degré de saturation souhaité.

Hydrogenation totale : procédé générant peu ou

pas de trans

Hydrogenation partielle : procédé générant des trans

Température basseCatalyseur frais (neuf)

Température élevée Catalyseur frais (neuf)

Température élevée Catalyseur usagé

Saturation % 100%

Niveau à l’équilibre : 66,6%Tra

ns%

60%

Source: Van DUIJN G., OCL, 2000, 7(1):95-98

Transformation des huiles & des corps gras


En matière de fonctionnalité, les AGT ne sont pas neutres …

A la différence des doubles liaisons cis, les insaturations trans conduisent à des molécules plus droites, qui s’intègrent plus aisément dans le réseau cristallin formé par les triglycérides (ou les acides gras)

Ainsi, le comportement à la fusion des AGT se situe entre les AGS et les AG insaturés cis

C18:0 - stéarique : Tf 70°C

C18:1 9cis - oléique: Tf 16°C

C18:1 9trans - élaïdique Tf 44°C

Le cas de l’hydrogénationTransformation des huiles & des corps gras


Margarine AGT % AG totaux AGT g/100g de produit

n Moy Mini Maxi Moy Mini Maxi

Cat. 1 3 16.8 15.2 18.1 12.8 11.5 13.8

Cat. 2 11 1.1 0.1 3.6 0.6 0.1 2.0 Catégorie 1 : produits MDDCatégorie 2 : produits de marquen : nombre de produits analysés


Margarine Sept-92 Août -94 Mars-95 Mars-96

1 8.5 0.3

2 10.0 0.8

3 7.0 0.2

4 19.0 0.6 Source : BUSSON V, OCL, 2000, 7(1)

Evolution de la teneur en AGT (%) de quelques margarines européennes en 4 ans dans les années 90


Réduction de la teneur en AGT dans les produits




Margarines

Dernier bilan INC, 200721 produits testés :- à plus de 70% de matière grasse (MG)- entre 41 et 62% de MG- moins de 41% de MG

60 Millions de Consommateurs, 2007, n°415 (avril), Dossier Beurres et Margarines, p. 32-41

Conclusion de l’enquête :

« Bonne nouvelle : les trans ne sont plus qu’un mauvais souvenir pour les margarines du commerce. Il est vrai que la Profession s’est imposée de ne plus dépasser 1% depuis 2003. La plupart des marques s’y tiennent, plusieurs étant un peu au-dessus, mais sans dépasser les 2% ».



Acides gras C18:1 C18:2 C18:3

Produits cis trans cis trans cis trans

MG Crackers 1 29.5 19 3.8 2.1 - - Teneur MG 25% 2 24.1 0.1 63.4 0.2 - -

MG Brioche 1 37.5 0.2 13.8 0.4 0.5 - Teneur MG 8 et 13% 2 25.1 29.1 7.5 2 0.5 - MG Barre de Céréales 1 59.4 0.3 13.9 0.3 0.5 0.1

Teneur MG 21% 2 23.4 10.5 26.1 0.6 1.5 0.1

Composition de shortenings utilisés dans certains produits alimentaires : tendance à la reformulation pour réduire la teneur en AGT







● Hydrogénation totale

● Fractionnement

● Interestérification

● Et choix judicieux de matières premières


FractionnementTransformation physique : cristallisation des triglycérides “solides”(saturés) d’un corps gras & séparation des fractions solides (“stéarine”) et liquides (ou fluide, “oléine”)

Cristallisation obtenue par un procédé de refroidissement contrôlé

Principale application :l’huile de palme

Equivalents et substituts de beurre de cacao

Phases grasses solides pour margarines

HPRTf : 33-39°C

Oléine PTf : 22-24°C

Stéarine PTf : 40-50°C

Super OléineTf : < 20°C

Fraction Int. P Tf : 30-35°C

Fraction Int. PTf : 30-35°C

Stéarine “dure”Tf : 46-54°C


Réduction des AGT : les procédés mis en œuvre

Compositions en acides gras des fractions ≠ corps gras de départ


Interestérification

Modification chimique ou enzymatique : redistribution des acides gras sur le glycérol

Composition en acides gras inchangée

Lipases : redistribution des positions externes 1 & 3, la position 2 interne restant inchangée

25%25%

O

St

O

O

O

St

O

O

O

St

St

St

St

St

O

St

O

St

12.5% 12.5% 12.5% 12.5%St

O

O

St

St

O

O

O

O

St

St

St

Tf mélange initial : 65°C

Solides à60°C: 46%

Tf mélange IE 50°C

Solides à60°C: 5.5%



Réduction des AGT : les procédés mis en œuvre

Catalyse basique : distribution au hasard


Une combinaison de technologies générant peu ou pas d’AGT

Graisses solidesou semi-fluides

Huiles fluides

palme, palmiste, coprah …

Hydrogénationtotale

Interestérification

Fractionnement

Ingrédientphase grasse àteneur en AGT

réduite ounulle


Transformation des huiles & des corps grasRéduction des AGT : les procédés mis en œuvre

colza, soja, tournesol,

variétés riches en acide oléique

…

Conditionnement physique des phases formulées

Choix des MP


Quelques points pour conclure

Des solutions technologiques existent. Lorsque les substitutions sont possibles elles sont mises en œuvre (R&D nouvelles formulations).

La recherche & développement de produits à teneur réduite ou nulle en AGT a permis d’approfondir les connaissances fondamentales sur l’origine moléculaire des propriétés fonctionnelles : relations structure -composition / propriétés moléculaires - physiques / fonctionnalités des applications (produits finis).

Ces solutions technologiques ont été encouragées par les codes de bonne pratique de fabrication des fédérations professionnelles pour la formulation des margarines & matières grasses à tartiner (IMACE) et pour le raffinage des huiles végétales polyinsaturées (FEDIOL).


Lorsque la texture du produit fini (croustillant, croquant, feuilletage …) est une caractéristique incontournable et la fonction solide un paramètre crucial, la seule solution de substitution envisageable passe par les acides gras saturés (AGS) …

Disponibilité des solutions alternatives commercialisées : en progressionavec phases “sans trans, non-hydrogénées” et “à faible teneur en saturés” pour applications spécifiques (fonctionnalité adaptée)

Quelques points pour conclure

En dépit de ces améliorations, certaines applications spécifiques résistent encore à la “chasse aux AGT” … et certains produits (feuilletages, confiseries …) contribuent encore à la consommation en AGT.


Travaux de recherche en cours (2006-2008)

Programme NUTRISATProduire des phases grasses alternatives répondant aux contraintes technologiques / exigences organoleptiques (goût, texture) de certains “produits difficiles” ET aux recommandations nutritionnelles (AGS) en intégrant une étude nutritionnelle (sur modèle animal, vis à vis des paramètres du risque cardiovasculaire selon la nature et la quantité d’AGS).

Partenaires:Industrie, producteurs de phases grasses,

pâtisserie industrielle (viennoiseries, pâtes feuilletées, cookies …)

Centres Techniques de RechercheCoordination : ItergSoutien : ACTIA

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