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
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)
3Groupe 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
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 …
4Groupe 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
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)
5Groupe 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
C = C
H
H
CH2
CH2
trans
C = C
H
H
CH2
CH2
cis
Quelques rappels
Acides gras cis ou ou trans
8Groupe 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
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
9Groupe 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
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
10Groupe 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
Procédés de fabrication – transformation :Une situation en évolution …
… grâce à des solutions technologiques
Huiles végétales, margarines et phases grasse industrielles
Traitements à haute température : étape de désodorisation du raffinage
Huiles & corps grastransformés : hydrogénation partielle
Contribution : 40% des AGT
totaux
3% des apports
lipidiques
AGPI isomères transde C18:2 & C18:3
0,2% des apports lipidiques
AGMI isomères trans18:1t, n-9acide élaidique
2% des apports lipidiques
11Groupe 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
Procédés de fabrication – transformation :Une situation en évolution …
… grâce à des solutions technologiques
Huiles végétales, margarines et phases grasse industrielles
Traitements à haute température : éétapetape de de ddéésodorisationsodorisation du du raffinageraffinage
Huiles & corps grastransformés : hydrogénationpartielle
Contribution : 40% des AGT
totaux
3% des apports
lipidiques
AGPI isomères transde C18:2 & C18:3
0,2% des apports lipidiques
AGMI isomères trans18:1t, n-9acide élaidique
2% des apports lipidiques
12Groupe 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
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
13Groupe 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
Raffinage des huiles et des corps gras
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
14Groupe 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
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
Raffinage des huiles et des corps gras
Teneurs en AGT de 4 huiles(2 colza et 2 combinées)
15Groupe 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
Procédés de fabrication – transformation :Une situation en évolution …
… grâce à des solutions technologiques
Huiles végétales, margarines et phases grasse industrielles
Traitements à haute température : étape de désodorisation du raffinage
Huiles & corps grastransformés :hydroghydrog éénationnation partiellepartielle
Contribution : 40% des AGT
totaux
3% des apports
lipidiques
AGPI isomères transde C18:2 & C18:3
0,2% des apports lipidiques
AGMI isomères trans18:1t, n-9acide élaidique
2% des apports lipidiques
16Groupe 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
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
18Groupe 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
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)
20Groupe 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
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.
21Groupe 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
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
22Groupe 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
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
23Groupe 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
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
Source : ITERG – RA 2000
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
Transformation des huiles & des corps gras
Réduction de la teneur en AGT dans les produits
24Groupe 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
Transformation des huiles & des corps gras
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% ».
25Groupe 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
Source : ITERG – RA 2000
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
Transformation des huiles & des corps gras
Réduction de la teneur en AGT dans les produits
26Groupe 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
Procédés de fabrication – transformation :Une situation en évolution …
… grâce à des solutions technologiques
Huiles végétales, margarines et phases grasse industrielles
● Hydrogénation totale
● Fractionnement
● Interestérification
● Et choix judicieux de matières premières
27Groupe 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
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
Transformation des huiles & des corps gras
Réduction des AGT : les procédés mis en œuvre
Compositions en acides gras des fractions ≠ corps gras de départ
28Groupe 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
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%
Source: Van DUIJN G., OCL, 2000, 7(1):95-98
Transformation des huiles & des corps gras
Réduction des AGT : les procédés mis en œuvre
Catalyse basique : distribution au hasard
29Groupe 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
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
Source: Van DUIJN G., OCL, 2000, 7(1):95-98
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
30Groupe 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
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).
31Groupe 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
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.
32Groupe 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
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