ARTICLE
Auteur(s) : Imène
Ben Tekaya1, Mnasser Hassouna2
1Institut National Agronomique de Tunisie (INAT), 43,
Avenue Charles Nicolle 1082 Tunis Mahrajène – Tunisie
2École Supérieure des Industries Alimentaires de Tunis
(ESIAT), 58, Avenue Alain Savary 1003 El Khadra Tunis, Tunisie
Article reçu le 9 Decembre 2005, accepté le 6 Decembre 2006
Introduction
Outre sa richesse en lipides, l’huile d’olive contient des composés
mineurs qui lui confèrent ses qualités organoleptiques et
nutritionnelles [1, 2]. Par ailleurs, ces composés ont des effets
notables sur la stabilité de ce produit au cours de son stockage
[3-17].
Les chlorophylles a et b et leurs produits immédiats de
dégradation, phéophytines a et b, sont des photosensibilisateurs.
En présence de lumière, ces pigments passent de leur état singulet
fondamental à un état singulet excité puis à un état triplet excité
métastable. Les pigments ont alors tendance à revenir à l’état
singulet fondamental en transformant l’oxygène atmosphérique
(3O2) en oxygène singulet très réactif
(1O2). Ce dernier réagit directement sur les
acides gras insaturés de l’huile en donnant des hydroperoxydes très
instables qui peuvent se décomposer pour donner des composés
volatils à faible poids moléculaire qui sont à l’origine du
rancissement de l’huile d’olive vierge. En revanche, le
bêtacarotène agit comme protecteur en désactivant l’oxygène
singulet produit par les chlorophylles [18]. Il est suggéré, en
outre, que le bêtacarotène aurait pour rôle de filtrer les
longueurs d’onde actives des radiations lumineuses en protégeant
ainsi l’huile contre l’activation de l’oxygène par la lumière [19].
Kiritsakis et Osman [10] ont montré que l’effet du bêtacarotène
diminue progressivement au cours de l’exposition de l’huile à la
lumière. Les pigments caroténoïdes sont facilement dégradés en
présence de la lumière et de températures élevées [20, 21]. Les
travaux de Steenson et Min [22] effectués sur l’huile de soja ont
montré que les produits de dégradation thermique du bêtacarotène
agissent comme prooxydants à l’obscurité alors qu’ils n’ont pas
d’effet significatif à la lumière. Peu d’études, à notre
connaissance, ont été effectuées sur le rôle joué par le
bêtacarotène sur la stabilité oxydative de l’huile d’olive
conservée à l’obscurité.
Outre le bêtacarotène, l’alphatocophérol, qui est le tocophérol
prédominant dans l’huile d’olive (90-100 %), montre un effet
inhibiteur de l’auto- et la photo-oxydation, aussi bien des
systèmes modèles que de l’huile d’olive. À l’obscurité,
l’alphatocophérol interrompt la réaction en chaîne du processus
radicalaire en agissant avec les radicaux hydroperoxyles par
transfert d’hydrogène avec formation d’hydroperoxydes et de
radicaux aryloxyles qui se couplent avec d’autres radicaux
hydroperoxyles, dans une réaction de terminaison, pour former des
produits non radicalaires [23]. L’association
alphatocophérol/bêtacarotène semble être moins efficace que
l’alphatocophérol seul pour inhiber ces réactions [24]. En outre,
l’action de l’alphatocophérol ne devient effective dans l’huile
d’olive que lorsque la fraction phénolique polaire est réduite et
que les produits primaires d’oxydation ont atteint un certain
seuil. Une activité légèrement prooxydante de ce composé a
également été enregistrée dans les premiers stades de
l’auto-oxydation de l’huile d’olive, dépendant de sa concentration
[5, 7, 24, 25]. À la lumière, l’alphatocophérol agit par une
désactivation de l’oxygène singulet à l’oxygène atmosphérique mais
aussi par une réaction chimique avec lui pour former des produits
de dégradation tels que les quinones tocophéroliques et les
époxydes de quinones. Par ailleurs, à la lumière, l’α-tocophérol
montre un effet synergiste avec le bêtacarotène. [18, 19, 24].
L’huile d’olive est, par ailleurs, pourvue de certains composés
phénoliques (hydroxytyrosol, tyrosol…) qui lui confèrent son goût
particulier et contribuent à sa stabilité. Plusieurs études ont été
conduites sur la stabilité oxydative des huiles d’olive
additionnées d’antioxydants phénoliques entreposées à des
températures élevées (50-80 °C) et à l’obscurité [14, 26-29].
Chimi et al. [6, 29] ont montré que l’hydroxytyrosol se comporte
comme le meilleur antioxydant comparé à l’acide caféique,
l’oleuropéine et le tyrosol. Le BHT, qui est un antioxygène
synthétique, s’avère être plus efficace que l’oleuropéine et le
tyrosol mais moins efficace que l’acide caféique et
l’hydroxytyrosol. D’une manière générale, les orthodiphénols
(hydroxytyrosol, acide caféique et oleuropéine) sont plus efficaces
que les monophénols (tyrosol). En outre, Hartzallah et Kiritsakis
[26] ont comparé l’activité antioxydante des extraits phénoliques
des feuilles et des fruits de l’olivier à celle d’antioxydants
synthétiques. L’ordre établi est le suivant : extrait
phénolique du fruit de l’olivier > extrait phénolique de la
feuille de l’olivier > BHT > BHA.
Compte tenu de ce qui précède, l’objectif de la présente étude,
s’inscrivant dans le cadre d’investigations antérieures effectuées
sur la stabilité oxydative des huiles d’olive vierges extra
tunisiennes [3], a été d’étudier les effets de l’addition de
certains composés mineurs (chlorophylles a et b, bêtacarotène,
alphatocophérol et tyrosol) et de leurs interactions sur la
stabilité oxydative des huiles d’olive tunisiennes vierges extra et
purifiées, au cours de leur stockage dans différentes conditions
(lumière, obscurité, étuvage). Cette étude, a été réalisée afin de
comprendre l’activité antioxydante de certains composés natifs
(bêtacarotène, chlorophylles a et b, alphatocophérol, tyrosol) de
l’huile d’olive vierge.
Matériel et méthodes
L’étude a porté sur des huiles d’olive vierges extra (HOVE) de la
variété Chétoui des campagnes oléicoles 2001/2002 et 2002/2003,
obtenues par un système d’extraction continue à trois phases, qui
consiste en une centrifugation double nécessitant un ajout d’eau de
façon à obtenir séparément l’huile, l’eau de végétation (margine)
et le grignon, et prélevées à partir d’une huilerie située au
Nord-Est de la Tunisie, choisie sur la base de la qualité et de la
régularité des huiles extraites.
Purification de l’huile d’olive vierge
La purification des huiles d’olive vierges extra a été réalisée à
l’aide d’une terre décolorante Tonsil ajoutée à une teneur de
2 %. L’agitation a été conduite à 30 °C [10] pendant 5 à
10 min. Par la suite, l’échantillon d’huile a été centrifugé à
4000 tours/min pendant 5 min.
Traitement des échantillons
Le bêtacarotène (Fluka), la chlorophylle a (Fluka) et
l’alphatocophérol (Fluka) ont été dissous dans le cyclohexane,
alors que le 4-hydroxyphényléthanol (tyrosol) (Fluka) a été dissous
dans le méthanol. Un mL de chaque solution a été ajouté et mélangé
par agitation à des échantillons de 50 g d’huile d’olive
purifiée, conditionnés dans des flacons en verre de 90 ml
fermés par des bouchons à vis, de telle manière à obtenir les
quatre gammes de concentrations finales suivantes : (i) 1, 2,
3, 4 et 8 ppm (bêtacarotène), (ii) 1,6, 3,2, 4,8 et 6,4 ppm
(chlorophylle a), (iii) 50, 100, 200 et 400 ppm (alphatocophérol)
et finalement (iv) 5, 10, 20 et 40 ppm (tyrosol). Les échantillons
d’huile purifiée témoins ont été préparés sans ajouts d’additifs.
Tous les échantillons d’huile enrichis en bêtacarotène et en
chlorophylle a ont été placés à 35 cm d’une source lumineuse
(lampe de 250 Watt) à 45 ± 2 °C, enveloppés par du papier
aluminium pour créer l’obscurité ou exposés directement à la
lumière artificielle. Les prélèvements ont été effectués toutes les
4 h pendant 32 h. La source de radiation a été éteinte au
moment de l’échantillonnage et les échantillons ont été rangés de
nouveau à leur place après chaque échantillonnage. Tous les
échantillons additionnés d’alphatocophérol et de tyrosol ont été
étuvés à 40 °C à l’obscurité. Les prélèvements ont été
réalisés tous les 3 jours pendant 33 jours.
Parallèlement, dans les mêmes conditions opératoires, une étude
complémentaire a été réalisée sur une HOVE (huile T) non purifiée,
contenant tous ces composés mineurs.
Afin d’étudier les effets des chlorophylles a et b (Fluka), du
bêtacarotène, de l’alphatocophérol, du tyrosol et de leurs
interactions sur la stabilité de l’huile d’olive et de les comparer
à ceux de certains antioxydants synthétiques, nous avons réalisé
trois plans factoriels (3 facteurs) complets à deux niveaux suivant
l’ordre classique [30] (tableau 1). Le
choix des niveaux hauts a été fixé en se basant, d’une part, sur
les résultats des essais préliminaires réalisés, en tenant compte
des teneurs moyennes trouvées dans les HOVE tunisiennes [3] et,
d’autre part, sur les doses maximales des additifs
(alphatocophérol) autorisées pour les huiles raffinées [31,
32].
Les effets calculés suite aux réponses trouvées pour les
différents plans d’expériences sont considérés significatifs, à p
< 0,05, lorsque leur valeur absolue est supérieure à deux fois
l’erreur-type (e). La représentation graphique de l’effet (qui est
calculé sur la moyenne de deux mesures) divisé par deux fois
l’erreur-type « effet/(2e) » a alors été effectuée pour
chaque facteur afin de faciliter la lecture des résultats. Ainsi,
lorsque (effet/(2e)) > 1, l’effet est considéré comme
significatif.
L’erreur-type est déterminée comme décrit par Goupy [30]. Après
calcul de la variance à chaque essai du plan, nous déterminons la
variance moyenne des réponses, l’erreur-type sur un effet est alors
calculée grâce à la relation suivante :
Où e représente l’erreur-type sur l’effet ;
sy2 représente la variance moyenne des
réponses ;
n est le nombre total d’essais du plan (en tenant compte de la
duplication du plan), soit 16 dans notre cas.
Les échantillons du plan 1 ont été placés sous la source
lumineuse, enveloppés ou non de papier aluminium. Les prélèvements
ont été effectués toutes les 4 h pendant 16 h, et après
32 h. La détermination de l’indice de peroxyde (IP) a été
effectuée pour tous les prélèvements. Les échantillons du plan 2
ont été soumis directement au test Rancimat à 90 °C.
Afin de récapituler et synthétiser les résultats du plan 1,
ceux-ci ont été traités par un plan complet 25 puis
modélisés. En supposant que les k facteurs de l’étude sont
quantitatifs continus et que la réponse est elle-même continue, le
modèle mathématique réel associé est continu et peut être rapproché
par un polynôme du type suivant [33] :
Où y est la réponse en unités usuelles ;
I est la moyenne des réponses en unités usuelles ;
Ei est l’effet du facteur i en unités
usuelles ;
xi est le niveau du facteur i en valeurs centrées
réduites.
Pour l’interprétation, nous avons aussi appliqué la formule de
changement de variables suivante :
Où x est le niveau du facteur en valeurs centrées
réduites ;
X est le niveau du facteur en valeurs usuelles ;
est le niveau du point central, soit la moyenne, en valeurs
usuelles ;
est le pas de variation, X + étant le niveau haut du
facteur et X – le niveau bas du facteur en valeurs
usuelles.
Tableau 1 Niveaux hauts et bas des différents facteurs
(ppm) des plans d’expériences étudiés.
|
Niveaux
|
Plan 1
|
Plan 2
|
|
bêtacar
|
chl a
|
chl b
|
bêtacar
|
alpha-toc
|
tyr
|
|
Bas
|
0
|
0
|
0
|
0
|
0
|
0
|
|
Haut
|
7
|
3
|
3
|
4
|
200
|
50
|
Analyses physico-chimiques
Le processus d’oxydation des huiles étudiées a été suivi par les
déterminations de l’indice de peroxyde (IP) [34], du coefficient
d’extinction spécifique des produits secondaires tels que les
dicétones dans l’ultraviolet à 270 nm (K270) [35] à
l’aide d’un spectrophotomètre Shimadzu UV-1201 et du temps
d’induction (h) au test Rancimat [36] (Rancimat Metrohm 743). Les
conditions opératoires du test Rancimat ont alors été les
suivantes : une prise d’essai de 3 g, un débit d’air de
20 L/h et une température de 90 °C. Par ailleurs, nous
avons mesuré l’acidité libre [37], exprimée en pourcentage d’acide
oléique, les taux de chlorophylles totales [38] et de bêtacarotène
[39] à l’aide d’un spectrophotomètre Shimadzu UV-1201 et la teneur
en phénols totaux par la méthode de Folin à 725 nm [28], exprimée
en tyrosol (ppm). Les teneurs en hydroxytyrosol et en tyrosol ont
été déterminées par chromatographie liquide-haute performance
(CLHP) selon la méthode décrite par Cortesi et al. [40] à l’aide
d’un chromatographe HP séries 1100 équipé d’un détecteur UV réglé à
280 nm et d’une colonne ODS C18 à phase inverse de 25 cm de
longueur et de 4,6 mm de diamètre interne. Le débit est réglé
à 1 mL/min et la température à 21 °C. Les solvants
d’élution sont composés d’un solvant A, mélange eau/acide acétique
(99,5/0,5 ; v/v), et d’un solvant B, l’acétonitrile
(A/B ; 90/10 ; v/v). L’étalon interne utilisé, l’acide
syringique à raison de 1,9 mg/100 mL, est préparé dans un
mélange méthanol/eau (80/20 ; v/v). L’extraction des phénols a
été effectuée à l’aide d’une solution méthanol/eau (80/20 ;
v/v). L’alphatocophérol a été dosé par la méthode CLHP à détection
fluorimétrique [41] à l’aide d’un chromatographe HP séries 1100
équipé d’un fluorimètre programmable HP 1046 A et d’une
colonne de silice de 25 cm de longueur et de 4,6 mm de
diamètre interne. La longueur d’onde d’excitation est de 290 nm et
celle d’émission est de 330 nm. Le débit est réglé à 1 mL/min
et la température à 21 °C. Le solvant d’élution est un mélange
hexane/propan-2-ol (99,5/0,5 ; v/v). L’étalon externe utilisé
est le DL-alphatocophérol (Merck).
Résultats et discussion
Caractéristiques des huiles d’olive étudiées
Dans l’huile d’olive purifiée, les quantités, entre autres, de
chlorophylles totales, bêtacarotène, phénols, alphatocophérol et
acides gras libres totaux ont été trouvées quasi-nulles, ce qui
témoigne de la bonne conduite de l’opération de purification (tableau 2).
Les HOVE tunisiennes, utilisées dans cette étude, ont, toutes
deux, leur acidité libre, leur indice de peroxyde (surtout l’huile
T) et leur K270 de départ relativement faibles.
D’ailleurs, les valeurs de ces paramètres de qualité sont assez
proches de celles trouvées pour des HOVE espagnoles extraites par
un système de centrifugation à trois phases [42]. En revanche, la
teneur en tocophérols de l’HOVE T est plus élevée que celle de ces
huiles espagnoles qui ont présenté des teneurs comprises entre 158
et 176 ppm. De même, ce taux est supérieur à ceux des huiles
d’olive algériennes, également extraites par centrifugation, qui
ont des teneurs allant de 176 à 291 ppm [43]. Par ailleurs, les
taux en pigments de nos échantillons se situent dans l’intervalle
des variétés algériennes trouvées par Douzane et Bellal [43].
Cependant, nous pouvons constater que les HOVE P et T ont des
concentrations très différentes en chlorophylles, l’huile T
contenant trois fois plus de chlorophylles que l’huile P, alors
qu’elles ont des concentrations semblables en bêtacarotène.
Tableau 2 Caractéristiques des huiles d’olive
étudiées.
|
Caractéristiques
|
Huile Pa
|
Huile Tb
|
|
avant purification
|
après purification
|
avant purification
|
après purification
|
|
Acidité libre (% d’acide oléique)
|
0,35 ± 0,01
|
0,08 ± 0,01
|
0,29
|
0,06
|
|
Indice de peroxyde (méq O2/kg)
|
11,50 ± 0,50
|
1,25 ± 0,07
|
6,6
|
0,4
|
|
K232
|
1,64 ± 0,05
|
0,24 ± 0,04
|
nd
|
nd
|
|
K270
|
0,15 ± 0,02
|
0,17 ± 0,00
|
0,12
|
0,23
|
|
Chlorophylles totales (ppm)
|
1,60 ± 0,03
|
0,05 ± 0,01
|
4,87
|
0,09
|
|
Béta-carotène (ppm)
|
3,52 ± 0,04
|
0,92 ± 0,02
|
3,01
|
0,81
|
|
Phénols totaux (ppm tyrosol)
|
26 ± 2
|
0,22
|
nd
|
nd
|
|
Hydroxytyrosol
|
nd
|
nd
|
33,5
|
0,14
|
|
Tyrosol
|
25,5
|
0,57
|
- Tocophérols (ppm) :
- Alphatocophérol
|
nd
|
nd
|
364,02
|
20,52
|
aHuile P : huile utilisée pour l’étude des
pigments.
bHuile T : huile utilisée pour l’étude de
l’alphatocophérol et du tyrosol.
Effets de la teneur en bêtacarotène et en chlorophylle a sur la
stabilité oxydative de l’huile d’olive
Le bêtacarotène est sans effet à l’obscurité comme à la lumière,
sauf aux doses élevées où il montre un léger effet pro-oxydant,
notamment à la concentration la plus élevée (8 ppm), légèrement
plus marqué à la lumière qu’à l’obscurité (figure 1). Il faut noter,
cependant, que l’huile contient encore environ 1 ppm de
bêtacarotène après purification, ce qui expliquerait probablement
le peu de différences observées entre le témoin et les échantillons
où nous avons ajouté 1 à 3 ppm de ce composé. Rahmani et Saad [19]
expliquent l’effet pro-oxydant du bêtacarotène à la lumière par la
dégradation du bêtacarotène par photo-oxydation en produits
catalysant l’oxydation primaire. Il a, en outre, été rapporté par
certains auteurs qu’en l’absence de lumière, les caroténoïdes et
leurs produits de dégradation agissent comme pro-oxydants dans les
huiles végétales [44].
La chlorophylle a ne présente pas d’effet à l’obscurité, la
phase d’induction étant d’environ 24 h pour toutes les huiles
(figure 2A). En
revanche, elle présente un effet prooxydant à la lumière d’autant
plus significatif que sa teneur augmente. Ceci est vérifié par les
valeurs de l’IP lors des premières heures d’illumination des huiles
(figure 2A) bien
que la phase d’induction est éliminée par la lumière. De plus, les
produits secondaires d’oxydation à 270 nm augmentent plus
rapidement pour les huiles aux teneurs les plus élevées en
chlorophylle a pendant toute la durée d’illumination étudiée (figure 2B).
Effets de la teneur en alphatocophérol et en tyrosol sur la
stabilité de l’huile d’olive
L’évolution de l’IP de l’huile purifiée (T) ayant reçu des teneurs
croissantes en alphatocophérol (figure 3) montre deux
phases distinctes : (i) une première phase ascendante ayant
une pente très atténuée s’étalant sur environ 20 jours
d’étuvage à 40 °C (16 jours environ pour l’échantillon
témoin) puis (ii) une deuxième phase ascendante montrant une pente
beaucoup plus accentuée. Pour l’huile témoin T, la durée de la
première phase, correspondant à la période d’induction de
l’oxydation, semble voisine de celle obtenue avec l’huile purifiée
P témoin (figures
1 et 2).
Par contre, l’IP de l’huile purifiée témoin T ne dépasse qu’au bout
de 16 jours, la valeur de 5 méq O2/kg, seuil
au-delà duquel une huile d’olive raffinée devient oxydée [32]. En
présence de tocophérol, la valeur de 5 meq n’est atteinte qu’en 19
et 21 jours pour les échantillons ayant reçu respectivement 50
à 100 ppm et 200 à 400 ppm. D’une manière générale, nous avons
observé que l’alphatocophérol agit sur la phase de propagation en
la ralentissant d’autant plus que sa teneur augmente, mais il est
peu sensible sur la phase d’induction. En effet, à l’obscurité,
l’alphatocophérol agit par rupture de la chaîne radicalaire [23].
De la même manière, les courbes d’évolution de l’IP d’une HOVE en
fonction de la teneur en alphatocophérol ajoutée ont révélé deux
phases distinctes (figure 4) : (i) une
phase d’induction plus faible de 9-13 jours puis (ii) une
phase de propagation plus marquée avec un taux de IP atteignant 35.
Toutefois, nous avons observé que l’alphatocophérol ne montrait pas
d’effet significatif par rapport à l’huile témoin. Il est
vraisemblable que les niveaux de protection sont déjà atteints avec
les antioxydants endogènes, tocophérols et autres composés
phénoliques, déjà présents dans l’huile témoin (tableau 2). En outre, l’huile d’olive purifiée a
révélé une période d’induction de l’oxydation plus longue que celle
de l’HOVE, du fait de l’absence totale d’hydroperoxydes et du
bêtacarotène dans l’huile purifiée. L’oxydation proprement dite ne
peut se déclencher, c’est-à-dire que la propagation de l’oxydation
ne peut avoir lieu, que lorsque la concentration en radicaux libres
ait atteint un certain niveau [45]. De plus, l’IP atteint par
l’HOVE est nettement plus élevé que celui de l’huile d’olive
purifiée ; il s’avère ainsi qu’une teneur en tocophérols
supérieure à 300 ppm ne retarde pas l’oxydation de l’HOVE.
L’IP des échantillons d’huile purifiée additionnés de tyrosol
(figure 5)
commence à augmenter à partir du 19e jour d’étuvage à
40 °C ce qui révèle un effet antioxydant net par rapport à
l’huile témoin. Sur l’huile vierge, le tyrosol agit aussi nettement
sur la phase d’induction et montre un effet-dose un peu plus marqué
que sur l’huile purifiée (figures 5 et 6). L’IP de l’huile
purifiée témoin a dépassé, au bout de 16 jours la valeur de 5
méq O2/kg par rapport aux durées de 22 et 25 jours
obtenues pour les échantillons ayant reçu respectivement 5 à 20 ppm
et 40 ppm de tyrosol. Nous constatons ainsi que ces durées sont
relativement plus importantes que celles notées après les ajouts
d’alphatocophérol.
Effets du bêtacarotène, des chlorophylles a et b et de leurs
interactions sur la stabilité oxydative de l’huile d’olive
purifiée
L’étude menée par la méthode des plans d’expériences (plan 1) (figures 7 et 8)) a montré
que :
- – En accord avec les résultats précédents, les
chlorophylles a et b, seules et ensemble, sont prooxydantes à la
lumière, l’effet étant de plus en plus net au fur et à mesure du
temps d’exposition jusqu’à 16 heures d’illumination puis
diminue après 32 heures d’exposition à la lumière, que ce soit
sur l’IP ou le K270. L’effet photosensibilisateur de la
chlorophylle b est régulièrement plus important (p < 0,05) que
celui de la chlorophylle a pendant toute la durée de l’expérience,
ce qui est en accord avec les résultats obtenus par Rahmani sur
l’huile d’olive marocaine [18].
- – Le bêtacarotène (7 ppm) seul apparaît antioxydant, sur
l’IP et plus nettement sur le K270 bien qu’il ait
présenté un effet légèrement prooxydant à une teneur de 8 ppm.
- – Quand l’une ou l’autre des chlorophylles est en mélange
avec le bêtacarotène, l’effet global sur l’IP reste prooxydant mais
atténué, l’effet sur le K270 est encore plus atténué, il
va jusqu’à s’annuler, voire s’inverser en raison de l’effet
antioxydant du bêtacarotène de plus en plus marqué.
- – Quand le bêtacarotène est en mélange avec les deux
chlorophylles ensemble, l’effet global reste totalement
prooxydant.
Ceci semble indiquer un effet additif du mélange. Kiritsakis et
Dugan [46] ont également trouvé que l’ajout de 4 ppm de
bêtacarotène à l’huile d’olive décolorée réduit de façon
significative la photo-oxydation induite par les chlorophylles.
- – À l’obscurité, nous notons que le bêtacarotène seul ou
en présence de chlorophylle b est antioxydant mais nous pouvons
remarquer, que de manière générale les effets sont nettement moins
significatifs qu’à la lumière.
Par ailleurs, afin de mieux exploiter les résultats obtenus, la
lumière et la durée sont considérées parmi les facteurs étudiés.
Ainsi, les niveaux hauts et bas de ce plan 25 sont
représentés dans le tableau 3. Les
effets calculés sont également représentés dans le tableau 3.
Il ressort que tous les facteurs sont significatifs (p <
0,05) (2 fois l’erreur = 0,25), avec des effets de la lumière et de
la durée bien plus importants que ceux des pigments. Le
bêtacarotène (7 ppm) présente un effet antioxydant tandis que la
chlorophylle b agit plus significativement comme prooxydant que la
chlorophylle a.
Afin de pouvoir établir le modèle mathématique, nous avons
considéré que le facteur lumière est quantitatif et continu. En ne
tenant compte que des facteurs (influents) et des interactions
significatives d’ordre 2, le modèle s’écrit donc, en variables
centrées réduites :
Où IP est l’indice de peroxyde en méq
O2/kg ;
x1, x2, x3,
x4 et x5 sont les niveaux des facteurs 1, 2,
3, 4 et 5 (bêtacarotène, chlorophylle a, chlorophylle b, lumière et
durée) en valeurs centrées réduites.
Toutefois afin d’alléger le modèle puisque les 5 facteurs sont
influents nous avons négligé les interactions. Le modèle
mathématique devient donc le suivant :
En appliquant le changement de variables des valeurs centrées
réduites en valeurs vraies ou usuelles, et en supposant que
l’obscurité correspond à 0 % de lumière et la présence de
lumière correspond à 100 %, le modèle mathématique a été
établi au niveau haut de la durée (32 heures), d’une part,
dans le cas où les échantillons sont conservés à l’obscurité, et
d’autre part, dans le cas où ils sont conservés à la lumière. Les
deux modèles s’écrivent donc : à l’obscurité ;
à la lumière.
Où IP est l’indice de peroxyde en méq
O2/kg ;
X1, X2 et X3 sont les niveaux
des facteurs 1, 2 et 3 (bêtacarotène (ppm), chlorophylle a (ppm) et
chlorophylle b (ppm)).
Tableau 3 Niveaux et effets des différents facteurs
étudiés par un plan 25.
|
Béta-carotène
|
Chlorophylle a
|
Chlorophylle b
|
Lumière
|
Durée
|
|
Niveau bas
|
0
|
0
|
0
|
obscurité
|
4 h
|
|
Niveau haut
|
7 ppm
|
3 ppm
|
3 ppm
|
lumière
|
32 h
|
|
Effet (méq O2/kg)
|
– 2,12
|
1,81
|
2,92
|
15,51
|
12,62
|
Effets du bêtacarotène, de l’alphatocophérol, du tyrosol et de
leurs interactions sur la stabilité oxydative de l’huile
d’olive
Les réponses mesurées dans l’étude menée suivant le plan 2 sont des
temps d’induction. De ce fait, un effet positif correspond à un
effet antioxydant puisque proportionnel à l’augmentation du temps
d’induction Globalement les effets mesurés sont assez faibles en
comparaison à ceux obtenus pour le plan 1 ((figures 7, 8 et 9). Toutefois,
certains sont significatifs.
Ainsi, l’ajout de 200 ppm d’alphatocophérol à l’huile d’olive
purifiée (figure
9A) a eu un effet significatif sur l’augmentation du temps
d’induction de l’oxydation (test Rancimat) de cette huile par
rapport à l’HOVE contenant initialement 364 ppm d’alphatocophérol
(figure 9B),
résultat en accord avec les données obtenues lors du suivi de l’IP
de ces huiles en fonction des ajouts en alphatocophérol (figures 3) et 4). L’ajout de 4 ppm de
bêtacarotène n’a aucun effet sur l’huile d’olive purifiée alors
qu’il montre un effet antioxydant dans l’HOVE. Ceci s’expliquerait
probablement par la teneur totale en bêtacarotène dans l’huile. En
effet, l’HOVE contient initialement 3 ppm de bêtacarotène, soit une
teneur globale de 7 ppm. Cet effet antioxydant confirme celui
observé lors de l’étude précédente (figures 7) et 8). L’ajout de 50 ppm de
tyrosol n’a aucun effet sur le temps d’induction de l’oxydation par
Rancimat, aussi bien de l’huile purifiée que de l’HOVE, alors qu’il
était paru efficace lors de l’étuvage de ces huiles à 40 °C
(figures 5) et
6). Les
différentes associations du bêtacarotène, de l’alphatocophérol et
du tyrosol dans l’huile d’olive purifiée, ont permis de dégager les
constatations suivantes :
- – L’ajout de 4 ppm de bêtacarotène (qui est sans effet
seul) à 200 ppm d’alpha-totophérol, avec ou sans ajout de 50 ppm de
tyrosol, réduit complètement l’effet anti-oxydant des
tocophérols ;
- – L’ajout de 50 ppm de tyrosol (qui est sans effet) à 200
ppm d’alphatocophérol réduit légèrement l’efficacité de ce
dernier.
Ces effets antagonistes sur l’huile purifiée ne sont pas
vérifiés avec l’HOVE, en raison de la présence de ces trois
composés et de multiples autres composés mineurs dans l’HOVE
pouvant masquer l’influence des substances que nous étudions tant
les interactions entre composés sont nombreuses [23]. Ainsi, dans
l’HOVE, nous avons observé que :
- – L’ajout de 4 ppm de bêtacarotène aux 364 ppm
d’alphatocophérol, 3 ppm de bêtacarotène et 25 ppm de tyrosol
initiaux de l’HOVE, avec ou sans ajout de 50 ppm de tyrosol
supplémentaires, augmente la stabilité de l’HOVE ;
- – L’ajout de 200 ppm d’alphatocophérol, soit 564 ppm en
tout, n’a pas d’effet seul, mais avec 4 ppm de bêtacarotène et en
présence ou non de 50 ppm de tyrosol supplémentaires, l’effet
devient prooxydant.
Il est ainsi vraisemblable que les effets de synergie ou
d’antagonisme varient en fonction des rapports molaires entre les
différents composés.
Conclusion
Les effets de certains composés mineurs (chlorophylles a et b,
bêtacarotène, alphatocophérol, tyrosol) et de leurs interactions à
deux ou trois facteurs sur la stabilité oxydative de l’huile
d’olive tunisienne ont été étudiés en utilisant des plans
d’expériences factoriels complets à deux niveaux. Le bêtacarotène,
à une teneur de 7 ppm, est antioxydant l’huile d’olive avec un
effet bien plus important à la lumière qu’à l’obscurité. En
revanche, les chlorophylles a et b sont prooxydantes à la lumière
avec un effet plus significatif de la chlorophylle b. Par ailleurs,
les interactions chlorophylle a/bêtacarotène et chlorophylle
b/bêtacarotène ont un pouvoir prooxydant atténué à la lumière en
raison de l’effet additif du mélange. En revanche, les effets des
différents pigments sur la stabilité de l’huile d’olive sont
nettement moins significatifs à l’obscurité qu’à la lumière.
Par ailleurs, l’alphatocophérol, à 200 ppm, agit comme
antioxydant dans l’huile d’olive purifiée, alors qu’il est sans
effet dans une HOVE contenant initialement 364 ppm de ce composé.
En revanche, le bêtacarotène, à une teneur de 4 ppm, utilisé seul
ou en association avec 50 ppm de tyrosol, n’a pas d’effet sur
l’huile d’olive purifiée, alors qu’il agit comme antioxydant de
l’HOVE contenant initialement 3 ppm de ce composé.
Ainsi, l’action des antioxydants natifs de l’huile d’olive est
assez complexe puisqu’elle ne dépend pas uniquement de leur teneur,
mais également des synergies et des antagonismes qui peuvent se
produire entre eux.
Références
1 Jacotot B. Intérêt nutritionnel de l’huile d’olive. Olivae
2001 ; 86 : 27-9.
2 Calabrese G. Effets de l’huile d’olive vierge extra sur
la santé. Olivae 2002 ; 93 : 19-20.
3 Ben Tekaya I, Hassouna M. Étude de la stabilité
oxydative de l’huile d’olive vierge extra tunisienne au cours de
son stockage. OCL 2005 ; 12 : 447-54.
4 Aparicio R, Roda L, Albi MA, Gutierrez F.
Effect of various compounds on virgin olive oil stability measured
by Rancimat. J Agric Food Chem 1999 ; 47 : 4150-5.
5 Blekas G, Tsimidou M, Boskou D. Contribution of
alfa-tocopherol to olive oil stability. Food Chem 1995 ;
52 : 289-94.
6 Chimi H, Rahmani M, Cillard J, Cillard P.
Autooxydation des huiles d’olive : rôle des composés
phénoliques. Rev Franç Corps Gras 1990 ; 37 : 363-7.
7 Deina M, Rosa A, Cao CF, Pirisi FM,
Bandino G, Dessi MA. Novel approach to study oxidative
stability of extra virgin olive oils : importance of
alfa-tocopherol concentration. J Agric Food Chem 2002 ;
50 : 4342-6.
8 Gutierrez F, Arnaud T, Garrido A. Contribution
of polyphenols to the oxidative stability of virgin olive oil. J
Sci Food Agric 2001 ; 81 : 1463-70.
9 Gutierrez F, Fernandez JL. Determinant parameters
and components in the storage of virgin olive oil. Prediction of
storage time beyond which the oils is no longer of
« extra » quality. J Agric Food Chem 2002 ;
50 : 571-7.
10 Kiritsakis A, Osman M. Effets du bêtacarotène et de
l’alphatocophérol sur la stabilité photo-oxydative de l’huile
d’olive. Olivae 1995 ; 56 : 25-8.
11 Kiritsakis A, Stine CM, Dugan LR. Effect of
selected antioxidants on the stability of virgin olive oil. J Am
Oil Chem Soc 1983 ; 50 : 1286-90.
12 Lavelli V. Comparison of the antioxidant activities of
extra virgin olive oils. J Agric Food Chem 2002 ; 50 :
7704-8.
13 Morello JR, Motilva MJ, Tovar MJ,
Romero MP. Changes in commercial virgin olive oil (cv
Arbeniquina) during storage, with special emphasis on the phenolic
fraction. Food Chem 2004 ; 85 : 357-64.
14 Papadopoulos G, Boskou D. Antioxidant effect of
natural phenols on olive oil. J Am Oil Chem Soc 1991 ;
68 : 669-71.
15 Salvador MD, Arande F, Fregapane G.
Contribution of chemical components of Cornicabra virgin olive oil
to oxidative stability. A study of three successive crop seasons. J
Am Oil Chem Soc 1999 ; 76 : 427-32.
16 Salvador MD, Arande F, Gomez-Alonso S,
Fregapane G. Cornicabra virgin olive oil : a study
of five successive crop seasons. Composition, quality and oxidative
stability. Food Chem 2001 ; 74 : 267-74.
17 Tsimidou M, Papadopoulos G, Boskou D. Phenolic
compounds and stability of virgin olive oil. Part I. Food Chem
1992 ; 45 : 141-4.
18 Rahmani M. Mise au point sur le rôle des pigments
chlorophylliens dans la photo-oxydation de l’huile d’olive vierge.
Olivae 1989 ; 26 : 30-2.
19 Rahmani M, Saad L. Photooxydation des huiles
d’olive : influence de la composition chimique. Rev
Franç Corps Gras 1989 ; 36 : 355-60.
20 Marty C, Berset C. Degradation products of
trans-beta-carotene produced during extrusion cooking. J Food Sci
1988 ; 53 : 1880-6.
21 Minguez-Mosquera MI, Jaren-Galan M. Kinetics of the
decolouring of carotenoid pigments. J Sci Food Agric 1995 ;
67 : 153-61.
22 Steenson DF, Min DB. Effects of beta-carotene and
lycopene thermal degradation products on oxidative stability of
soybean oil. J Am Oil Chem Soc 2000 ; 27 : 1153-60.
23 Debal A. Chimie et physico-chimie des tocophérols.
In : Léger C, ed. Vitamine E, Tocophérols et composés
apparentés- Propriétés antioxygènes et rôle biologique – Sources
alimentaires. Paris : Polytechnica, 1992 : 1-21 ;
(Coord.).
24 Perrin JL. Les composés mineurs et les antioxygènes
naturels de l’olive et de son huile. Rev Franç Corps Gras
1992 ; 39 : 25-32.
25 Satue MT, Huang SW, Frankel EN. Effect of
natural antioxidants in virgin olive oil. J Am Oil Chem Soc
1995 ; 72 : 1131-7.
26 Harzallah H, Kiritsakis A. Effet antioxydant des
extraits phénoliques des feuilles et des fruits de l’olivier.
Olivae 1999 ; 77 : 47-9.
27 Thomopoulos CD, Grigoropoulou HP. Rev Fr Corps Gras
1982 ; 29 : 329-31.
28 Gutfinger T. Polyphenols in olive oils. J Am Oil Chem
Soc 1981 ; 58 : 966-8.
29 Chimi H, Sadik A, Le Tutour B, Rahmani M.
Contribution à l’étude comparative des pouvoirs antioxydants dans
l’huile d’olive du tyrosol, de l’hydroxytyrosol, de l’acide
caféique, de l’oleuropéine et du BHT. Rev Franç Corps Gras
1988 ; 35 : 339-44.
30 Goupy J. La méthode des plans d’expériences.
Optimisation du choix des essais et de l’interprétation des
résultats. Paris : Dunod, 1996.
31 COI (Conseil Oléicole International) T.15/NC n°2/Rév.10.
(2001). Norme commerciale applicable à l’huile d’olive et à l’huile
de grignons d’olive, 1-15.
32 NT (Norme Tunisienne enregistrée) 118.08 (1987). Huile
comestible de soja. Spécifications.
33 Sado G, Sado MC. (2000). Les plans d’expériences. De
l’expérimentation à l’assurance qualité. AFNOR, Paris, 123-324.
34 NT 118.22 (1994). Détermination de l’indice de peroxyde
(corps gras d’origines animale et végétale) NT ISO 3960 (1977).
35 NT 118.72 (1994). Détermination de l’absorbance dans
l’ultraviolet (corps gras d’origines animale et végétale) NT ISO
3356 (1989).
36 AOCS (American Oil Chemists Society) Official Method Cd
12b-92 (1993). Oil Stability Index (OSI).
37 NT 118.18 (1994). Détermination de l’acidité de l’huile
(graines oléagineuses) NT ISO 729 (1988).
38 AOCS. Official Methods and Recommended Practices. 4 ed.
Firestone, Champaign, Illinois, 1987.
39 Wolff JP. Manuel d’analyse des corps gras. Paris :
éd. Azoulay, 1968.
40 Cortesi N, Rovellini P, Fedeli E.
Détermination des polyphénols par HPLC à détection UV, IOOC Working
Group 1. 1999.
41 Pocklington WD, Dieffenbacher A. Determination of
tocopherols and tocotrienols in vegetable oils and fats by high
performance liquid chromatography : results of a
collaborative study and the standardized method. Pure Appl Chem
1988 ; 60 : 877-92.
42 Cert A, Alba J, Pérez-Camino MC, et al.
Influence des systèmes d’extraction sur les caractéristiques et les
composés mineurs de l’huile d’olive vierge extra. Olivea
1999 ; 79 : 41-50.
43 Douzane M, Bellal MM. Contribution à la
caractérisation des huiles de quelques variétés de populations
d’olive algériennes : étude de quelques composés mineurs
de la fraction insaponifiable. Olivae 2005 ; 103 :
33-41.
44 Lee S, Kim DH. Effects of beta-carotene on the
stability of soybean oil subject to autoxidation and
photosensitized oxidation. Food Biotechnol 1992 ; 1 :
1-7.
45 Cheftel JC, Cheftel H. Introduction à la biochimie
et à la technologie des aliments. Paris : Tec. et Doc,
Lavoisier, 1992.
46 Kiritsakis A, Dugan LR. Studies in photoxidation of
olive oil. J Am Oil Chem Soc 1985 ; 62 : 892-6.
|
Printable version
Version PDF
