ARTICLE
Auteur(s) : Véronique Gibon, José
Vila Ayala, Jeroen Maes, Jan De Kock, Wim
De Greyt
Desmet Ballestra Group, Minervastraat 1, B-1930 Zaventem,
Belgium
L'huile de poisson brute est l'un des ingrédients alimentaires
essentiels des élevages piscicoles. En l'état ou transformée, elle
est également très recherchée pour l'élaboration d'aliments
fonctionnels et produits nutraceutiques (huile de foie de morue,
concentrés d’ω-3…). Sous forme raffinée, elle peut être intégrée
dans différents produits finis, tels que des margarines ou produits
assimilés, offrant ainsi un label nutritionnel supplémentaire.
Les demandes actuelles des consommateurs sont en faveur de
produits de haute qualité ayant des propriétés organoleptiques
accrues et une bonne stabilité oxydative.
Les composés majeurs de l'huile de poisson lui confèrent des
propriétés nutritionnelles de choix. En effet, suivant la source,
le contenu en acides gras polyinsaturé peut atteindre 40 %, parmi
lesquels les ω-3 de type EPA (acide eicosapentaénoïque) et DHA
(acide docosahexaénoïque) (tableau 1).
Ces acides gras sont largement reconnus pour leurs effets
bénéfiques sur la santé humaine (incidence des maladies
cardiovasculaires et des désordres inflammatoires, rôle dans la
croissance et le développement, protection contre le cancer, etc.)
(Dewailly et al., 2001, Kroman et Green, 1980). Par ailleurs,
l'huile de poisson est un vecteur important de vitamines de type
A et D. Ces effets bénéfiques contrastent largement avec
la présence accrue d'agents contaminants liés à la pollution :
métaux lourds et agents polluants organiques persistants (POP), qui
s'accumulent de manière significative dans les tissus adipeux.
L'un des objectifs du raffinage de l'huile de poisson est donc
aussi de réduire au maximum les agents contaminants, tout en
préservant le taux originel d'acides gras ω-3 et en évitant de
dégrader la matière (Maes et al., 2010). Du fait de leur
composition intrinsèque (taux élevé en acides gras polyinsaturés),
l'huile de poisson est en effet particulièrement sujette à la
formation de composés polymériques et oxydés, de constituants
polaires, et présente facilement des problèmes de réversion
olfactive.
Parmi les agents POP, on retrouve des molécules de types
dioxines et furanes. Les polychlorodibenzo-p-dioxines (PCDD)
et les polychlorodibenzo-furanes (PCDF) forment un groupe de
composés organiques polycycliques halogénés qu'il est convenu de
désigner sous le terme générique de dioxines (figure 1). Ayant une
structure chimique très voisine, ces composés présentent un
mécanisme d'action commun qui explique la similitude de leurs
effets toxiques. Ils existent sous formes isomériques
diverses, plus de 75 isomères pour les PCDD et de 135 isomères pour
les PCDF. Au moins sept isomères de dioxine et dix isomères de
furane ont une toxicité significative (exprimée en
pg OMS-TEQ/gr de matière grasse [Organisation mondiale de la
santé — toxicité équivalente]). Les polychlorobiphényles
(PCB) possèdent 209 congénères substitués en positions multiples
sur les noyaux phényles (figure 2). Parmi ceux-ci,
on retrouve le PCB 126 (coplanaire, non substitué en ortho) et le
PCB 114 (mono-ortho substitué) ; plus particulièrement, quatre
congénères coplanaires (et non ortho) et huit congénères
mono-ortho ont une toxicité significative.
En matière d'agents contaminants, la législation européenne
recommande :
- – que les aliments à haut contenu en agents contaminants
ne soient pas mis sur le marché ;
- – que le contenu en agents contaminants soit le
plus bas possible (as low as reasonably achievable) ;
- – que les bonnes pratiques de fabrication soient
respectées de sorte à maintenir le taux de contaminants aussi bas
que possible ;
- – que les limites maximales résiduelles soient fonction
de l'agent contaminant.
Cette législation fait, par ailleurs, une distinction des
produits destinés à l'alimentation animale et ceux destinés à
l'alimentation humaine. En 2002, la Commission européenne fixe un
seuil maximal de 2 et 6 pg OMS-TEQ/gr de PCDD/PCDF dans
l'huile de poisson destinée respectivement à l'alimentation humaine
et animale. Une législation relative au taux maximal de PCDD/PCDF
et de PCB dans l'huile de poisson est établie en 2006 : la valeur
totale ne peut excéder 10 pg OMS-TEQ/gr dans l'huile de
poisson destinée à l'alimentation humaine et 24 pg OMS-TEQ/gr
dans l'huile de poisson destinée à l'alimentation animale (Council
Directive 2001/102/EC, Commission Regulation (EC) n° 199/2006,
Commission Directive 2006/13/EC).
Le raffinage de l'huile de poisson brute est généralement
conduit par voie chimique ; il comprend une étape de
neutralisation, une étape de blanchiment ou décoloration et
une étape de désodorisation. Si nécessaire, la stabilité au
froid peut être augmentée par wintérisation. La neutralisation
et la wintérisation n'ont pas d'action décontaminante sur les
molécules considérées (PCDD/PCDFF et PCB). L'objet du travail que
nous présentons, réalisé sur une huile de foie de morue neutralisée
et blanchie d'origine islandaise, fut d'étudier en détail comment
ces agents contaminants (PCDD/PCDF et PCB) peuvent être éliminés
sélectivement dans les étapes de blanchiment et de
désodorisation.
Description des résultats
Étape de prétraitement
Au niveau du prétraitement, différents types d'agents adsorbants
ont été sélectionnés : un aide filtrant, une poudre de silice,
trois terres de blanchiment et quatre charbons actifs
distincts, chacun dosé à 0,1 et 0,5 % (w/w) (figure 3). Les PCB
coplanaires (non ortho), les PCB mono-ortho ainsi que les dioxines
et furanes (PCDD/PCDFF) ont été analysés dans les huiles traitées
et comparés à l'huile de poisson de référence. Il apparaît
clairement que l'aide filtrant, la poudre de silice et les terres
de blanchiment n'ont pas d'action décontaminante, quelles que
soient les molécules considérées. Par ailleurs, les quatre charbons
actifs testés sont capables, à des degrés différents, de réduire le
taux total de contaminants en dessous de
20 pg OMS-TEQ/gr. L'absorption sur charbon actif
constitue donc le matériel de choix pour prétraiter une huile de
poisson contaminée. Plus de 99 % de PCDD/PCDF et plus de 90 % de
PCB (non-ortho coplanaires) ont pu être éliminés par la plupart des
charbons actifs testés. L'adsorption des PCB mono-ortho est
significativement plus faible (20-54 %). Cette solution peut
aisément être implémentée industriellement (Desmet Ballestra Group,
2010) (figure
4).
Les taux de contaminants résiduels individuels ont été dosés en
fonction de la quantité de charbon actif ajoutée (0 à 2 % de
charbon actif, données non présentées). Les dioxines et
furanes sont facilement éliminés ainsi que les PCB non ortho
coplanaires (non détectés au-delà de 0,2 % de charbon actif). Par
ailleurs, les PCB mono-ortho persistent à plus haut dosage de
charbon actif. En conséquence, la valeur totale en agents
contaminants peut atteindre le seuil toléré par la législation
européenne à partir de 0,1 % en charbon actif pour l'huile de
poisson à usage animal et 0,2 % en charbon actif pour l'huile de
poisson à usage humain.
Le traitement au charbon actif (quel que soit le dosage utilisé)
n'engendre pas d'effet destructeur des acides gras ω-3 de type EPA
et DHA (figure
5). En effet, ces acides gras hautement siccatifs ne sont
réellement thermosensitifs qu'à des températures de traitement
significativement plus élevées (températures de
désodorisation).
Tableau 1 Contenu en acides gras polyinsaturés
de types EPA et DHA dans différentes huiles de poisson.
|
EPA (%)
|
DHA (%)
|
|
Foie de morue
|
9
|
10
|
|
Thon
|
6
|
27
|
|
Menhaden
|
13-16
|
6-9
|
|
Saumon
|
6
|
11
|
|
Hareng
|
4-15
|
2-8
|
Étape de désodorisation
L'efficacité de la désodorisation sur la décontamination a
également été étudiée. Les paramètres opérationnels d'une
désodorisation sont la température, investiguée entre 180 et 220
°C, le vide, investigué entre 1,1 et 4 mbar et la quantité de
vapeur de stripage, dosée entre 1,1 et 4 %. Il apparaît
clairement que la température de désodorisation est un facteur
déterminant de décontamination (figure 6). Pour atteindre
la limite imposée par la réglementation européenne en ce qui
concerne l'alimentation humaine, il est nécessaire de pousser la
température de désodorisation au-delà de 210 °C ; par ailleurs,
pour une utilisation en alimentation animale, le seuil de
décontamination peut être déjà atteint dès 200 °C.
Cependant, il a pu être montré qu'une dégradation significative
des acides gras ω-3 (EPA et DHA) est observée à partir de 200-210
°C (figure
7).
Effets combinés du prétraitement au charbon actif
et de la désodorisation
Il vient d'être démontré qu'un traitement de désodorisation à une
température supérieure à 210 °C est nécessaire pour atteindre
les seuils de décontamination fixés par la réglementation
européenne dans l'huile de poisson pour l'alimentation humaine. Un
traitement de désodorisation à haute température engendre,
malheureusement, un effet destructeur des acides gras ω-3 EPA et
DHA. Une combinaison prétraitement au charbon actif-désodorisation
(à plus basse température) semble donc être une solution plus
adéquate afin de combiner une parfaite décontamination et des
propriétés nutritionnelles préservées.
La décontamination a donc été étudiée en combinant le
prétraitement sur charbon actif et la désodorisation.
Le prétraitement au charbon actif a été étudié dans des
limites de concentration variant entre 0,1 et 0,5 %. Sous haut vide
et à vapeur de stripage constante, des températures de
désodorisation de 180 et 190 °C ont été investiguées (tableau 2).
En termes de décontamination totale (incluant dioxines, furanes
et PCB), il est possible d'atteindre la barre des
10 pgr OMS-TEQ/gr résiduels pour un dosage en charbon
actif de 0,25 % et une température de désodorisation de 180 °C
; dans ces conditions, les quantités résiduelles
(5,27 pgr OMS-TEQ) sont essentiellement dues aux PCB
totaux. En augmentant la quantité de charbon actif à 0,5 %, et en
poussant légèrement la température de désodorisation jusqu’à
190 °C, il est même envisageable de diminuer la contamination
résiduelle (des PCB totaux) à une valeur inférieure à
2,5 pgr OMS-TEQ/gr, tout en conservant intact le taux
d'acide gras ω-3 de type EPA/DHA.
Tableau 2 Contamination (pg OMS-TEQ/gr) et acides
gras ω-3 (%) résiduels après traitement au charbon actif et
désodorisation combinés.
|
Charbon actif (%)
|
Huile de poisson
|
0,1
|
0,1
|
0,25
|
0,25
|
0,5
|
0,5
|
|
Température (°C)
|
180
|
190
|
180
|
190
|
180
|
190
|
|
Pression (mbar)/vapeur (%)
|
1,1/1,1
|
1,1/1,1
|
1,1/1,1
|
1,1/1,1
|
1,1/1,1
|
1,1/1,1
|
|
PCDD/PCDFa
|
6,15
|
0,06
|
0,04
|
< LOD
|
< LOD
|
< LOD
|
< LOD
|
|
Non ortho PCBa
|
27,12
|
6,38
|
4,24
|
1,29
|
1,16
|
0,57
|
0,29
|
|
Mono-ortho PCBa
|
7,95
|
4,96
|
3,10
|
3,98
|
3,18
|
2,83
|
1,99
|
|
Total PCBa
|
35,06
|
11,34
|
7,34
|
5,27
|
4,33
|
3,40
|
2,29
|
|
Contamination totalea
|
41,21
|
11,40
|
7,38
|
5,27
|
4,33
|
3,40
|
2,29
|
|
EPA (%)
|
7,5
|
7,1
|
7,1
|
7,2
|
7,1
|
7,0
|
7,2
|
|
DHA (%)
|
10,5
|
9,9
|
9,9
|
10,1
|
9,9
|
9,7
|
10,1
|
Conclusion
La majorité des agents contaminants sont éliminés lors du
prétraitement au charbon actif ; l'agent filtrant, la silice et les
terres de blanchiment étudiés, ne présentent pas d'effet
décontaminant. Les PCB mono-ortho demeurent cependant moins
enclins à être éliminés par ce prétraitement.
Les températures de désodorisation nécessaires à l'élimination
des agents contaminants demeurent, quant à elles, trop élevées si
cette technologie est utilisée indépendamment (sans
prétraitement).
La combinaison d'un prétraitement au charbon actif et d'une
désodorisation douce constitue l'approche idéale pour décontaminer
efficacement l'huile de poisson. La désodorisation permet de
compléter l'action décontaminante du prétraitement. Cette approche
combinée permet en outre de préserver les qualités nutritionnelles
de l'huile de poisson. D'un point de vue technologique, les
conclusions de ce travail de recherche peuvent se traduire comme
suit :
- – l'intégration dans l'unité de raffinage d'un
prétraitement de type Combiclean (Desmet Ballestra Group, 2010),
par exemple, permet un dosage séparé des terres de blanchiment et
du charbon actif pour une efficacité maximale et une mise à
disposition séparée des effluents ;
- – la conduite de la désodorisation dans une unité de
type Qualistock (Desmet Ballestra Group, 2010), par exemple,
fonctionnant en deux étapes : un temps réduit à haute température
permettant une bonne désacidification et une dégradation minimale
des EPA/DHA (sans dépasser 210 °C) et un temps plus long à
plus basse température (190 °C) pour une poursuite efficace de
la désodorisation.
Remerciements
Les auteurs remercient l'université de Liège et l'université de
Gent pour leur collaboration dans cette étude menée dans le
cadre du projet européen « Visolie ».
Références
[Dewailly et al., 2001] Dewailly E, Blanchet C,
Lemieux S, et al. n-3 Fatty acids and cardiovascular
disease risk factors among the Inuit of Nunavik. Am J Clinical Nutr
2001 ; 74 : 464-73.
[Kroman et Green, 1980] Kroman N, Green A.
Epidemiological studies in the Upernavik district, Greenland.
Incidence of some chronic diseases. Acta Medi Scandinavia
1980 ; 208 : 401-6.
[Council Directive 2001/102/EC] Unanimous. Council Directive
2001/102/EC of 27 November 2001. Official Journal European
Communities 2001 ; 6 : 45-9.
[Commission Regulation (EC) no 199/2006]
Unanimous. Commission Regulation (EC) no 199/2006
of 3 February 2006. Official Journal European Communities
2006 ; 32 : 34-8.
[Commission Directive 2006/13/EC] Unanimous. Commission
Directive 2006/13/EC of 3 February 2006. Official Journal
European Communities 2006 ; 32 : 44-52.
[Maes et al., 2010] Maes J, Vila Ayala J, De
Meulenaer B, et al. Process optimization for the
renoval of environmental contaminants from fish oils. OCL
2010 ; 7 : 81-5.
[Desmet Ballestra Group, 2010] Desmet Ballestra Group. Technical
information 2010.
|
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