Les matières grasses formulées et composites sont largement utilisées dans l’industrie alimentaire, des produits de boulangerie et de pâtisserie aux plats préparés et aux alternatives aux produits laitiers. Leur utilisation croissante répond à des besoins fonctionnels tels que l’ajustement des profils de fusion, le remplacement des matières grasses partiellement hydrogénées, l’optimisation de la composition nutritionnelle ou encore la maîtrise des coûts des matières premières. Cependant, derrière cette polyvalence se cache un défi technique majeur : l’instabilité oxydative.
Comment la composition des matières grasses et les mélanges d’huiles influencent l’oxydation lipidique
Le comportement oxydatif d’une huile dépend principalement de sa composition en acides gras, en particulier de son degré d’insaturation. La présence de doubles liaisons crée des sites sensibles à l’attaque des espèces réactives de l’oxygène, déclenchant ainsi la cascade d’oxydation. Les acides gras saturés (SFA) ne possèdent aucune double liaison ; les acides gras mono-insaturés (MUFA) en possèdent une ; les acides gras polyinsaturés (PUFA) en possèdent deux ou davantage.
Les recherches montrent de manière constante que plus le nombre de doubles liaisons est élevé, plus l’oxydation lipidique est rapide: les PUFA s’oxydent beaucoup plus facilement que les MUFA, qui s’oxydent eux-mêmes plus rapidement que les SFA. Toutefois, la stabilité réelle des aliments et des huiles dépend non seulement de ce degré d’insaturation, mais aussi de la présence d’antioxydants, des procédés de transformation, de la température et des conditions de stockage.
Le mélange d’huiles permet de formuler des compositions qui concilient qualité nutritionnelle et amélioration de la stabilité physicochimique, sans avoir recours à une modification chimique. Lorsque plusieurs huiles sont mélangées, le mélange obtenu présente un profil combiné en acides gras. Cette approche peut améliorer la stabilité oxydative des huiles riches en PUFA en réduisant leur concentration globale par effet de dilution. Au-delà de la composition en acides gras, la teneur naturelle en antioxydants de chaque huile joue un rôle déterminant. La plupart des huiles végétales contiennent naturellement des tocophérols ainsi que d’autres composés mineurs qui leur confèrent une protection intrinsèque. Cependant, les procédés de raffinage éliminent souvent une partie de ces composés protecteurs, rendant l’huile plus vulnérable à l’oxydation.
Produits primaires et secondaires de l’oxydation dans les systèmes lipidiques complexes
Dans les huiles d’origine unique, la cinétique de l’oxydation lipidique est relativement prévisible et bien caractérisée. En revanche, dans les systèmes de matières grasses formulées, le phénomène devient beaucoup plus complexe. La coexistence de plusieurs fractions lipidiques présentant des profils d’acides gras, des niveaux d’insaturation et des teneurs en antioxydants endogènes différents signifie que l’oxydation ne se produit pas de manière homogène dans l’ensemble du système. Les fractions les plus insaturées s’oxydent plus rapidement, générant des hydroperoxydes qui peuvent ensuite agir comme prooxydants vis-à-vis des composants les plus stables.
Les produits secondaires de l’oxydation constituent un autre défi propre aux formulations complexes. Ces composés, principalement des aldéhydes, peuvent réagir avec les groupes amines primaires des protéines, influençant ainsi la texture et les propriétés fonctionnelles du produit, tout en favorisant la formation de composés bruns issus de la réaction de Maillard. Dans les matrices alimentaires composites, où les lipides interagissent avec des protéines, des amidons ou des matériaux d’encapsulation, ces réactions peuvent compromettre la saveur, l’intégrité structurelle, la stabilité de la couleur ainsi que les performances des ingrédients fonctionnels.
Les défis de la stabilité oxydative dans les systèmes de matières grasses formulées et composites
Les systèmes de matières grasses formulées présentent des défis de stabilité bien différents de ceux des huiles individuelles. Leur complexité résulte de l’association de plusieurs sources lipidiques aux compositions hétérogènes. Lorsqu’une huile raffinée riche en PUFA est mélangée à une matière grasse plus saturée, le système obtenu peut contenir des zones fortement enrichies en acides gras polyinsaturés au sein d’une matrice plus stable, ce qui favorise une oxydation localisée.
Les principaux facteurs qui déterminent l’utilisation des matières grasses interestérifiées et formulées comprennent la composition en acides gras, les caractéristiques physicochimiques, la stabilité oxydative et l’acceptabilité par les consommateurs. En pratique, trouver le juste équilibre entre les performances fonctionnelles et la stabilité oxydative exige une optimisation simultanée de tous ces paramètres, un défi qui devient encore plus complexe lorsque s’ajoutent des exigences telles que le clean label ou l’absence d’OGM.
La perte des antioxydants naturels au cours des opérations de raffinage et de transformation constitue un facteur critique. Les huiles utilisées dans les matières grasses formulées sont généralement raffinées afin d’améliorer leur couleur, leur saveur et leur durée de conservation. Toutefois, ce procédé élimine les tocophérols et les polyphénols naturellement présents, qui assureraient autrement une protection contre l’oxydation. Il en résulte un système lipidique présentant une charge oxydative élevée et une capacité de protection intrinsèque limitée, particulièrement sensible à la dégradation lors du stockage ou des traitements thermiques.
Par ailleurs, l’état physique de la matière grasse influence également la cinétique de l’oxydation. La mobilité des lipides augmente à mesure que la teneur en matière grasse solide diminue, ce qui a un impact direct sur la vitesse d’oxydation dans les systèmes alimentaires. Dans les produits où la cristallisation des matières grasses est partielle ou variable, la transition entre les phases solide et liquide peut accélérer l’oxydation des fractions lipidiques les plus insaturées [1].
Stratégies de stabilisation des mélanges d’huiles : de la conception de la formulation aux antioxydants naturels
Du point de vue de la formulation, le mélange d’huiles aux profils complémentaires permet d’améliorer la stabilité physicochimique sans recourir à une modification chimique. De même, l’optimisation du rapport entre les différents homologues de tocophérols présents dans le mélange peut avoir un impact mesurable.
Lorsque la formulation seule ne suffit pas, l’ajout d’antioxydants naturels devient indispensable. Les tocophérols naturels figurent parmi les solutions les plus efficaces sur le plan technique et conformes aux exigences réglementaires. Ils préviennent l’oxydation des lipides en interrompant les réactions en chaîne des radicaux libres grâce au don d’un atome d’hydrogène à un radical hydroperoxyde, formant ainsi un radical tocophéryle relativement stable qui ne propage pas la réaction. Leur nature lipophile garantit une répartition homogène dans la phase grasse, tandis que leur neutralité sensorielle aux doses fonctionnelles n’altère ni la couleur, ni le goût, ni l’arôme du produit final.
La gamme Tocobiol® de Btsa propose un portefeuille complet de systèmes antioxydants à base de tocophérols naturels, spécialement développés pour protéger les aliments, prolonger leur durée de conservation et préserver leur fraîcheur ainsi que leurs qualités sensorielles. Ce portefeuille de solutions naturelles destinées aux applications alimentaires s’est récemment enrichi de deux nouvelles solutions d’origine végétale: Tocobiol® Rosemary, issu d’extrait de feuilles de romarin, et Tocobiol® Green Tea, obtenu à partir d’extrait de thé vert et riche en polyphénols et en catéchines.
Forte de plus de 30 ans d’expertise dans le domaine des antioxydants naturels, Btsa accompagne les fabricants en proposant une gamme élargie de solutions de stabilisation naturelle, adaptées aux défis spécifiques de l’oxydation de chaque système lipidique.
Sources
[1] Vu TP, Gumus-Bonacina CE, Corradini MG, He L, McClements DJ, Decker EA. Role of Solid Fat Content in Oxidative Stability of Low-Moisture Cracker Systems. Antioxidants (Basel). 2022 Oct 28;11(11):2139. doi: 10.3390/antiox11112139.