Dans le cadre de ses activités, AGIR travaille en continu sur les innovations alimentaires d’aujourd’hui et de demain. Les travaux scientifiques d’AGIR s’inscrivent dans les enjeux actuels de formulation alimentaire plus saine et dans un esprit résolument « clean label », visant notamment à réduire l’emploi des additifs déclarés sur l’étiquette sans pour autant perdre la fonctionnalité qu’ils apportent. Notre équipe a montré qu’en hydrolysant de manière contrôlée l’huile de colza par des lipases, il est possible de produire de générer des mono- et diglycérides d’acides gras (MDGs) que l’on utilise souvent dans plusieurs produits alimentaires.
Au cours de cette seconde partie d’étude, nous avons étudié l’impact des MDGs produits par lipolyse sur la modulation des points de fusion/cristallisation des huiles modulant ainsi la dureté des corps gras. Nous avons tiré profit de cette caractéristique pour fabriquer ensuite des crèmes glacées uniquement à base d’huile de colza. Découvrons donc les résultats associés.
Détecter les composés issus de la lipolyse
Au cours de la première étude nous avons décrit le principe de la lipolyse (voir notre article à ce sujet ici) et nous avons montré que l’enzyme utilisée (NLS, fournisseur TAKABIO) produisait, à partir de l’huile de colza, des MDGs jusqu’à 2h avant qu’ils ne soient reconsommés ensuite (jusqu’à 24h). Les AGLs en revanche étaient eux, produits continuellement sur toute la durée de la réaction enzymatique.
Ce profil réactionnel est propre à l’enzyme utilisée et dans la mesure où il existe bon nombre de lipases dans le commerce, il convient de pouvoir qualifier et quantifier l’ensemble des produits de réaction. Pour justement travailler sur cet aspect, nous avons donc conservé le substrat constant (huile de colza) et nous avons fait varier la nature de la lipase en jouant sur le côté OGM/non OGM, l’origine (Aspergillus Niger, Rhizopus Oryzae, Rhizomucor Miehei, et Candida Rugosa) et l’activité enzymatique (de 3 500 à 1 000 000 U/g selon les données des fournisseurs). Au final, sept enzymes différentes ont été utilisées pour cette étude (4 ont été publiés). Nous avons conservé la teneur en enzyme constante (2% par rapport au poids total de l’émulsion) et nous avons fonctionné en comparatif via l’utilisation directe de la RMN13C afin d’établir les profils sur toute la durée de l’hydrolyse (Figure 1, consommation des TGs (A) et formation des AGLs (B) et des MDGs (C)). Au final, l’attribution directe des signaux de RMN permet d’établir directement les différents profils cinétiques ; cet outil est donc adapté pour analyser directement les produits de réaction des corps gras.
Figure 1 : Suivi cinétique des hydrolyses de l’huile de colza avec différentes lipases. La forme et la couleur des points renvoient à la nature de l’eznyme utilisée. (A) : consommation des TGs, (B) : Formation des AGLs et (C) : Formation des MDGs. Source : AGIR
On se rend donc bien compte que chaque enzyme a son propre profil réactionnel. Par exemple, l’enzyme RLS consomme tous les TGs rapidement et forme exclusivement que des AGLs alors que la Lilipase consomme modérément les TGs pour former des AGLs et des MDGs à 40 et 30% respectivement.
Modulation des points de fusion
L’utilisation de la stratégie enzymatique dans l’huile de colza génère donc des MDGs et des AGLs. Ces molécules, certes émulsifiantes sont aussi des lipides polaires de faible poids moléculaire qui peuvent venir impacter la texture des corps gras en modulant leur température de cristallisation et de fusion. En utilisant différentes enzymes se démarquant par leur composition après 24h de lipolyse, cela est visible lors de l’entreposage des huiles à 4°C. L’enzyme RLS (exclusivement composée en AGLs) est fortement texturée à 4°C alors que les autres présentent un comportement liquide mais avec des turbidités plus ou moins marquées (Figure 2A).
L’analyse de ces huiles par calorimétrie différentielle à balayage (DSC) permet de montrer clairement ces différences de comportement via la présence de pics exothermiques (cristallisation) ou endothermiques (fusion). L’analyse des huiles de colza (TGs exclusifs) et RLS (AGLs exclusifs) permettent alors d’attribuer sans ambigüité les pics associés à ces molécules (fenêtres en pointillées). Les MDGs quant à eux sont plus complexes à déterminer même si certains sont plus visibles en effectuant la dérivée seconde du signal (Figure 2B). Il est intéressant de noter que sur les TGs et les AGLs, les teneurs en ces molécules déterminées par RMN 13C sont directement corrélées que ce soient aux enthalpies de cristallisation ou de fusion.
Figure 2 : Différences de comportement des huiles obtenues en jouant sur la nature de l’enzyme. Observations et analyses après 24h de lipolyse. (A) : analyse visuelle lors d’un stockage à 4°C ; (B) : analyse par DSC en cristallisation et en fusion (les zones encadrées renvoient à l’attribution des familles de molécules TGs ou AGLs contenus exclusivement dans les huiles associées). Source : AGIR
Application aux crèmes glacées
Ces différences de cristallisation permettent donc d’envisager des applications de type crème glacées où la texture du produit est souvent corrélée à la nature de la matière grasse utilisée et/ou à la quantité de cristaux. Ainsi, les produits ont été fabriquées en remplaçant la totalité de l’huile de colza par les huiles issues des différents traitements avec les enzymes. Les différents produits ont été caractérisés en termes de dureté (Figure 3, gauche) et de vitesse d’écoulement lors de la fonte du produit où l’on suit la masse de liquide cumulée sur 1h d’exposition à température ambiante (Figure 3, droite).
Figure 3 : Caractérisation des crèmes glacées fabriquées avec les huiles hydrolysées provenant des différentes enzymes. A gauche : mesure de la dureté ; à droite : mesure de l’écoulement (bleu : huile de colza non modifiée ; rouge : Lilipase ; gris : Lipopan ; Noir : NLS et violet : RLS). Source : AGIR
Les résultats expriment alors la même tendance à savoir que plus l’huile est riche en AGLs, plus sa température de fusion/cristallisation est élevée et plus elle est texturée à des températures négatives. Cela rend son écoulement plus lent, comparativement à l’huile de colza qui elle, ne présente aucune structuration lors de la congélation.
En conclusion
Ce second travail émanant de la stratégie enzymatique a permis de démontrer que chaque lipase est associée à un profil de réaction. Dans la mesure où la nature des émulsifiants générée est relié à un comportement technologique dans l’aliment, il est nécessaire de bien connaitre la spécificité et la sélectivité des enzymes. L’utilisation de la RMN 13C s’est donc révélée particulièrement utile permettant de pouvoir déterminer avec précision la multiplicité des produits dans l’huile au cours de la lipolyse.
Nous avons aussi pu montrer qu’il y a une corrélation directe entre la quantité de AGLs et MDGs générés avec la modulation du point de fusion/cristallisation de l’huile et la quantité de cristaux. Cela nous a donc permis de pouvoir fabriquer des crèmes glacées où les propriétés des produits (dureté et vitesse de fonte) sont là encore reliés directement à la composition de l’huile post-traitement enzymatique.
Ces seconds résultats démontrent que les MDGs ont non seulement un rôle d’agent anti-rassissant trouvant une utilisation dans la préservation du moelleux mais aussi qu’ils modulent aussi les propriétés des corps gras permettant de trouver une utilité intéressante dans les crèmes glacées.
Si vous souhaitez en savoir plus sur le concept de la lipolyse ou l’utilisation et la maitrise des enzymes au sens large, les résultats détaillés ou les conclusions de cette étude, vous pouvez nous contacter ou bien retrouver la publication dans sa totalité ici.
Source : Monié, A., Habersetzer, T., Sureau, L., David, A., Clemens, K., Malet-Martino, M., Perez, E., Franceschi, S., Balayssac, S. & Delample, M. (2023), Modulation of the crystallization of rapeseed oil using lipases and the impact on ice cream properties. Food Research International, 165, 112473. https://doi.org/10.1016/j.foodres.2023.112473.