Méthodes et analyses servant à mesurer la qualité des oléagineux

Lorsque le Laboratoire de recherches sur les grains effectue des essais qualitatifs sur les oléagineux, il se fonde sur les méthodes mises au point par des organismes rédacteurs de normes reconnus à l'échelle internationale, comme l'Organisation internationale de normalisation (ISO) ou l'American Oil Chemists' Society (AOCS), ou il utilise ces méthodes pour étalonner ses essais.

De nombreux pays acceptent ces méthodes comme procédures de référence pour le règlement des différends commerciaux; elles ont des limites de répétabilité et de reproductibilité bien définies, établies lors d'essais collectifs.

Liste des méthodes et analyses des oléagineux

Composition en acides gras

La composition des acides gras est déterminée par la méthode de l'Organisation internationale denormalisation (ISO) n^o 5508:1990(F), - Corps gras d'origines animale et végétale - Analyse par chromatographie en phase gazeuse des esters méthyliques d'acides gras. On utilise une colonne de 15 mètres (m) sur 0,32 millimètres (mm) enduite d'une couche de 0,25 micromètres (µm) de Supelcowax de 10. Seules les données relatives aux principaux acides gras sont rapportées. Les échantillons peuvent aussi contenir jusqu’à 1 % d’autres acides gras mineurs, qui sont compris dans les calculs.

Les valeurs fonctionnelles et nutritives des différentes huiles végétales dépendent de la nature des divers acides gras qui sont les éléments constitutifs de l'huile (triacylglycérols). Par exemple, l'acide érucique représente environ 50 % des acides gras de l'huile de colza traditionnelle et c'est le produit recherché pour la plupart des applications industrielles de cette huile. Par contre, l'huile de canola a été conçue pour être « exempte » d'acide érucique (C22:1) pour des raisons nutritives. Par définition, l'acide érucique doit représenter moins de 2 % de tous les acides gras de l'huile de canola. À l'avenir, l'expression « huile de canola » servira à désigner une huile dérivée de la graine du genre Brassica dont l'acide érucique constitue moins de 1 % de tous les acides gras. Des ventes récentes aux États-Unis de produits dérivés de l'huile de canola étaient fondées sur la faible teneur en acides gras saturés de cette huile (surtout les acides palmitique et stéarique), sa forte teneur en acides gras monoinsaturé (surtout l'acide oléique) et son bon rapport d'acides gras polyinsaturés (acides linoléique et linolénique). ----- L'indice d'iode indique la quantité totale d'acides gras insaturés dans une huile ainsi que le nombre de grammes d'iode qui se combineront à 100 grammes d'huile. À l'origine, on faisait réellement réagir des échantillons d'huile et d'iode, mais aujourd'hui la plupart des laboratoires calculent l'indice d'iode à partir de la composition en acides gras. Lors d'analyses courantes, l'indice d'iode des graines de lin peut être déterminé par une analyse dans le proche infrarouge. Les graines de lin destinées à la fabrication de peintures et d'encres doivent avoir un indice d'iode élevé (189 ou plus). La fabrication de linoléum requiert un indice légèrement inférieur (d'environ 182). ----- La composition en acides gras dépend principalement de la variété et du milieu de croissance. Il est important de connaître l'effet de l'environnement sur la composition en acides gras du canola afin de choisir la provenance des graines qui serviront à produire des huiles répondant aux spécifications des transformateurs américains en matière d'acides gras saturés. Dans le même ordre d'idées, il est important de savoir quelles régions produisent des indices d'iode propices à la fabrication de la peinture ou à la fabrication du linoléum. ----- La composition en acides gras et l'indice d'iode sont déterminés au moyen d'un processus qui commence par l'extraction d'une portion de l'huile et sa conversion chimique en acides gras individuels (c'est-à-dire, la décomposition des triacylglycérols). Les acides gras sont ensuite convertis en esters méthyliques, composés qui se transforment facilement en gaz. Les différents acides gras sont ensuite séparés et analysés dans un chromatographe en phase gazeuse. La méthode est rapide et précise. Il faut moins de 30 minutes pour analyser un échantillon de graines. On peut obtenir le profil complet des acides gras de 100 échantillons par jour en utilisant des appareils automatisés jour et nuit.

Indice d'iode

L’indice d’iode détermine le degré d’insaturation calculé à partir de la composition des acides gras, en fonction de la méthode no Cd 1c-85 recommandée par l’American Oil Chemists Society (AOCS), mise à jour en 1995 et réapprouvée en 1997, Indice d’iode calculé.

Teneur en acides gras libres

La teneur en acides gras libres est déterminée selon une méthode modifiée de la méthode décrite dans Ke et coll., Analytica Chemica Acta 99:387-391 (1978) et est exprimée en pourcentage d’acide oléique dans l’huile. On utilise l’acide oléique et un poids moléculaire de 282 pour les calculs. Les options d’indicateurs et de réactifs figurent également dans l’ISO no 660 Corps gras d’origines animale et végétale – Détermination de l’indice d’acide et de l’acidité.

Cet essai mesure la proportion d'huile (triacylglycérols) qui s'est décomposée (hydrolysée) suite à l'activité chimique ou microbiologique. Les acides gras libres doivent être éliminés au cours du traitement puisqu'ils réduisent le point de fumée des gras à frire et qu'ils s'oxydent rapidement, ce qui donne un goût rance à l'huile. L'essai mesure directement l'aptitude technologique de l'huile et sert en fait à estimer la quantité d'hydroxyde de sodium requise pour raffiner l'huile. Comme cet essai reflète la qualité des graines, il indique également les dommages et le grade. Les graines de canola de grade supérieur contiennent en général moins de 0,7 % d'acides gras libres quoiqu'il soit arrivé à quelques reprises dans l'Est canadien et en 1989 dans l'Ouest que l'on ait dépassé ce niveau pour des raisons qui restent inexpliquées. En général, les spécifications internationales pour les grades supérieurs prévoient 2 % d'acides gras libres. ------ On mesure les acides gras libres au moyen d'un titrage acide-base de l'huile extraite de la graine pendant la détermination de la teneur en huile. Le procédé est long et les capacités d'extraction analytique restreignent à l8 le nombre d'échantillons qui peuvent être traités en une journée. On est en train de mettre au point des méthodes plus rapides pour estimer les acides gras libres.

Teneur en chlorophylle

La teneur en chlorophylle est déterminée selon la méthode de l'Organisation internationale de normalisation (ISO) no 10519:1997(F), Graines de colza - Détermination de la teneur en chlorophylle - Méthode spectrométrique. Les résultats sont exprimés en milligrammes par kilogramme (mg/kg) de grains.

La chlorophylle est le pigment vert qui se trouve dans tous les végétaux verts; elle est essentielle à la photosynthèse. Les graines oléagineuses immatures contiennent beaucoup de chlorophylle pendant leur développement. Cette chlorophylle est détruite (métabolisée) pendant la maturation de sorte que les graines mûres contiennent très peu de chlorophylle. En raison de la nature indéterminée du processus de floraison et de maturation du canola B. napus, certains lots de graines de canola contiennent d'importantes quantités de chlorophylle. Cela pose des problèmes au traitement puisque la chlorophylle est extraite en même que l'huile, à laquelle elle donne une couleur verte ou brune qui est difficile (et chère) à éliminer. En plus d'avoir une couleur indésirable, les huiles à forte teneur en chlorophylle ont tendance à devenir rances et sont difficiles à hydrogéner pour en faire de la margarine ou du shortening. ------- On estime la teneur en chlorophylle du canola lors de l'attribution du grade par une évaluation visuelle du « pourcentage de graines nettement vertes ». Un niveau d'environ 24 mg/kg de chlorophylle correspond à environ 2 % de graines nettement vertes. Les spécifications commerciales pour les huiles de canola fixent une limite de 25 à 30 mg/kg, ce qui représente de 22 à 24 mg/kg pour les graines. Aux fins de l'analyse, la chlorophylle est extraite de la graine au moyen de solvants appropriés et déterminé par spectroscopie. Cette méthode permet d'analyser environ 50 échantillons par jour. Les instruments d'analyse dans le proche infrarouge peuvent être modifiés pour permettre une détermination rapide de la chlorophylle et augmenter le débit à 200 échantillons par jour.

Teneur en glucosinolates

La teneur en glucosinolates est déterminée selon la méthode de l’Organisation internationale de normalisation (ISO) no 9167-3 : 2007(F), Graines de colza – Dosage des glucosinolates – Partie 3: Méthode spectrométrique pour les glucosinolates totaux par libération de glucose. Les résultats sont les glucosinolates totaux exprimés en micromoles par gramme (µmol/g) en utilisant un taux d’humidité de 8,5 % pour le canola et la matière sèche pour toutes les moutardes.

Les glucosinolates sont des composantes naturelles du canola, du colza et des graines de moutarde. Ces composés se trouvent dans tous les légumes de la famille Brassica (chou, chou de Bruxelles, radis, brocoli, chou-fleur) et sont responsables de la forte odeur et du goût prononcé pour lesquels ces légumes sont recherchés. Les glucosinolates sont aussi des substances toxiques naturelles dont la consommation en grande quantité est associée au goitre et aux maladies du foie. Les graines Brassica comme le colza et la moutarde sont particulièrement riches en glucosinolates. S'il est souhaitable que les graines de moutarde, destinées à être transformées en condiment, aient un taux élevé de glucosinolates, la forte concentration de ces substances dans le tourteau de colza restreint l'utilisation de cette graine comme source de protéines dans les aliments composés pour animaux. En sélectionnant le colza pour en réduire le taux de glucosinolates on a obtenu le canola. Des études nutritionnelles ont montré qu'il est possible d'utiliser beaucoup plus de tourteau de canola que de tourteau de colza dans la composition des aliments pour animaux. ----- Les glucosinolates sont ioniques, c'est-à-dire que ce sont des molécules chargées. Pour en déterminer la teneur, on commence par les extraire de la graine dans de l'eau, puis on utilise la chromatographie par échange d'ions pour les isoler de l'interférence d'autres composés. Ensuite, on les convertit en molécules neutres avec une enzyme, puis on les sépare pour faire une analyse quantitative par chromatographie liquide à haute performance. La définition actuelle du canola nécessite le dosage d'une partie seulement des glucosinolates totaux (les glucosinolates aliphatiques). Les graines de canola contiennent moins de 30 micromoles par gramme de ces composés aliphatiques exprimés en pourcentage de la matière exempte d'huile et en fonction d'une teneur en eau de 8,5 %. La définition actuelle sera modifiée de manière à ce que les graines de canola soient définies comme des graines du genre Brassica qui contiennent moins de 18 micromoles par gramme de glucosinolates totaux dans une graine entière dont la teneur en eau est de 8,5 %. Cela permettra d'utiliser d'autres méthodes plus rapides et moins coûteuses pour déterminer les glucosinolates totaux. On peut également déterminer le niveau de glucosinolates par une analyse dans le proche infrarouge. ----- Les niveaux de glucosinolates dépendent beaucoup du milieu : la graine récoltée peut contenir trois fois plus de glucosinolates que la graine semée. Il est important de surveiller de près le taux de cette substance afin de déterminer si les caractéristiques du canola sont respectées.

Teneur en huile

La teneur en huile est déterminée par résonance magnétique nucléaire (RMN) selon la méthode de l’Organisation internationale de normalisation (ISO) n° 10565:1992(F) Graines oléagineuses - Détermination simultanée de la teneur en huile et en eau - Méthode par spectrométrie par résonance magnétique nucléaire pulsée. Les résultats ont été obtenus à l’aide d’un analyseur de résonance magnétique nucléaire de modèle Bruker NMS 110 Minispec calibré avec les échantillons d’oléagineux extraits d’éther de pétrole pertinents. Les résultats sont exprimés en pourcentage, calculés selon le taux d’humidité précisé. Pour le canola, le taux d’humidité est de 8,5 %; pour le lin, le solin, le soja et toutes les moutardes, la teneur en protéines est calculée selon la matière sèche. ------ L’appareil RMN est calibré avec des échantillons d’oléagineux extraits d’ éther de pétrole selon la méthode internationale officielle de la Fédération des associations d’huiles, graines et graisses (FOSFA) « Graines oléagineuses-Détermination de la teneur en huile-Extraction de solvent (Méthode de référence) » telle que décrite dans F.O.S.F.A. International, Manuel technique, Partie deux, Méthodes contractuelles normalisées, pp. 64-71, Fédération des associations d’huiles, graines et graisses, Londres, 2005.

La teneur en huile se définit comme la quantité maximale de matière (lipides) qui peut être extraite de la graine au moyen de solvants spécifiques (habituellement de l'hexane ou de l'éther de pétrole). L'essai permet d'estimer la quantité d'huile qui pourrait être extraite par trituration industrielle dans des conditions optimales. On estime que les systèmes commerciaux d'extraction par solvants ou par pré-pression et solvants peuvent récupérer de 97 à 99 % de la teneur en huile déterminée par les analyses. La trituration directe (à froid) permet en général d'extraire de 90 à 92 % de l'huile. La qualité de l'huile extraite en laboratoire diffère grandement de la qualité de l'huile extraite par les procédés industriels. En général, l'huile extraite lors des analyses est composée d'environ 99 % de molécules de triacylglycérol (le produit final que l'on souhaite obtenir) et elle est sans couleur. Le prétraitement de la graine, dont le but est de rehausser l'efficacité de l'extraction industrielle, donne une huile brute très colorée qui contient environ 96 % des molécules de triacylglycérol recherchées. Les matières et la couleur indésirables sont éliminées par le raffinage et le blanchiment. ---- La teneur en huile se mesure directement en broyant la graine et en extrayant l'huile dans un extracteur en continu. Les méthodes officielles prévoient des périodes d'extraction de 1 à 3 heures suivies de nouvelles périodes de broyage et d'extraction, jusqu'à ce que toute l'huile ait été extraite. L'analyse dure au total de 6 à 8 heures par échantillon pour un maximum de 18 échantillons par jour. Il est possible d'analyser la teneur en huile indirectement soit par spectrométrie par résonance magnétique nucléaire (NMR) ou par spectroscopie de réflexion dans le proche infrarouge (NIRS) . La technique NMR mesure l'énergie de résonance absorbée par les atomes d'hydrogène dans la phase liquide de l'échantillon alors que la NIRS mesure l'énergie du proche infrarouge (1 100 à 2 500 nm) absorbée par l'échantillon. Le débit augmente à environ 100 échantillons par jour pour la NMR et à 200 par jour pour la NIRS. Bien que la NIRS ne donne pas des résultats aussi précis que les méthodes d'extraction, la technique NMR est très exacte et précise lorsque les résultats sont soigneusement étalonnés. ----- La teneur en huile du canola s'exprime en fonction d'une teneur en eau de 8,5 %. Cette convention a été adoptée en 1970 à la demande du secteur des oléagineux qui voulait pouvoir comparer les résultats de nos enquêtes et les spécifications du commerce international qui sont exprimées en fonction d'une teneur en eau telle quelle. Les contrats commerciaux canadiens précisent en général une teneur en huile minimale de 40 % pour le canola. On a choisi 8,5 % comme teneur en eau moyenne pour le colza canadien bien que les teneurs en eau moyennes du canola exporté ces dernières années se situent entre 7 et 8 %. Pour ce qui est des graines de lin et du soja, la teneur en huile s'exprime en pourcentage de la matière sèche quoique les spécifications commerciales précisent habituellement une teneur en eau telle quelle.

Teneur en protéines

La teneur en protéines est déterminée selon la méthode officielle n° Ba4e-93 de l’AOCS, mise à jour en 1995 et réapprouvée en 1997, Méthode de combustion pour déterminer la protéine brute. Les résultats sont exprimés en pourcentage, N x 6,25, calculé selon un taux d’humidité précisé. Pour le canola, le taux d’humidité est de 8,5 %; pour le lin, le solin, le soja et toutes les moutardes, la teneur en protéines est calculée selon la matière sèche.