I. Etude Bibliographique
1. Oxydation des lipides
1.7. Méthodes de suivi des produits d’oxydation
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28 Tableau I.1. Principales méthodes usuelles de caractérisation de l’oxydation des huiles.
Composé
détecté Principe de mesure
Réactifs
Perte des AGPI Analyse par chromatographie en phase gazeuse pour déterminer la composition en acides gras Indice d’iode pour mesurer le nombre des insaturations des acides gras
Absorption d’oxygène
Mesure de l’augmentation du poids gagné par la fixation de l’oxygène sur les acides gras
Mesure de la réduction de la pression de l’oxygène par chromatographie en phase gazeuse couplée à l’espace de tête Technique de détection électrochimique
Produits primaires de
l’oxydation
Hydroperoxydes
Titration iodométrique (indice de perxoxyde)
Mesure de l’oxydation des ions ferreux en ions ferriques en présence du thiocyanate d’ammonium ou du xylénol orange Mesure basée sur la réaction stœchiométrique du tri-phénylphosphine (TPP) avec les hydroperoxydes et mesure de la bande d’absorption par spectroscopie infrarouge à transformée de Fourier
Détection des produits chemiluminescents générés par la réaction des hydroperoxydes avec le luminol et le dichlorofluorescéine
Détection de hydroperoxydes spécifiques par chromatographie en phase gazeuse ou en phase liquide Diènes et triènes
conjugués Mesure de l’absorption à 233 et 268 nm respectivement
Radicaux libres Mesure de la résonance paramagnétique électronique : absorption de l’énergie microonde par un échantillon placé dans un champs magnétique varié
29 Tableau I.1. Principales méthodes usuelles de caractérisation de l’oxydation des huiles (suite).
Composé détecté Principe de mesure
Produits secondaires
de l’oxydation
Aldéhydes Réaction colorée entre p-Méthoxyaniline et les composés aldéhydiques (principalement 2-alkénals et 2,4-alkadiénals) (indice de para-anisidine)
Détermination des substances réagissant
avec l’acide thiobarbiturique)
Réaction colorée de produits d’oxydation avec l’acide thiobarbiturique (malonaldéhyde, alkénals et alkadiénals)
Acides organiques volatils
Formation d’acides à courte chaîne (acides formique et acétique) mesurée par la détermination de l’Indice de stabilité de l’huile
Composés carbonylés totaux
Réaction colorée entre les composés carbonylés (aldéhydes et cétones) et le 2,4-dinitrophénylhydrazone pour donner les hydrazones analysés par spectrophotométrie
Composés carbonylés
volatils Séparation et identification des aldéhydes à courte chaîne par chromatographie couplée à l’espace de tête Hydrocarbures Chromatographie en phase gazeuse pour les hydrocarbures à courte chaîne (C1-C5)
Produits primaires et
secondaires de l’oxydation
Indice d’oxydation
totale Totox Totox= 2 Ip + IpA
Résonance
magnétique nucléaire Changement de l’environnement moléculaire du proton (1H) ou du carbone (13C)
30 1.7.2. Méthodes thermiques
Les analyses chimiques de l’oxydation lipidique sont souvent basées sur l’utilisation de solvants qui peuvent être nocifs pour la santé et qui nécessitent un recyclage spécifique compte-tenu des contraintes environnementales. De plus, ces techniques sont souvent longues à mettre en œuvre si elles ne sont pas automatisées. Citons l’exemple de la mesure des produits primaires d’oxydation comme l’indice de peroxyde ou la concentration en diènes conjugués classiquement utilisée pour caractériser les stades précoces de l’oxydation. Ces déterminations utilisent, respectivement, du chloroforme et de l’hexane. Les analyses physiques pour mesurer l’oxydation des lipides nécessitent souvent l’utilisation d’appareillages à coût élevé (spectroscopie par résonance magnétique nucléaire, spectroscopie infra rouge,..). Néanmoins, plusieurs études reportent l’utilisation de techniques thermo-analytiques pour déterminer l’état d’oxydation des huiles. En effet, l’oxydation implique un nombre de transitions exothermiques. La calorimétrie à balayage différentiel (DSC) est parmi les techniques thermiques qui peuvent être utilisées dans l’étude de l’oxydation lipidique.
1.7.2.1. Principe de la DSC
La DSC est basée sur la mesure de la différence de température (ΔT) qui s’établit entre le matériau qui réagit (l’échantillon) et le matériau inerte (la référence). En effet, lorsqu’un système subit une réaction de transformation sous l’effet d’un programme de chauffage ou de refroidissement, sa température évolue différemment de celle d’un matériau inerte à la chaleur.
La différence de température (ΔT) est proportionnelle à la chaleur échangée au cours de la réaction :
𝑄 = 𝑚𝐶𝑝 ΔT (I.20)
Avec Q la quantité de chaleur échangée (J) ; ΔT la différence de température (K) et Cp la capacité thermique massique (J.K-1.g-1).
31 1.7.2.2. Avantages de l’utilisation de la DSC dans l’étude de l’oxydation des
lipides
La DSC permet le suivi en temps réel de l’oxydation et dans des conditions accélérées.
Elle peut être utilisée en conditions isothermes et non isothermes, dans des conditions d’auto- oxydation ou de thermo-oxydation, en se basant sur le caractère exothermique des réactions d’oxydation (Cross, 1969 ; Kowalski et al., 1997 ; Tan et Man, 2002 ; Vittadini et al., 2003).
La DSC est une méthode sensible, qui permet, en utilisant une petite masse d’huile, la mesure directe du flux de chaleur dégagé par la réaction chimique sans avoir besoin de préparation de l’échantillon de l’huile. La procédure expérimentale est simple et le temps d’analyse peut être réduit en cas d’application de températures élevées. D’après Hassel et al. (1976), les échantillons d’huile qui nécessitent 14 jours par la méthode AOM (active oxygen method), pourraient être étudiés en moins de 4 heures par DSC. De plus, l’utilisation de la DSC en mode non-isotherme permet la mesure des paramètres cinétiques de la loi d’Arrhenius tels que l'énergie d'activation, le facteur pré-exponentiel et la constante de vitesse de la réaction.
La DSC a été utilisée pour caractériser la stabilité oxydative des acides gras libres (Litwinienko et al., 1999 ; Ulkowski et al., 2005), de la lécithine (Ulkowski et al., 2005), d’huiles végétales pures (Kasprzycka-Guttman et al., 1995 ; Šimon et Kolman, 2001 ; Tan et al., 2002 ; Vecchio et al., 2009) ou en mélange (Thurgood et al., 2007). Elle a montré de bonnes corrélations avec les analyses chimiques (Cross, 1969 ; Kowalski et al., 1997 ; Tan et al., 2002 ; Vittadini et al., 2003) et avec l’indice de stabilité oxydative OSI mesuré par la méthode Rancimat (Tan et al., 2002 ; Arain et al., 2009 ; Pardauil et al., 2011).
Néanmoins, les appareillages de DSC actuellement disponibles sur le marché présentent des inconvénients : un investissement matériel avec un coût élevé et une utilisation pouvant être limitée par la capacité du volume de la cellule d'échantillonnage. De plus, si les dispositifs de DSC actuels permettent le contrôle de paramètres ayant une influence sur l’oxydation lipidique tels que la pression d'oxygène (Lopez-Beceiro et al., 2011 ; Ciemniewska- Zytkiewicz et al., 2014), ils ne permettent pas de jouer sur le rapport surface/volume de l'échantillon. Enfin, la plupart des DSC disponibles sur le marché ne sont pas capables de mesurer avec précision et sans dérive de la ligne de base des flux de l’ordre de quelques dizaines de microwatts (ordre de grandeur des puissances mises en œuvre dans les réactions d’oxydation).
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