Evolution des caractéristiques chimiques de l

Revue Ezzaitouna 5 (1 et 2), 1999
EVOLUTION DES CARACTERISTIQUES CHIMIQUES DE
L’HUILE AU COURS DE LA MATURATION DES OLIVES
N.GRATI KAMMOUN, M. KHLIF, M. AYADI, H. REKIK, B. REKIK et M.T. HAMDI*
Résumé
L’optimisation de la qualité de l’huile passe nécessairement par une
détermination judicieuse de la période de cueillette que les facteurs mis en
jeu rendent difficile.
Dans le but de déterminer l’impact du processus de maturation des
olives sur cette qualité, nous avons suivi l’évolution des caractéristiques
physico-chimiques de l’huile de quatre variétés tunisiennes, à savoir la
Chemlali de Sfax, la Zarrazi, la Zalmati et la Chemlali de Zarzis.
Les résultats obtenus montrent que le stade de maturité des olives
influe sur la composition chimique de l’huile. En effet, les teneurs en
pigments (chlorophylles et carotènes) et en polyphénols diminuent au cours
du temps. Par ailleurs, l’analyse qualitative des polyphénols montre que le
taux du tyrosol et de l’acide 3.4-dihydroxy-phényl-acétique augmentent au
cours de la maturation, l’hydroxy-tyrosol reste quasiment stable, alors que
l’acide p-coumarique diminue.
L’analyse de la composition acidique montre que les taux des acides
palmitique et oléique diminuent au cours de la maturation ; en revanche,
celui de l’acide linoléique augmente.
La structure triglycéridique des huiles suit l’évolution de leur
composition acidique. En effet, la teneur en espèces triacylglycérols OOO,
POO et OOLn chute au cours de la maturation, alors que celles en LLL, OLL
et OOL augmentent.
Mots clés : huile d’olive, maturation, polyphénols, chlorophylles, caroténoïdes,
triacylglycérols, caractéristiques chimiques.
-------------------------------------------------------------------------------------------Abstract
The optimisation of oil quality is necessarily dependent on olive maturity.
So to determine the effect of this process, we have followed the evolution of
the chemical oil characteristics of four Tunisian varieties (namely Chemlali of
Sfax, Zarrazi, Zalmati and Chemchali of Zarzis), from becoming colouring up
to harvest.
-------------------------------------------------------------------------------------------* Institut de l’Olivier BP 1087
3000 Sfax
The results of different analyses show that :
30
- pigments and polyphenols content, p-coumaric acid and palmitic acid
decrease,
- tyrosol, 3, 4-dihydroxyphenil-acetic acid, linoleic acid increase,
- hydroxy-tyrosol is left stable,
- triglyceridic structures follow the evolution of fatty acid composition.
Then, the percentage of triacylglycerols in OOO, POO and OOLn decreases
with olive maturity evolution, while that of LLL, OLL and OOL increases.
Key words : olive oil, maturity process, polyphenols, triacylglycerols.
-------------------------------------------------------------------------------------------I. Introduction
Extraite par des moyens mécaniques, l’huile d’olive garde son
patrimoine naturel en vitamines, acides essentiels et autres constituants
naturels importants pour l’alimentation humaine. En effet, elle doit ses
caractéristiques et sa valeur à sa richesse en acide oléique et en composés
mineurs (Jacotot, 1994).
La qualité de l’huile d’olive est déterminée par ses caractéristiques
chimiques et organoleptiques. La nature et les taux en composés mineurs
naturels de l’huile dépendent d’un ensemble de facteurs intrinsèques et
extrinsèques.
La qualité de l’huile varie en fonction du stade de maturation au
moment de la cueillette des olives. En effet, la maturité est un critère
variétal dont l’évolution dépend d’un ensemble de facteurs. Le degré de
maturité affecte la teneur en composants volatils qui confèrent à l’huile ses
caractéristiques sensorielles particulières, sa teneur en composés mineurs,
sa composition acidique, essentiellement les acides palmitique, oléique et
linoléique. C’est ainsi que les fruits récoltés précocement donnent une huile
de très bonne qualité et très fruitée, ayant un faible degré d’acidité et une
couleur vert-franc. Par contre, l’huile obtenue à partir d’olives récoltées à
une date plus tardive a une acidité légèrement plus élevée, présente une
couleur jaune-paille, n’est pas fruitée mais plutôt douce et parfois elle a un
goût sec ou même de moisi.
L’aspect qualité est essentiel pour permettre à l’huile d’olive de
rivaliser autres huiles végétales et de s’imposer sur le marché mondial des
lipides végétaux.
Les caractéristiques qualitatives de l’huile d’olive dérivent de
l’action concomitante des facteurs agronomiques et technologiques
employés au cours des différentes opérations que subissent les olives, de
l’arbre jusqu’à l’obtention de l’huile (Khlif et Rekik, 1996 ;
Di Giovacchino, 1996).
Par ailleurs, des recherches récentes (Cimato, 1990 ; Khlif et al.,
1996 ; Garcia et al. 1996 ; Grati-Kammoun et al., 1997, 1999, ; Ryan et al.,
31
1998) ont montré que la qualité de l’huile dépend fondamentalement de
l’interaction cultivar-environnement et plus particulièrement du degré de
maturité des olives. Des changements physiologiques, liés directement à
l’âge du fruit, se produisent lorsqu’il mûrit et modifient la qualité de l’huile
(Montedoro et al., 1978 ; Marzouk et Chérif, 1981 ; Ben Salah et al., 1986).
II. Matériels et Méthodes
Les variétés étudiées sont localisées au domaine de “ Ettaous ”
(appartenant à l’Institut de l’Olivier), sis route de Kairouan, pour la
Chemlali de Sfax et à l’Agro-Combinat “ Chammeckh ”, dans la région de
Zarzis, pour les variétés Chemlali de Zarzis, Zalmati et Zarrazi.
L’échantillon comporte trois arbres pour chaque variété. Deux
kilogrammes d’olive sont prélevés tous les quinze jours, sur les quatre
orientations ainsi qu’à l’intérieur de chaque arbre, et ce au cours de la
maturation allant de la première semaine d’octobre à la troisième semaine
de février.
Les huiles sont extraites au laboratoire à l’aide d’un oléodoseur.
Toutes les analyses ont été réalisées conformément à la norme du
C.O.I (1997) selon les méthodes préconisées par Wolff (1968) et l’U.I.C.P.A.
(1979).
A. Analyses des acides gras
La connaissance de la composition en acides gras de l’huile d’olive
est une analyse importante dans la détermination de sa qualité. La méthode
de choix est la chromatographie en phase gazeuse après transformation des
acides gras en esters méthyliques (Mariani et Fedeli, 1993).
L’analyse des esters méthyliques des acides gras est effectuée par
chromatographie en phase gazeuse (C.P.G) à l’aide d’un chromatographe
UNICAM 610, muni d’un détecteur (FID) et dont les caractéristiques de la
colonne et les conditions d’analyses sont les suivantes :
1. Caractéristiques de la colonne
- colonne : capillaire
- longueur : 15 m
- diamètre : 0.25 mm
- phase stationnaire polaire : 50% cyanopropylméthyl-50%
phénylméthyl-polysiloxane
- support : DB 225
- épaisseur du film : 0.15µm.
2. Conditions d’analyse
- température de la colonne : 180°C
32
- température de l’injecteur : 220°C
- température du détecteur : 250°C
- Gaz vecteur : azote
- pressions : Azote : 0.6 bar, Air : 1.5 bar, Hydrogène : 0.8 bar.
B. Détermination des polyphénols
L’huile d’olive vierge est la seule huile végétale qui contient des
quantités appréciables de substances phénoliques naturelles. L’extraction
des polyphénols totaux est réalisée selon la méthode de Folin-Denis en
utilisant le réactif de Folin-Ciocalteu. Leur détermination est effectuée
grâce à un spectrophotomètre Shumadzu U.V.-1601 P.C., à la longueur
d’onde de 727 nm.
L’analyse qualitative des polyphénols est réalisée par
chromatographie en phase liquide à haute performance (HPLC) sur une
colonne C18 à l’aide d’un chromatographe Jasco PU-980, selon la méthode
décrite par Chimi et al.(1990).
C. L’analyse des triacylglycérols est réalisée par HPLC à l’aide d’un
détecteur U.V. à la longueur d’onde de 210 nm (Mordret, 1992).
D. Détermination des teneurs en pigments
Les composés mineurs de la partie insaponifiable de l’huile d’olive
sont constitués de plusieurs éléments, présentant une grande importance du
point de vue de la qualité de l’huile, notamment, les substances colorantes
et odorantes (Roncero et Janer, 1975).
Les chlorophylles sont présentes en grandes quantités dans les huiles
d’olive. Cette richesse se traduit par la dominance de la coloration verte de
ces huiles.
Les carotènes absorbent la lumière entre 240 et 480 nm, tandis que
les chlorophylles l’absorbent entre 630 et 710 nm.
Les teneurs des huiles en carotènes et en chlorophylles sont obtenues
par spectrophotométrie selon les méthodes décrites par Wolff (1968).
E. Etude de la rhéologie
Elle est réalisée dans le but de suivre l’évolution de la figeabilité des
huiles (solidification à basses températures) en fonction du stade de
maturité des olives.
La méthode préconisée consiste à soumettre les échantillons d’huile
à des températures de plus en plus basses et à déterminer le degré de leur
solidification.
Pour cela, on remplit de chaque type d’huile, les 2/3 d’un tube à
hémolyse. Les tubes sont soumis à des températures qui varient entre 18 et
0° C avec une cadence de réduction de 22°. Le contrôle du comportement
33
des huiles et la mesure de la fraction solidifiée sont effectués toutes les
24 heures.
III. Résultats et discussions
Les analyses effectuées sur certains paramètres qui déterminent
l’évolution des caractéristiques physico-chimiques de l’huile au cours de la
maturation des olives, du début de la véraison jusqu’à la récolte, ont donné
les résultats détaillés ci-après.
A. L’acidité
L’acidité est le pourcentage d’acides gras libérés par l’hydrolyse des
chaînes de triacylglycérols. Cette libération évolue progressivement avec
l’accumulation des lipides et l’intégration de leurs acides gras constitutifs
au cours de la maturation des olives.
Les résultats des analyses effectuées sur les huiles d’olive des
variétés étudiées (Chemlali, Zalmati et Zarrazi) prélevées à différents stades
de maturité ne nous ont pas permis d’établir d’une façon claire la relation
entre l’acidité et le processus de maturation. Cependant, nous avons
constaté que l’acidité a légèrement augmenté à partir de la première
semaine de janvier surtout pour les variétés Zarrazi, Zalmati et Chemlali de
Zarzis (fig. 1). Ben Salah et al (1986) ont fait remarquer que les acides gras
libres des huiles d’olive récoltée à la mi-mars augmentent d’une façon
considérable suite à une action lipasique au cours de la surmaturation.
%
CS
CJ
0 ,6
0 ,5
0 ,4
0 ,3
0 ,2
0 ,1
0
Zar
.n
ov
.
ss
em
.n
ov
1
.
se
m
.d
ec
3
.
se
m
.d
ec
1
.
se
m
.j
an
v.
3
se
m
.j
an
v.
1s
em
.f
év
.
3
se
m
.f
év
.
3
se
m
.o
ct.
1
se
m
.o
ct.
époque
3
se
m
1
Zal
Fig. 1 : Evolution de l’acidité des huiles au cours de la maturité des olives.
CS : Chemlali Sfax ; CJ : Chemlali Zarzis ; Zal : Zalmati Zarzis . 1 sem. oct.
première semaine du mois d’octobre ; 3 sem. oct. troisième semaine d’octobre et
ainsi de suite.
B. La teneur en pigments
1. Les chlorophylles
34
L’huile d’olive contient des quantités assez importantes de
chlorophylles qui sont responsables de la dominance de la coloration verte.
Les chlorophylles sont liées aux phénomènes oxydatifs par leurs
actions catalytiques, prooxydantes en présence de la lumière et antioxydantes à l’obscurité. Elles sont transformées, dégradées ou
complètement détruites (Ranelli, 1981). En effet, le suivi de l’évolution de
la teneur de l’huile en chlorophylles au cours de la maturation des olives
montre une diminution progressive de ces pigments. Nous avons constaté
que les huiles obtenues à partir d’olives récoltées précocement contiennent
des quantités appréciables de chlorophylles (fig. 2). Cependant, les teneurs
de ces dernières diminuent considérablement au cours de la maturation
jusqu’à s’annuler dans les olives complètement mûres. Ces résultats sont en
complète concordance avec ceux d’autres travaux (Grati Kammoun et al.,
1997, 1999 ; Rahmani et Csallany, 1991).
La présence des chlorophylles est inévitable dans les huiles d’olive
vierge, leur élimination affecterait la qualité de l’huile telle qu’elle est
perçue par les consommateurs.
12ppm
CS
CJ
zal
zar
10
8
6
4
époque
2
0
1 sem. 3 sem. 1 sem. 3 sem. 1 sem. 3 sem. 1 sem. 3 sem. 1sem. 3 sem.
oct.
oct. nov. nov. dec. dec. janv. janv. fév.
fév.
Fig. 2 : Evolution de la teneur en chlorophylles des huiles en fonction de la
maturité
2. Les carotènes
Ces pigments sont également impliqués dans les mécanismes
d’auto-oxydation et de photo-oxydation. En effet, les carotènes présents
dans l’huile d’olive vierge sont bien connus comme désactivants de
l’oxygène et sont donc des inhibiteurs très efficaces de la photoxydation
induite par les pigments chlorophylliens (Perrin, 1992).
Les figures 3a (Chemlali Sfax), 3b (Zalmati Zarzis), 3c (Zarrazi
Zarzis), et 3d (Chemlali Zarzis), montrent que la teneur en carotène diminue
35
considérablement au cours du processus de maturation, quelle que soit la
variété. Cependant, elle n’arrive pas à s’annuler, comme dans le cas des
chlorophylles.
Fig. 3a : Evolution des caroténoides et des chlorophylles de la variété
Chemlali Sfax,
36
Fig. 3b : Evolution des caroténoides et des chlorophylles de la variété
Zalmati Zarzis.
37
Fig. 3c : Evolution des caroténoides et des chlorophylles de la variété
Zarrazi Zarzis.
38
Fig. 3d : Evolution des caroténoides et des chlorophylles de la variété
Chemlali Zarzis.
C. Les polyphénols totaux
39
L’évolution de la teneur en polyphénols totaux de l’huile au cours de
la maturation des olives passe par un maximum qui se situe au début de la
véraison, ce qui correspond au début du mois d’octobre, pour les variétés
Zalmati, Zarrazi et Chemlali de Zarzis et au début du mois de novembre
pour la Chemlali de Sfax. Cette teneur tend à diminuer par la suite jusqu’à
la récolte, époque au cours de laquelle elle devient très faible (fig. 4). Cette
allure confirme les résultats des travaux d’autres chercheurs
(Chimi et Rahmani, 1990 ; Fiorino et Grifi, 1991 ; Roncero et al. 1971 ;
Solinas, 1975).
100
ppm
CS
CJ
Zal
Zar
80
60
40
20
époque
0
1 sem. 3 sem. 1 sem. 3 sem. 1 sem. 3 sem. 1 sem. 3 sem. 1sem. 3 sem.
oct.
oct.
nov.
nov. dec.
dec.
janv. janv.
fév.
fév.
Fig. 4 Evolution de la teneur en polyphénols
D. Analyse qualitative des polyphénols
Les résultats de l’analyse qualitative des polyphénols des
échantillons d’huile d’olive étudiés, consignés au tableau I, montrent que
parmi les composés phénoliques identifiés, les plus importants sont, l’acide
p-coumarique suivi de l’acide 3.4 dihydroxy-phényl-acétique et le tyrosol.
En plus, il est à remarquer que les taux des deux derniers
augmentent au cours de la maturation, alors que celui du p-coumarique
diminue et celui de l’hydroxy-tyrosol reste quasiment stable. Des résultats
semblables sont signalés par Limiroli et al. (1996) en étudiant trois variétés
italiennes.
40
Tableau I : Variation des taux de polyphénols identifiés au cours
de la maturation
Polyphénols 1sem 3 sem 1 sem 3 sem 1 sem 3 sem
oct
oct.
nov
nov
déc.
déc
Hydro-tyr
4.31 3.01 4.84 0.33 3.45 3.51
A3.4-DHA
1.42 0.02 2.37 1.72 4.03 15.21
A protocat
3.75 3.75 2.37 1.92 1.77 1.58
Tyrosol
3.90 3.90 4.29 7.57 10.07 17.90
Acaf + Ava
1.05
0.8 1.42 1.35
Ap-coum
10.04 10.04 25.22 22.63 23.49 22.30
Ao-coum
0.07 0.07 0.12 0.23 1.37 1.80
1 sem
Janv.
4.91
20.05
1.60
19.64
1.26
20.44
1.88
3 sem 1 sem
Janv. fév.
4.96
5.2
21.54 22.3
1.70 1.86
21.35 23.70
1.49 1.70
18.53 17.77
1.93 2.03
Hydro-tyr : hydroxy-tyrosol ; A3, 4DHA : Acide 3.4-dihydroxy phényl acétique ; A
protocat : acide protocatéchique ; Acaf + Ava : acide caféique et acide vanillique ; A pcoum : Acide p-coumarique ; A o-coum : Acide o-coumarique.
E. Les acides gras
1. Composition acidique :
Les variations dans la composition en acides gras de l’huile d’olive
dépendent essentiellement des variétés mais également du climat, de la
latitude et du degré de maturation.
En effet, le suivi de l’évolution de la composition acidique au cours
de la maturité (figures 5, 6 et 7), montre que le taux d’acide palmitique
diminue, ce qui est un caractère recherché étant donné que les acides gras
saturés sont responsables de la figeabilité de l’huile. Le taux de l’acide
oléique diminue légèrement (de 62 à 60%) et celui du linoléique augmente.
L’accroissement de ce dernier pourrait présenter un inconvénient puisqu’il
arrive à dépasser la norme. En outre, il est à signaler que les variations peu
significatives des taux d’acides palmitoléique et stéarique ont été observées
au cours de la croissance et de la maturation du fruit. Des résultats
semblables ont été avancés par Arbib et Lakhoua (1979) et Marzouk et
Chérif (1981).
Il semble que le phénomène d’accumulation des lipides au cours de
la maturation des olives est accompagné d’une augmentation de
l’insaturation suite à une baisse des taux des acides gras saturés en faveur
des acides gras mono et polyinsaturés. En effet, les résultats des analyses
chromatographiques de la composition de l’huile en acides gras des
échantillons d’olive prélevés à différents stades de maturité montrent que :
- Le taux de l’acide palmitique (C16:0) diminue (fig.5),
- celui de l’acide oléique est marqué par une légère baisse régulière
en faveur de l’acide linoléique (fig.6),
- le taux de l’acide linoléique (C18:2) s’élève considérablement
(fig.7).
41
25
CS
Zal
Zar
% Fig. 5 : Evolution
du taux CJ
de l’acide palmitique
20
C16:0
15
10
5
époque
0
1 sem. 3 sem. 1 sem.
3
1 sem. 3 sem. 1 sem. 3 sem. 1sem. 3 sem.
oct.
oct. nov. ssem. dec. dec. janv. janv. fév. fév.
nov.
Fig. 5 : Evolution du taux de l’acide palmitique (C16 :0)
25
%
CS
CJ
Zal
Zar
20
C16:0
15
10
5
époque
0
1 sem. 3 sem. 1 sem.
3
1 sem. 3 sem. 1 sem. 3 sem. 1sem. 3 sem.
oct.
oct. nov. ssem. dec. dec. janv. janv. fév. fév.
nov.
Fig. 6 : Evolution du taux de l’acide oléique (C18 : 1)
42
C18:2
%
CS
CJ
18
16
14
12
10
8
6
4
2
0
Zal
Zar
époque
1 sem. 3 sem. 1 sem. 3 sem. 1 sem. 3 sem. 1 sem. 3 sem. 1 sem. 3 sem.
oct.
oct. nov. nov. dec. dec. janv. janv. fév. fév.
Fig. 7 : Evolution du taux de l’acide linoléique (C18 : 2)
2. Structure triglycéridique
Les triacylglycérols (TAG) sont le principal constituant de l’huile
d’olive. Pour la variété Chemlali, la structure triglycéridique des huiles a été
caractérisée par la présence de grandes quantités de types triglycéridiques
des types OOL, POL et OOO.
Par ailleurs, les données consignées au tableau II montrent une
évolution significative des taux de certains triacylglycérols de la variété
Chemlali au cours du processus de maturation. En effet, si les
triacylglycérols du type OLL n’ont pas subi de changement notable, il n’en
est pas de même pour les autres.
Les taux des types OOO, POL et OOLn, présentent une tendance à la
chute de 10 à 13%, cette baisse est beaucoup plus prononcée avec les
triacylglycérols du type PPL, POO, SOO qui peut atteindre 37%. Pour le reste
des triacylglycérols identifiés, à savoir les OLL, LLL et OOL, nous observons
une augmentation notable pouvant atteindre respectivement 31, 48 et 70%,
ce qui confirme les résultats de Ryan et al. (1998).
43
Tab II : Variation de la composition triglycéridique de l’huile de la variété
chemlali en fonction de la maturation
1 sem
oct
LLL
2.18
LLn
0.79
OLL
9.1
OLLn 11.22
OOL
20.80
POL
32.14
PPL
3.39
OOO
13.74
POO
13.17
PPO
0.8
SOO
1.73
3sem
oct
2.74
0.81
10.73
10.85
22.28
22.45
3.40
12.33
11.00
1.91
1.43
1 sem
nov.
2.47
0.66
12.34
10.11
24.69
22.41
3.45
12.93
10.90
3sem
nov.
3.25
1.77
12.59
10.01
25.00
21.60
3.64
10.87
10.25
1 sem
déc.
3.13
0.36
12.92
9.86
26.25
21.97
3.06
11.88
9.44
3sem
déc
2.84
0.62
13.48
10.12
26.45
19.57
3.16
11.93
9.39
1 sem
janv.
2.93
0.62
14.04
9.50
26.85
19.72
2.74
11.90
9.23
3sem
janv.
3.41
0.61
14.84
9.74
27.02
19.51
2.60
12.30
8.96
1 sem
fév.
3.23
0.61
15.49
9.70
27.25
19.20
2.12
12.39
8.94
1.31
1.28
1.14
1.44
1.29
1.11
1.08
P : acide palmitique ; S : stéarique ; O : oléique ; L : linoléique ; Ln : linolénique
F. Etude rhéologique
La figeabilité de l’huile d’olive aux basses températures est liée à la
quantité d’acides gras saturés et essentiellement le palmitique.
L’étude de la rhéologie des huiles obtenues à partir des échantillons
des quatre variétés étudiées, prélevés à différents stades de maturité, a été
réalisée à des températures allant de 18 à O° C. Elle a permis de constater
qu’au début de la maturité des olives, la figeabilité commence à partir de
12°C, pour certaines variétés. L’huile se solidifie pratiquement à 100%
entre 8 et 5°C. Cependant, les huiles obtenues à partir d’olives récoltées
tardivement, ne commencent à figer qu’à partir de 8°C et la solidification
complète n’est atteinte qu’entre 3 et 0°C. Ces résultats confirment bien la
diminution du taux de l’acide palmitique.
IV - Conclusion
Le suivi de l’évolution des caractéristiques des huiles des quatre
variétés étudiées nous permet de conclure que la maturité des olives est un
facteur déterminant de la qualité de l’huile. Les teneurs en composés
mineurs (polyphénols, chlorophylles et carotènes) diminuent au cours de la
maturation, ce qui porte préjudice à la qualité de l’huile. Ces résultats
confirment ceux obtenus par Ben Salah et al. (1986) et Grati-Kammoun et
al. (1997, 1999).
44
Quant aux taux des acides palmitique, oléique et linoléique, nos
résultats sont en parfaite concordance avec ceux trouvés par d’autres
chercheurs (Arbib et Lakhoua, 1979 ; Caselli et al., 1993) et par nous
mêmes, observés lors de travaux précédents. L’élévation du taux de l’acide
linoléique constaté au cours de la maturation risque de déclasser l’huile,
surtout lorsque celui-ci dépasse les seuils de la norme internationale de
commercialisation de l’huile d’olive (COI, 1997).
En conclusion, l’obtention d’une huile de qualité, possédant de
bonnes caractéristiques chimiques et organoleptiques, nécessite la
réalisation de la cueillette à des dates précoces.
Références bibliographiques
- ARBIB A. et LAKHOUA H., 1979. Evolution de la composition
lipidique de l’olive de deux variétés tunisiennes au cours de la croissance et
la maturation du fruit. Annales de l’I.N.R.A. Tunisie. Vol. 52 -Fasc. 5,5-40.
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