REVUE
Les isomères trans des acides gras : origine et présence dans l’alimentation
Martial LEDOUX1 *, Laurent LALOUX1, Daniel SAUVANT2
SUMMARY Trans fatty acid isomers: origin and occurrence in food.
Experimental and epidemiological studies have recently pointed out the influence of trans fatty acids on plasmatic cholesterol levels. These studies have tried to demonstrate the incidence of the occurrence of such isomers in food on coronary heart diseases. Conjugated Linoleic Acid (CLA) would exhibit a protective effect against chemio-inducted cancers. The main food sources of trans fatty acids are milk fat products, partially hydrogenated oils and heated oils. In this review, the geometrical and positional isomer contents and distribu- tion in milk fat products are compared to the trans fatty acid contents in mar- garines and partially hydrogenated vegetable fat, and in cooking oils. Trans fatty acids in milk fat products have their origin in the hydrogenation of polyun- saturated fatty acids by rumen micro-organisms. The effect of the diet of mam- mals on the trans fatty acid production in milk is preponderant. The bio-hydrogenation results mainly in 18:1 trans isomers, especially the 11-trans vaccenic acid, and produces also noticeable amounts of 9-cis, 11-trans 18:2 rumenic acid, a conjugated linoleic acid (CLA) having anti-carcinogenic proper- ties. Trans isomers in margarine are mainly 18:1 acids as well, but the positio- nal isomer distribution is Gaussian, centred around 9-trans 18:1 elaidic acid.
Fatty acid isomerisation during heating treatments affects linoleic (18:2) and α- linolenic (18:3) acids, two essential fatty acids. All these topics are discussed in this review.
Key-words: trans fatty acid, fat, dairy product, margarine, oil.
RÉSUMÉ
Plusieurs travaux expérimentaux et épidémiologiques récents soulignent l’im- plication des acides gras trans sur les taux plasmatiques de cholestérol et les répercussions possibles de la présence de ces isomères dans l’alimentation sur l’incidence des maladies cardio-vasculaires. D’autre part, les acides lino-
1. Agence française de sécurité sanitaire des aliments (AFSSA), Unité qualité du lait et analyses senso- rielles, 10 rue Pierre Curie, 94704 Maisons Alfort cedex, France.
2. Institut national de la recherche agronomique (Inra), Institut national agronomique Paris-Grignon (INA- PG), UMR Inra-INAPG nutrition et alimentation, 16 rue Claude Bernard, 75005 Paris, France.
* Correspondance m.ledoux@paris.afssa.fr
léiques conjugués (CLA) auraient un effet protecteur contre certains cancers chimio-induits. Les sources alimentaires d’isomères trans d’acides gras sont principalement les produits laitiers, les huiles partiellement hydrogénées et les huiles chauffées. Les teneurs et les proportions des différents isomères géo- métriques et de position des acides gras trans des matières grasses laitières ainsi que leurs origines sont comparées dans cette revue à celles des marga- rines et des huiles raffinées. L’hydrogénation des acides gras poly-insaturés par la flore du rumen est à l’origine de l’apparition des isomères trans dans les matières grasses laitières. La ration alimentaire des mammifères a une influence prépondérante sur l’excrétion d’isomères trans d’acides gras dans le lait. Cette biohydrogénation génère surtout des isomères trans en 18:1, princi- palement l’acide vaccénique 18:1 11-trans ; elle produit également des quanti- tés appréciables d’acide ruménique 18:2 9-cis, 11-trans, acide linoléique conjugué (CLA) doué de propriétés anticancérogènes. Les isomères trans pré- sents dans les margarines sont aussi principalement des 18:1, mais la réparti- tion des isomères de position est gaussienne, centrée autour de l’acide élaïdique 18:1 9-trans. L’isomérisation des acides gras lors des traitements thermiques concerne les acides linoléique 18:2 et α-linolénique 18:3, acides gras essentiels. Ces points sont discutés dans cette revue.
Mots clés : acide gras trans, matière grasse, produit laitier, margarine, huile.
1 - INTRODUCTION
Depuis quelques temps déjà, les acides gras trans (AG-trans) sont étudiés pour leur impact sur la santé de l’homme et suspectés d’effets délétères. Dans les dernières décennies, plusieurs études ont tenté de démontrer la corrélation entre l’ingestion d’AG mono-trans et l’augmentation du cholestérol sanguin (JUDDet al., 1994 ; MENSINK et KATAN, 1990 ; MENSINK et al., 1992) ou les rap- ports entre la consommation d’AG mono-trans et les risques cardio-vasculaires (AROet al., 1995 ; ASCHERIOet al., 1994 ; KRIS-ETHERTONet al., 1995 ; WILLETet al., 1993). D’autre part, les effets bénéfiques d’isomères conjugués de l’acide linoléique possédant une liaison de configuration trans suscitent actuellement un grand intérêt dans ce domaine d’études (SÉBÉDIO et al., 1999). Ces recherches épidémiologiques et expérimentales ne peuvent aboutir sans une bonne connaissance de la présence des AG-trans dans les aliments et les taux ingérés par les consommateurs (PRECHTet MOLKENTIN, 1995 ; WOLFF, 1994a).
Chez l’homme et la plupart des mammifères, les différentes désaturases qui interviennent dans la biosynthèse des acides gras insaturés donnent naissance à des doubles liaisons de configuration cis. L’alimentation apporte principale- ment au consommateur des acides gras cis, mais aussi, dans certains cas, des acides gras de forme trans. Ces acides gras trans sont absorbés, incorporés dans différents tissus et sont utilisés dans plusieurs voies métaboliques qu’ils peuvent ou non perturber (BRÉTILLONet al, 1999 ; PRECHTet MOLKENTIN, 1995 ; LEDOUXet al., 1999).
De manière schématique, la formation des isomères trans est intimement liée à l’hydrogénation des AG. Les sources d’AG-trans sont au nombre de trois : la biohydrogénation par la flore du rumen des acides gras cis poly-insaturés
consommés par les ruminants, l’hydrogénation catalytique partielle des huiles et des matières grasses, et le chauffage des huiles végétales, notamment lors de la désodorisation des huiles au cours du raffinage (ACKMANet al., 1974 ; PRECHT et MOLKENTIN, 1995 ; WOLFF, 1994a). La biohydrogénation et l’hydrogénation catalytique partielle conduisent principalement à des isomères géométriques et à des isomères de position de l’acide oléique (18:1) ; la biohydrogénation pro- duit également des isomères conjugués de l’acide linoléique (Conjugated Lino- leic Acids - CLAs) dont certains possèdent une ou deux liaisons de configuration trans ; la désodorisation et, de manière plus générale, les traite- ments thermiques appliqués aux huiles, conduisent à la formation d’isomères géométriques des acides gras essentiels (CHARDIGNYet al., 1996 ; CHILLIARDet al., 2000 ; GRANDGIRARD, 1992 ; WOLFF, 1995a ; WOLFFet SÉBÉDIO, 1991).
2 - LAIT ET MATIÈRES GRASSES LAITIÈRES
2.1 Lait de vache
La matière grasse du lait est complexe ; en effet, les triacylglycérols pré- sents sont composés de plusieurs centaines d’acides gras différents de C2 à C28, pairs ou impairs, saturés, mono-insaturés ou poly-insaturés, cis ou trans, linéaires ou ramifiés, cétoniques ou hydroxylés (DEMANet DEMAN, 1983 ; SOM- MERFELD, 1983). Le lait de vache contient entre 3,5 et 4,3 % de lipides et repré- sente une source importante de corps gras alimentaires. La consommation quotidienne de matière grasse laitière en France est estimée à 40 g/personne en moyenne, c’est-à-dire pratiquement la moitié de la consommation lipidique des Français (WOLFFet al., 1998b). Pour les raisons évoquées en introduction, il est important de connaître la part des isomères trans d’acides gras dans cet apport lipidique laitier.
Jusqu’au début des années 1990, de nombreux résultats publiés sur les teneurs en AG trans dans les matières grasses semblent surestimés par suite de problèmes analytiques peu maîtrisés et de protocoles expérimentaux dispa- rates. Depuis l’apparition de méthodes analytiques plus performantes, les don- nées actuellement disponibles commencent à être nombreuses et plus précises (tableau 1) (PRECHT et MOLKENTIN, 1995 ; WOLFF, 1994b, WOLFF et al., 1998b, 1998c).
La configuration trans des acides gras du lait se rencontre quelle que soit la longueur de la chaîne carbonée, mais ce sont les isomères d’acides gras mono- insaturés à 18 atomes de carbone (18:1) qui représentent la majeure partie des AG trans des produits laitiers. Les formes trans constituent de 1,5 à 6,5 % des acides gras totaux des matières grasses laitières (FRITSCHEet STEINHART, 1997 ; JAHREISet al., 1996 ; PRECHT, 1995 ; WOLFF, 1994a). Une étude sur de nom- breux échantillons représentatifs de la production annuelle d’une vaste région d’Allemagne montre que les isomères trans représentent 3,7 à 4,3 % des acides gras du lait cru et de 2 à 6 % des acides gras des produits dérivés comme le beurre, les fromages, etc. (FRITSCHE et STEINHART, 1997). En France, WOLFF (1994a) rapporte une teneur moyenne annuelle en AG-trans de 3,3 % des AG totaux du lait avec un maximum moyen à 4,3 % au printemps. Ces variations
Tableau 1
Isomères 18:1-trans totaux dans les matières grasses laitières de vache (en % (g/100 g) d’acides gras totaux)
Table 1
Total trans-18: isomers in bovine milk fats (as % (g/100g) of total fatty acids)
Moyenne σ Min. Max. n Pays Année Réf.
- - 4,30 7,60 18 Au 1983 PARODI, 1976
6,282,3 - - - 5 DK 1983 LUNDet JENSEN, 1983
3,332,3 0,99 1,75 5,20 31 A 1994 HENNINGERet ULBERTH, 1994
3,752,3 - 2,46 5,18 24 F 1994 WOLFF, 1994b
3,622,3 1,22 1,29 6,75 1756 D 1995 PRECHTet MOLKENTIN, 1996 5,912,3 0,92 - - 22 IRL 1995 PRECHTet MOLKENTIN, 1996 2,701,3 - 1,81 3,43 - D 1996 JAHREISet al., 1996 3,131,4 0,24 - - 7 D 1997 FRITSCHEet STEINHART, 1997 2,532,4 1,34 - - 12 D 1997 FRITSCHEet STEINHART, 1997 3,832,3 1,34 1,91 6,34 100 D 1996 PRECHTet MOLKENTIN, 1997b A : Autriche ; Au : Australie ; D : Allemagne ; DK : Danemark ; F : France ; IRL : Irlande.
1lait ; 2beurre ; 3moyenne annuelle ; 4avril à décembre.
Tableau 2
Distribution des isomères de position 18:1-trans dans les matières grasses laitières de vache (en % 18:1-trans totaux)
Table 2
Distribution of trans-18:1 isomers in bovine milk fats (as % total trans-18:1 fatty acids)
Pays : Au Au DK F D
Réf. : PARODI, 1976 LUNDet WOLFF, PRECHTet
JENSEN, 1994b MOLKENTIN,
1983 1995
Produits : Laits Beurres1 Beurres2 Beurres3 Beurres4 Beurres1
nb échantillons 18 18 6 12 12 1756
Position liaison trans
∆4 min. max. 1,6
∆5 1,5
∆6-8 1,8 4,2 2,1
7,2 9,6 4,7
∆9 7,3 14,6 8,8
67,9 6,9
∆10 4,4 13,1 5,5
58,2 50,4 4,7
∆11 28,4 55,1 60,5 43,2
∆12 3,9 9,0 4,1 5,1 6,2 7,2 6,3
∆13/14 8,9 18,5 9,6 15,0 15,4 17,2 14,2
∆15 4,7 7,5 3,9 5,4 5,7 6,6 7,9
∆16 5,7 9,4 5,5 6,7 7,3 9,0 9,8
1moyenne annuelle ; 2beurres d’été ; 3printemps/été ; 4hiver.
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sont imputables à plusieurs paramètres souvent imbriqués tels que variations saisonnières, type d’alimentation, race des animaux, situation géographique.
Cependant, il ressort une certaine constance dans la nature et les proportions des acides gras trans des produits laitiers ; le profil de distribution des différents isomères a une allure relativement constante et unique (WOLFF, 1994a).
Les acides trans mono-insaturés, isomères de l’acide oléique (18:1 9c), composent 97-98 % des isomères trans présents dans la matière grasse laitière (PRECHT, 1995 ; PRECHTet MOLKENTIN, 1995). Les taux de 18:1-trans dans les matières grasses laitières varient de 2,5 à 6,3 % des acides gras (tableau 1).
L’isomère le plus important du point de vue quantitatif est l’acide vaccénique, acide mono-insaturé en C18, possédant une double liaison trans en position 11 à partir du carboxyle, désigné communément 18:1 11t. Cet acide représente à lui seul environ la moitié des isomères 18-trans des matières grasses laitières.
L’acide élaïdique 18:1 9t représente de 6,9 à 14,6 % et les isomères 13t et 14t de 9,6 à 17,2 % des 18:1-trans. D’autres isomères de position sont présents en faibles proportions (tableau 2 et figure 1).
Figure 1
Distribution relative des isomères de position 18:1-trans dans les matières grasses du lait de vache et du lait de chèvre
(LEDOUXet al., 2000, en cours ; PRECHTet MOLKENTIN, 1995).
Relative distribution of 18:1 trans positional isomers in cow milk fat and goat milk fat 45
40 35 30 25 20 15 10 5 0
Lait de chèvre Lait de vache
% isomères 18:1 trans
Position de la double liaison
∆4 ∆5
∆6-8 ∆9
∆10 ∆11
∆12
∆13-14 ∆15
∆16
Outre les acides octadécènoïques, les matières grasses laitières comportent des traces d’acides gras trans « mineurs » : 14:1, 15:1, 16:1 (DESTAILLATSet al., 2000 ; FRITSCHE et STEINHART, 1998 ; LUND et JENSEN, 1983 ; MOLKENTIN et PRECHT, 1997 ; WOLFF, 1994b) (tableau 3).
Tableau 3
Isomères trans (autres que 18:1) dans les matières grasses laitières de vache (en % (g/100 g) d’acides gras totaux)
Table 3
Trans isomers (else than 18:1) in bovine milk fats (% (g/100 g) total fatty acids)
AG-trans Moyenne Année Pays Réf.
14:1 0,241 0,2910,321 1996 D JAHREISet al., 1996 0,0210,0320,033 1997 D FRITSCHEetSTEINHART, 1997
15:1 0,032 1983 DK LUNDetJENSEN, 1983
16:1 0,182 1983 DK LUNDetJENSEN, 1983
0,08-0,132 1994 F WOLFF, 1994b
0,132 1995 D PRECHTetMOLKENTIN, 1996
0,4110,5210,491 1996 D JAHREISet al., 1996 0,1910,1920,093 1997 D FRITSCHEetSTEINHART, 1997
18:2 0,512 1993 A ULBERTHetHENNINGER, 1992
0,592 1994 A HENNINGERetULBERTH, 1994 0,5210,4510,741 1996 D JAHREISet al., 1996
0,992 1997 D PRECHTetMOLKENTIN, 1996
0,6210,7420,723 1997 D FRITSCHEetSTEINHART, 1997 18:2 CLA 0,3410,6110,801 1996 D JAHREISet al., 1996
0,852 1997 D PRECHTetMOLKENTIN, 1996
1lait ; 2beurre ; 3fromages.
Viennent ensuite des isomères trans d’acides polyènoïques en 18:2. Ils représentent en moyenne entre 0,4 et 1 % des acides gras totaux des matières grasses laitières (tableau 3). PRECHTet MOLKENTIN(1997b) rapportent des taux pouvant varier entre 0,56 et 1,58 %. D’après ces auteurs, les produits laitiers de vache contiendraient 62 % de 18:2-trans de plus que les margarines et 77 % de plus que les « shortenings » ou les huiles chauffées. D’autre part, les produits laitiers bovins sont, comparativement aux autres corps gras, riches en acides linoléiques conjugués (Conjugated Linolenic Acids, CLA) avec des taux de 1,7 à 7,1 mg CLA/g de matière grasse selon les produits considérés (CHIN et al., 1992). Le principal isomère est l’acide 18:2 9c, 11t, récemment dénommé
« ruménique », qui représente environ 90 % des CLA de la matière grasse lai- tière, soit de 0,34 à 0,85 % des acides gras totaux en moyenne (tableau 3) avec des maxima jusqu’à 1,95 % (CHINet al., 1992 ; JAHREISet al., 1996 ; PRECHTet MOLKENTIN, 1997b ; WERNER et al., 1992). Ce CLA 18:2 9c, 11t forme 46,6 % des isomères 18:2-trans du lait. Cette donnée est essentielle compte tenu des propriétés anticancérogènes et antioxydantes de cet acide « ruménique » (BELURY, 1995 ; HAet al., 1989 ; PARODI, 1997), même si le pouvoir oxydant des CLAs a récemment été remis en question par une étude in vitro (van den BERG et al., 1995).
2.2 Laits de chèvre et de brebis
Il existe très peu d’études sur la présence d’acides gras trans dans les pro- duits laitiers d’ovins et de caprins. WOLFF(1995b) rapporte des résultats d’ana-
lyses de fromages qui lui semblent représentatifs du lait. Les fromages de bre- bis (n = 8) présentent des teneurs moyennes en trans-octadécènoïques de 4,53 % des acides gras totaux (avec des valeurs extrêmes de 3,02 % et 6,17 %) ; les fromages de chèvre n’en contiennent que 2,68 % (de 1,75 à 4,50 %). A l’instar des produits laitiers bovins, l’acide vaccénique est majoritaire dans le lait de caprins et d’ovins (tableau 4) (BELURY, 1995 ; NOBLEet al., 1970 ; WOLFF, 1995b). ALONSOet al. (1999) obtiennent des proportions similaires à par- tir de laits de chèvres, avec des taux moyens de 0,16 % pour les isomères 16:1-trans et de 2,12 % pour les 18:1-trans. Récemment, nous avons montré que la distribution des isomères 18:1-trans de la matière grasse du lait de chèvre était comparable à celle observée pour le lait de vache (figure1) (LEDOUX et al, 2000, en cours). De même, DESTAILLATSet al. (2000) rapportent des distri- butions d’isomères 16:1-trans comparables pour les matières grasses de fro- mages de vache, de chèvre et de brebis ; l’isomère 16:1 9t s’avère majoritaire dans la série des acides hexadécènoïques trans. Ces auteurs notent la pré- sence en proportions appréciables de l’isomère 16:1 3t qui proviendrait directe- ment de l’herbe broutée par le bétail.
Tableau 4
Distribution (%) des isomères 18:1 trans dans les fromages de brebis et de chèvre (WOLFF, 1995b)
Table 4
Distribution (as %) of trans-18:1 isomers in ewe and goat cheeses
∆6-9 ∆10,11 ∆12 ∆13,14 ∆15 ∆16
Brebis 8,3 56,7 6,7 15,6 5,2 7,5
Chèvre 12,6 44,9 8,7 18,2 6,8 8,8
2.3 Origine des isomères trans d’acides gras des laits de ruminants
Les mammifères ne semblent pas synthétiser d’acides gras trans. La pré- sence de ces isomères dans le lait de ruminant a principalement pour origine le métabolisme de la flore du rumen (BICKERSTAFFEet al., 1972 ; KUZDZAL-SAVOIE et al., 1966). Certaines bactéries du rumen, tel Butyrivibrio fibrisolvens, transfor- ment les acides linoléique (18:2) et linoléniques (18:3) en acides octadécè- noïques (18:1) lors d’une véritable cascade de réactions d’isomérisations et de biohydrogénations successives ; ces acides 18:1 sont ensuite transformés en acide stéarique (18:0). Cette biohydrogénation des acides gras poly-insaturés (APGI) 18:2 et 18:3, l’isomérisation des liaisons et la migration de ces doubles liaisons (aussi bien cis que trans) conduisent à la formation à la fois d’isomères géométriques et d’isomères de position des acides à 18 atomes de carbone qui sont autant d’intermédiaires de ce métabolisme (JIANGet al., 1996 ; WERNERet al., 1992). L’apparition des différents isomères n’est pas simultanée et dépend de la spécificité de l’écologie microbienne (CHILLIARDet al., 2000). Les premiers intermédiaires de la transformation de l’acide linoléique sembleraient être les isomères conjugués de cet acide (CLA) et principalement l’acide ruménique 18:2 9c, 11t (HAet al., 1989 ; JIANG et al., 1996) ; les acides de formes mono-
trans seraient des intermédiaires d’étapes ultérieures (JIANG et al., 1996 ; PRECHT, 1995 ; ULBERTHet HENNIGER, 1992) :
18:2 →18:2 CLA →18:1 trans →18:0.
Les acides α-linolénique et γ-linolénique sont transformés dans un premier temps en isomères conjugués 18:3, puis hydrogénés en acides octadécè- noïques, incluant là aussi des configurations trans, principalement l’acide vac- cénique 18:1 trans-11, intermédiaire commun des biohydrogénations des acides α- et γ-linolénique et de l’acide linoléique. Des migrations des doubles liaisons le long des chaînes carbonées et l’action d’enzymes bactériennes spé- cifiques d’isomérisation cis/trans dans le rumen pourraient expliquer l’apparition des différents isomères « mineurs » conjugués ou mono-trans.
Mais les taux de CLA diffusant du rumen ne suffiraient pas à expliquer les quantités d’isomères conjugués de l’acide linoléique présentes dans le lait. En période de lactation, une 9-désaturase de la glande mammaire convertirait l’acide vaccénique 18:1 trans-11 en acide ruménique 18:2 cis-9, trans-11. Les différences d’activité de cette désaturase en fonction de l’alimentation explique- rait les variations des taux de CLA dans le lait en fonction du régime (GRIINARIet BAUMAN, 1999).
La conversion des acides octadécènoïques en acide stéarique, étape finale de ces transformations, ne serait pas catalysée par les enzymes microbiennes, mais par des enzymes propres à l’animal. L’ensemble de ces phénomènes a récemment fait l’objet d’une excellente revue par CHILLIARDet al. (2000).
Des études récentes ont été entreprises pour tenter de préciser quantitative- ment les origines des acides gras trans. Ainsi, à partir des données de PANTOJA et al. (1996), KALSCHEUR et al. (1997a, b),ENJALBERTet al. (1997), ELLIOT et al.
(1999), et ELIZALDE et al. (1999), SAUVANT et BAS (2000, synthèse bibliogra- phique, Inra-Ina PG, non publié) ont établi une équation entre la teneur en 18:1- trans au niveau du duodénum (D18:1-trans, g/kg Matière Sèche Ingérée - MSI), donc après le rumen, et les concentrations en 18:1-trans (R18:1t, g/kg MSI) et en 18:2-cis, cis (R18:2, g/kg MSI) dans le régime :
D18:1-trans = – 2,43 + 0,97 R18:1-trans + 0,39 R18:2-cis, cis (n = 22, R = 0,9, et r = 1,63)
Les coefficients de cette équation semblent indiquer que la totalité des 18:1- trans ingérés sont retrouvés au duodénum tandis qu’environ 40 % du 18:2 se retrouverait sous forme de 18:1-trans après le rumen. D’autre part, à partir des mêmes références, des relations peuvent être établies entre ces flux de 18:1- trans au duodénum et leur proportion dans les acides gras du lait (figure 2). Ces résultats indiquent qu’il est désormais possible de faire des estimations prédic- tives de la proportion des AG trans dans la matière grasse du lait à partir de l’analyse des AG ingérés.
Plusieurs études montrent une variation saisonnière de la présence d’acide gras trans dans le lait avec un minimum en hiver et un maximum au printemps.
L’origine alimentaire des substrats explique en partie les variations observées en fonction de la saison et de l’alimentation des ruminants. En effet, la teneur en lipides de l’herbe jeune est élevée ; en outre, ces lipides sont composés jusqu’à 75 % d’acides gras poly-insaturés (AGPI), ce qui corrobore les maxima des teneurs en isomères trans rapportés dans les laits de printemps et d’été (KUZD-
ZAL-SAVOIE, 1965 ; PRECHT, 1995 ; PRECHTet MOLKENTIN, 1995 ; WOLFF, 1994a ; WOLFF et al., 1998b). A l’opposé, les périodes de stabulation correspondent à une alimentation pauvre en AGPI qui induit des faibles teneurs en acides gras trans (JIANGet al., 1996 ; KUZDZAL-SAVOIE, 1965 ; PRECHTet MOLKENTIN, 1997a ; WOLFF, 1994a).
Lors d’une étude sur des beurres français, WOLFF(1994a) fait état de teneurs en 18:1-trans de 3,22 % (moyennes hivernales) à 4,28 % des acides gras totaux (moyenne printemps/été). PRECHTet MOLKENTIN(1995) rapportent des taux de 18:1-trans deux fois supérieurs au printemps (maximum à 4,37 % des acides gras totaux) qu’en hiver (minimum à 1,97 %) dans des beurres provenant d’un même troupeau, analysés toutes les semaines pendant une année (figure 3).
Ces variations saisonnières présentent pratiquement le même schéma pour tous les isomères 18:1-trans, mais avec des intensités différentes (PRECHT et MOLKENTIN, 1997a). L’acide vaccénique semble subir les plus fortes variations en valeur absolue et passe de 0,93 % à 2,87 % des acides gras totaux pendant la période de transition stabulation/pâturage ; dans le même temps, l’acide élaï- dique croît de 0,21 % à 0,26 % et les 18:1-trans totaux de 2,65 % à 5,08 %.
Ces conclusions ont amené plusieurs équipes à étudier l’influence de la ration alimentaire des bovins sur la production d’acides gras trans dans le lait (JAHREIS et al., 1996 ; JIANG et al., 1996 ; PRECHT et MOLKENTIN, 1997a). Il semble que la composition en lipides de la ration ait une influence non négli- geable sur la qualité de la matière grasse laitière (KENNELLY, 1996).
2.4 Influence de la ration sur la teneur en AG-trans du lait
JAHREISet al. (1996) étudient trois fermes fonctionnant selon des principes différents : les animaux sont nourris soit avec des fourrages ensilés et du maïs toute l’année (groupe « stabulation »), soit avec ce type d’alimentation en hiver
Figure 2
Relation entre les teneurs en isomères 18:1-trans dans le duodénum de vache et dans les lipides du lait (SAUVANTet BAS, 2000, résultats non publiés) Relationship between 18:1-trans isomers in cow duodenum and milk fat
en alternance avec les pâturages au printemps et en été (groupe « pâturage »), soit avec uniquement des fourrages ensilés (herbe/trèfle/luzerne) en hiver en alternance avec les pâturages en saison (groupe « écologique »). Ces trois modes d’alimentation induisent des teneurs en acides gras trans (moyennes annuelles) respectivement de 3,3 %, 4,7 %, 5,8 % des acides gras totaux. Les fermes pratiquant les herbages en saison printemps/été voient la production d’acide linoléique conjugué augmentée (0,61 % pour mode « pâturages », 0,80 % pour mode « écologique » contre 0,34 % pour la « stabulation »).
Par ailleurs, PRECHT et MOLKENTIN (1995, 1997a) avaient observé que des vaches sous-alimentées produisaient très peu d’acides gras trans mais beau- coup d’acide oléique ; ce dernier provient dans ce cas de la mobilisation de l’acide stéarique et de sa désaturation sans formation de formes trans. Pour ces auteurs, en regard des concentrations en acides trans-octadécènoïques, un léger déficit énergétique correspond à une période de transition et un déficit sévère à une période de stabulation (PRECHTet MOLKENTIN, 1997a).
JIANGet al. (1996) étudient l’effet d’une alimentation restreinte sur la produc- tion de lait d’un troupeau de vaches : un groupe contrôle « T » reçoit une ali- mentation restreinte composée d’un mélange fourrage/concentré 50/50, un groupe « CR » reçoit une alimentation restreinte à base de fourrage et concen- tré 35/65, et un troisième groupe « AD » est nourri ad libidum avec la même ration 35/65. L’expérimentation commence deux semaines avant le vêlage.
Dans cette étude, le groupe CR recevait moins d’amidon, plus de fibres et Figure 3
Distribution relative des isomères de position 18:1-trans dans des matières grasses de lait de vaches séparées selon le type d’alimentation : alimentation de stabulation (hiver), alimentation mixte (périodes de transition) et alimentation des pâturages (été)
(PRECHTet MOLKENTIN, 1997a)
Relative distribution of 18:1 trans positional isomers in cow milk fats subdivided in samples from barn feeding period (winter), the transition periods, the pasture feeding
period (summer)
d’acides octadécènoïques, et autant d’acides octadécadiènoïques et triè- noïques que les deux groupes expérimentaux. Les résultats les plus significatifs de cette expérimentation sont les variations de la production d’acide rumé- nique, acide linoléique conjugué 18:2 9c, 11t, (2,5 à 17,7 mg/g de lipides) et les différences de production de ce CLA et de l’acide vaccénique entre les diffé- rents groupes (tableau 5). Les auteurs en concluent que la forte corrélation entre les taux de CLA 18:2 9c, 11t et d’acide vaccénique 18:1 11t suggère que la for- mation de ces deux acides gras par biohydrogénation des AGPI n’est pas dose- limitante. En revanche, la transformation de l’acide vaccénique en acide stéarique est dose-limitante ; contrairement aux étapes précédentes de la bio- hydrogénation des AGPI, cette étape n’est pas catalysée par des enzymes microbiennes.
Tableau 5
Comparaison des taux d’AG-trans (mg/g) dans des laits de vaches nourries avec différentes rations (JIANGet al., 1996)
Table 5
Comparison of trans fatty acid level (mg/g) in milk fats of cows fed on different diets
T AD R
18:1 ∆11t 23,6c 33,0b 47,0a 18:2 ∆9c, 11t 5,0b 6,7b 11,3a
a, b, c: les lettres différentes indiquent des différences significatives (p < 0,001).
Une équipe irlandaise (STANTON et al., 1997) étudie l’influence de quantités croissantes d’herbe (16, 20 et 24 kg/jour/animal) sur la teneur en CLA du lait pendant la lactation. La production relative de CLA des animaux recevant la ration la plus basse est significativement plus faible (3,94 mg·g–1 matière grasse) que pour les autres groupes (respectivement 6,84 et 5,71 mg·g–1MG).
Ceci corrobore les résultats de PRECHT et MOLKENTIN (1997a), mais s’oppose aux observations de JIANGet al. (1996). Cependant, STANTONet al. (1997) relati- visent les différences entre les résultats de ces expérimentations en les rappor- tant aux rendements laitiers. De plus, l’intervention de nombreux paramètres rend difficile les comparaisons. Lors de l’expérimentation de JIANGet al. (1996), l’alimentation des différents groupes d’animaux était hétérogène et composée d’un mélange herbe/concentrés ; l’expérimentation commençait deux semaines avant la mise bas, période critique pour une ration déficiente (besoins en éner- gie, mobilisation des réserves lipidiques, transfert direct des CLA dans le lait).
Alors que STANTON et al. (1997) font leurs études au moment de la lactation avec une ration simple et homogène, composée uniquement d’herbe. Cette même équipe rapporte une augmentation significative de 65 % du taux de CLA lors d’utilisation de rations riches en huile de colza. Ils observent également une augmentation de la production de CLA avec le nombre de lactations, mais ne notent pas de fluctuation des concentrations en CLA pendant les différentes périodes de la lactation sur environ 100 jours.
2.5 Autres facteurs de variation
Les variations saisonnières sont accompagnées de légères fluctuations en fonction de la situation géographique (différences de qualité des herbages), des races de bovins ; de plus, on peut s’attendre à ce que les animaux passant le plus de temps dans les pâturages présentent des moyennes annuelles en AG-trans plus élevées. WOLFF (1994a, 1994b) trouve des teneurs moyennes annuelles de 3,75 % (n = 24) pour des beurres de France. PRECHTet MOLKENTIN (1995) rapportent des taux d’acides gras trans dans des produits laitiers de plu- sieurs pays européens comme l’Allemagne (3,62 %, n = 1756), l’Espagne (4,04 %, n = 10), le Royaume-Uni (4,78 %, n = 23), l’Irlande (5,91 %, n = 22) (tableau1).
NOBLEet al. (1970) notent une augmentation des proportions d’acide vaccé- nique 18:1 11t de 5,5 % à 11,9 % des acides 18:1 (soit 2,5 % à 4 % des acides gras du lait) chez des brebis entre la parturition et 100 jours post partum. Ces derniers résultats restent cependant à confirmer avec des outils modernes, compte tenu des moindres performances des méthodes analytiques dispo- nibles à l’époque de cette étude.
3 - MARGARINES, « SHORTENINGS » ET HUILES HYDROGÉNÉES
L’hydrogénation catalytique partielle des huiles végétales a pour but d’une part d’augmenter leur point de fusion pour les durcir et d’autre part d’accroître leur stabilité oxydative.
Contrairement aux produits laitiers, les taux d’acides gras trans formés au cours de l’hydrogénation catalytique partielle des huiles sont d’une grande variabilité. Beaucoup de paramètres entrent en jeu : nature et composition en AGI de l’huile, nature du catalyseur, conditions d’hydrogénation (température, pression, agitation), degré d’hydrogénation atteint (PRECHTet MOLKENTIN, 1995 ; WOLFF, 1994a). Les acides gras trans peuvent représenter de 1-2 % (margarines ménagères) jusqu’à 40-50 % (shortenings) des corps gras des huiles partielle- ment hydrogénées (ACKMAN et al., 1974 ; ACKMAN et MAG, 1998 ; WOLFF, 1994a). WOLFF (1994a) rapporte des taux moyens d’AG-trans dans des marga- rines françaises de 13,3 % des AG totaux avec des extrêmes de 3 et 27 %.
L’hydrogénation catalytique partielle génère les mêmes isomères de position que la biohydrogénation, mais en proportions relatives différentes : 85 à 95 % des AG-trans des margarines et huiles hydrogénées sont des acides octadécè- noïques 18:1, les 5 % restants sont essentiellement des acides octadécadiè- noïques 18:2 et des traces de triènoïques 18:3 (jusqu’à 0,7 %) et des acides hexadécènoïques 16:1 (tableau 6) (CHARDIGNY et al., 1996 ; ENTRESSANGLES, 1995 ; MOLKENTINet PRECHT, 1997 ; PRECHT et MOLKENTIN, 1997b ; WOLFF et SÉBÉDIO, 1991).
En ce qui concerne les isomères 18:1, la composition est très différente de celle du lait. L’acide vaccénique n’est pas ici le composé majoritaire puisqu’il ne représente que environ 10 à 15 % des 18:1-trans totaux. La distribution des iso- mères 18:1-trans dans les margarines semble d’allure gaussienne, centrée sur
les isomères 9 et 10 qui peuvent représenter jusqu’à une vingtaine de pour cent des 18:1-trans totaux (figure 4) (AROet al., 1998 ; FRITSCHEet STEINHART, 1998 ; MOLKENTINet PRECHT, 1995).
Les acides 18:2 9c, 12t et 9t, 12c représentent 85 % des isomères 18:2- trans dans les margarines et les huiles hydrogénées (contre 9,3 % dans les matières grasses laitières). CHINet al. (1992) rapportent des teneurs en isomères conjugués de l’acide linoléique de 0,1 à 0,7 mg CLA/g de lipides dans des huiles végétales ; l’acide ruménique représenterait dans les huiles moins de 50 % des CLA totaux. Ces teneurs sont faibles en regard des taux de CLA mesurés dans les matières grasses laitières. Pour ces mêmes auteurs, les pro- portions de CLA des produits manufacturés reflètent les taux initiaux des matières premières. En revanche, PRECHT et MOLKENTIN (1997b) ne retrouvent pas de CLA dans les margarines et « shortenings » lors d’une vaste enquête entreprise sur la composition en isomères de l’acide linoléique dans les produits alimentaires allemands.
De faibles traces de trans-hexadécènoïques 16:1 sont trouvées dans les margarines (0,04 % des AG totaux) ; en revanche, les huiles de poissons partiel- lement hydrogénées peuvent contenir jusqu’à 3,03 % de ces 16:1-trans (PRECHTet MOLKENTIN, 1997b).
Les margarines contiennent de moins en moins d’acides gras trans, grâce d’une part au remplacement de l’hydrogénation des huiles par l’interestérifica- tion, et d’autre part au choix des matières premières (BAYARDet WOLFF, 1995).
Ainsi, les margarines d’huiles de tournesol (riche en AGPI) pouvaient contenir jusqu’à 26 % d’AG-trans contre 10 % pour des margarines d’huiles de colza (PRECHTet MOLKENTIN, 1995 ; WOLFF, 1994a). ACKMANet MAG(1998) suggèrent l’utilisation d’un catalyseur autre que le nickel lors de l’hydrogénation, ou la modification des performances du nickel liée à des changements des condi- tions d’hydrogénation. Dans ce dernier cas, ils obtiennent une baisse sensible des taux d’AG-trans dans des huiles hydrogénées.
Tableau 6
AG-trans dans les margarines (en % des AG totaux) Table 6
Trans fatty acids in shortenings (as % of total fatty acids)
18:1 18:2 18:3 Pays Réf.
10,7 - 30,1 1,9 n.p. USA SLOVERet al., 1985
9 - 22 n.p. 0,9 - 1 F WOLFFet SÉBÉDIO, 1991
1,2 - 20,71 0,2 - 1,9 n.p. D FRITSCHE ET STEINHART, 1998
PRECHT ET MOLKENTIN, 1995
7,3 - 24,4 n.p. n.p. CEE* PRECHTetMOLKENTIN, 1995
n.p. = non précisé ; * les auteurs précisent que la majorité des valeurs sont inférieures à celles obte- nues pour des margarines US.
45 40 35 30 25 20 15 10 5 0
Beurre Margarine
% isomères 18:1 trans
Position de la double liaison
∆4 ∆5
∆6-8 ∆9
∆10 ∆11 ∆12
∆13-14 ∆15
∆16
8 7 6 5 4 3 2 1 0
Beurre Margarine
% acides gras totaux
Position de la double liaison
∆6 ∆7 ∆8 ∆9
∆10 ∆11 ∆12
∆13 ∆14
∆15
∆16
Figure 4
Comparaison des distributions relatives des isomères de position 18:1-trans entre les margarines (contenant des huiles de soja partiellement hydrogénées)
et le beurre
A : exprimées en % des isomères 18:1-trans (PRECHTet MOLKENTIN, 1995 et 1996) et B : exprimées en g de 18:1-trans pour 100 g d’acides gras totaux de la matière grasse (AROet al., 1998) Comparison of the relative distribution of 18:1 trans positional isomers between
shortenings (containing partially hydrogenated soya bean oil) and butter A: in% of trans-18:1 isomers; B: in g of trans-18:1 isomers per 100 g total fatty acids
A
B
4 - HUILES RAFFINÉES (DÉSODORISÉES)
Les isomères trans des acides gras essentiels (acides linoléique 18:2 et lino- lénique 18:3) ont été décelés pour la première fois dans des huiles raffinées non hydrogénées canadiennes ayant subi une désodorisation à des températures de l’ordre de 220-260°C (ACKMAN et al., 1974). Par la suite, ces isomères trans d’acides linoléique et linolénique furent mis en évidence dans des huiles de fri- ture, le pourcentage d’acides gras trans augmentant dans les huiles de fritures usagées (CHARDIGNYet al., 1996 ; SÉBÉDIOet al., 1998 ; WOLFF, 1995a). Ces iso- mères étant absents des huiles vierges (ACKMANet al., 1974 ; WOLFF, 1993b), le phénomène d’isomérisation est donc ici d’origine purement thermique et ne concerne que des isoméries géométriques. Le degré d’isomérisation dépend de la température et du temps d’application du procédé (DEVINAT et al., 1980 ; GRANDGIRARD, 1992 ; WOLFF, 1995b).
L’acide α-linolénique est le plus sensible à ce type d’isomérisation ; ses iso- mères trans peuvent représenter jusqu’à 3,5 % des acides gras totaux des huiles raffinée (SÉBÉDIOet CHARDIGNY, 1998 ; WOLFF, 1995b). Ce sont toujours les quatre mêmes composés qui sont retrouvés sur les sept théoriquement pos- sibles ; les proportions relatives de ces quatre isomères semblent être assez constantes et indépendantes du taux initial des huiles en acide -linolénique (WOLFF, 1993b, 1995b). Les isomères 18:3 9c, 12c, 15t ou 9t, 12c, 15c repré- sentent à eux seuls 85-90 % des 18:3-trans formés (ACKMAN et al., 1974 ; WOLFF, 1993a, 1993b, 1995b).
Les isomères de l’acide linoléique 18:2 sont en proportions moindres (jus- qu’à 1 % des acides gras totaux des huiles raffinées) et sont surtout des mono- trans : 18:2 9c, 12t ou 9t, 12c (PRECH et MOLKENTIN, 1997b ; SÉBÉDIO et CHARDIGNY, 1998 ; WOLFF, 1993b).
Il n’y aurait pas d’isomérisation à partir de l’acide oléique, acide gras mono- insaturé de la même série (18:1) (WOLFF, 1995a).
5 - VIANDES ET PRODUITS CARNÉS
Les graisses d’animaux peuvent contenir des acides gras trans, surtout des isomères de l’acide oléique 18:1. De manière générale, les ruminants présentent les taux les plus élevés (CHINet al., 1992 ; WOLFFet al., 1998b). Leurs AG trans proviennent de l’activité du rumen tandis que chez les monogastriques, ils reflè- tent l’alimentation.
Les teneurs en acides gras trans des viandes s’échelonnent entre 0,2 % des acides gras totaux pour le cheval à 10,6 % pour le mouton (FRITSCHEet STEIN- HART, 1998) ; le suif de bœuf peut contenir entre 2 et 4,6 % de 18:1-trans (PRECHT et MOLKENTIN, 1995 ; WOLFF, 1994a). CHIN et al. (1992) font état des teneurs en acides linoléiques conjugués des viandes : les plus riches sont l’agneau avec 5,6 mg CLA/g de matière grasse et le bœuf avec de 2,9 à 4,3 mg
CLA/g de graisse. Les graisses de non ruminants sont les plus pauvres avec respectivement 0,6, 0,9 et 0,3-0,6 mg CLA/ g de matière grasse pour le porc, le poulet et les poissons. Il ne semble pas exister de variation saisonnière des teneurs d’acides gras trans dans les muscles des ruminants. La présence d’AG- trans chez les non-ruminants est liée à l’alimentation ; ainsi, le profil d’AG-trans chez les porcs nourris avec des poudres de lait est identique à celui des matières grasses laitières (WOLFFet al., 1998b).
6 - CONCLUSIONS
Selon plusieurs études épidémiologiques et expérimentales, par ailleurs controversées, une forte consommation d’acides gras mono-insaturés de conformation trans pourrait être à l’origine de risques pour la santé du consom- mateur.
Les données sur les teneurs en AG-trans des tissus humains montrent l’in- fluence de l’alimentation dans ce domaine (CHARDIGNYet al., 1995 ; JIANGet al., 1999 ; WOLFF et al., 1998a). Il semble difficile d’éliminer complètement les acides gras trans de notre alimentation. Cependant, il est possible de minimiser l’ingestion de ces composés que ce soit en réduisant leur formation dans les margarines (trans-estérification, fractionnement ou utilisation de matières grasses tropicales), en évitant de surchauffer les huiles lors de la désodorisa- tion, ou en diminuant leur production dans les produits laitiers (alimentation des ruminants). Toutefois, si les données concernant les bovins semblent relative- ment abondantes, on pourra regretter la quasi absence d’informations sur les caprins et les ovins.
Reçu le 30 novembre 1999, accepté le 7 juin 2000.
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