Research Article

Improvement of thermo-resistance and quality of soybean oil by blending with cold-pressed oils using simplex lattice mixture design^☆

Amélioration de la thermo-résistance et de la qualité de l’huile de soja par coupage avec des huiles pressées à froid en utilisant un plan de mélange en réseau centré

¹ Laboratoire de Biochimie Biophysique Biomathématique et Scientométrie, Faculté des Sciences de la Nature et de la Vie, Université de Bejaia, 06000 Bejaia, Algérie
² Laboratoire de Biochimie Appliquée, Faculté des Sciences de la Nature et de la Vie, Université de Bejaia, 06000 Bejaia, Algérie
³ Laboratoire recherche et développement, Complexe agro-alimentaire de CEVITAL Agro-industrie, Nouveau Quai, Port de Bejaia, 06000 Bejaia, Algérie
⁴ Laboratoire central des corps gras, Complexe agro-alimentaire de CEVITAL Agro-industrie, Nouveau Quai, Port de Bejaia, 06000 Bejaia, Algérie
⁵ Centre National de Recherche en Technologies Agroalimentaires, route de Targa-Ouzemour, 06000 Bejaia, Algérie

^* Correspondence: aicha.benbouriche@univ-bejaia.dz

Received: 5 May 2022
Accepted: 7 August 2022

Abstract

Soybean oil is the most consumed oil worldwide due to its cheapness but presented a weak thermo-resistance due to its richness in poly-unsaturated fatty acids. This study aims to improve the thermo-stability of refined soybean oil by blending it with some cold-pressed oils. For this, cold-pressed and soybean oils were firstly characterized (K₂₃₂, K₂₇₀, acidity, peroxide value, iodine value, induction time, phenolic contents, and antioxidant activity). Then, binary blends of each cold-pressed oil (30%) with soybean oil (70%) were analyzed before and after heat treatment (170 °C for 10 h/day for 5 days) followed by the application of the simplex lattice mixture design in order to optimize the combination of the three best cold-pressed oils. The changes in fatty acid profiles were assessed by gas chromatography (GC-FID). The results revealed that soybean oil presented the best physicochemical traits, while cold-pressed oils expressed high levels of phenolic contents and antioxidant activities. From the six binary oil blends, soybean oil mixed with lentisk, sesame, or almond oils were selected for their best thermo-stability. The simplex lattice mixture design, applied for these three chosen oils, indicated that the combination of soybean oil (70%) with lentisk and sesame oils (17.7 and 12.3%, respectively) was considered the optimal blend that gives the maximal thermo-stability improvement to soybean oil. GC-FID analysis showed that fatty acids, particularly linoleic and linolenic acids, were more conserved after heat-treatment in optimal oils blend than soybean oil. This study clearly demonstrated that lentisk and sesame oils enhanced the thermo-resistance of soybean oil, and the findings of this study could be used as an integrated model in oil and fat industries.

Résumé

L’huile de soja est l’huile la plus consommée dans le monde en raison de son faible coût, mais présente une faible thermo-résistance en raison de sa richesse en acides gras polyinsaturés. Cette étude vise à améliorer la thermo-stabilité de l’huile de soja raffinée par coupage avec quelques huiles pressées à froid. Pour cela, les huiles pressées à froid et l’huile de soja sont d’abord caractérisées (K₂₃₂, K₂₇₀, acidité, indice de peroxyde, indice d’iode, temps d’induction, teneurs phénoliques et activité antioxydante). Ensuite, des mélanges binaires de chaque huile pressée à froid (30%) avec l’huile de soja (70%) sont analysés avant et après le traitement thermique (170 °C durant 10 h/jour pendant 5 jours) suivi de l’application du plan de mélange (plan de mélange en réseau centré) afin d’optimiser la combinaison des trois meilleures huiles pressées à froid. Les modifications des profils d’acides gras ont été évaluées par chromatographie en phase gazeuse (GC-FID). Les résultats révèlent que l’huile de soja présente les meilleures caractéristiques physicochimiques, tandis que les huiles pressées à froid expriment des niveaux élevés de contenus phénoliques et d’activités antioxydantes. Parmi les six mélanges d’huiles binaires, l’huile de soja mélangée avec les huiles de lentisque, de sésame ou d’amande sont sélectionnée pour leurs meilleures thermo-stabilités. Le plan de mélange, appliqué pour ces trois huiles choisies, indique que la combinaison d’huile de soja (70 %) avec les huiles de lentisque et de sésame (17,7 et 12,3 %, respectivement) est considérée comme le mélange optimal qui donne l’amélioration maximale de la stabilité thermique à l’huile de soja. L’analyse GC-FID a montré que les acides gras, en particulier les acides linoléique et linolénique, sont mieux conservés après le traitement thermique dans le mélange d’huiles optimal que dans l’huile de soja. Cette étude montre clairement que les huiles de lentisque et de sésame améliorent la thermo-résistance de l’huile de soja et que les résultats de cette étude peuvent être utilisés comme modèle intégré dans les industries des huiles et graisses.