Agents bioactifs pour développer des aliments fonctionnels

Agents bioactifs pour développer
des aliments fonctionnels
Monique Lacroix, Ph.D.
Professeur
Laboratoire de Recherche en Sciences
Appliquées à l’Alimentation (RESALA)
INRS-Institut Armand-Frappier
531 des Prairies, Laval,Qc,Canada
H7V 1B7
email: [email protected]
Études épidémiologiques
90% des diabètes de type II
80% des maladies cardiovasculaires
35% des cancers
pourraient être évités par une meilleure
alimentation et de
meilleures habitudes de vie !
Qu’est-ce qu’un aliment fonctionnel ?
„
Un aliment ou un ingrédient isolé d’un aliment qui
peut avoir des effets bénéfiques sur la santé humaine
„
Un marché représentant plus de $86 milliards aux
USA et ce marché est en croissance de 7.5% par année
Les pionniers
„ 1996- Campbell Soup: Intelligent Quisine
home-delivered
„ 1997- Kellogg’s: All Bran ®
Importance de la consommation des
fibres pour la prévention du cancer de
l’intestin.
„ 1997- Quaker Oats: Fibres solubles et réduction
des maladies coronariennes.
„ 1997-Japon: Food for Specified Health Use
(FOSHU)
Les défis des chercheurs
• Identification de composés actifs
• Méthodes d’extraction ou procédés industriels
permettant la préservation de la bioactivité
des composés actifs
• La digestibilité et la bioactivité des composés actifs
• La standardisation des aliments et le contrôle de la qualité
L’Avoine
„
„
„
Contenu en β-glucan: 1.8 – 6 %
Sucre complexe ayant un poids moléculaire de 1 x 106 kDa.
Rôle
8 g en β-glucan peuvent réduire le niveau de glucose
sanguin de 33% et la réponse à l’insuline de 40%: Diabetes
Care, 1996, 19: 831-34.
„
Une ingestion journalière de 140 g d’avoine peut réduire
de 11-20% le contenu en cholestérol sanguin : Lancet,1963,2:30304; Critical review in Food Science and Nutrition 1990, 29: 95-147; Am.J. Clin. Nutr.
1991,54:678-83.
Son de blé et incidence du nombre de tumeurs du colon (%)
80
70
60
50
1% fibres
4%fibres
8%fibres
40
30
20
10
0
Wheat Bran Bran Flakes
All-Bran ®
Alabaster et al., 1997. Food and Chemical Toxicology 35, 5,:517-522.
Les acides gras Oméga
Les oméga-3
Les acides eicosapentanoïque (EPA)
Les acides docosahexanoïque (DHA)
„ Les principales sources facilement
assimilables
Les poissons tels que le saumon et le thon
Recommandation canadienne: 1-1.8 g/jour
Contenu en oméga-3 dans le saumon : environ 0.8-1.4%
Mode d’action
„
„
„
„
„
Responsables du bon fonctionnement des tissus cérébraux et
nerveux, de la production de l’énergie et d’un système
immunitaire efficace
Régulation du rythme cardiaque
Protection contre la formation de plaques dans les artères
assurent l’alimentation d’une peau sèche
produisent un groupe important d’hormones, soit les
prostaglandines
Les polyphénols
Antioxydants
Limitent l’apparition de l’artériosclérose
Réduisent le taux de cholestérol sanguin et inhibent l’oxydation des LDL
Inhibent certaines enzymes responsables de la prolifération de cellules cancéreuses
Se lient au collagène des vaisseaux sanguins en améliorant leur résistance et favorisant la
vasodilatation
Protégent l’ADN contre l’oxydation et la formation de lésions
Bloquent la formation de cellules cancérigènes et tuent celles qui sont présentes par
l’activation d’enzymes clés
Anti-inflammatoires
Critical Review in Food Science and Nutrition, 2005, 45: 287-306; Lancet: 1993 , 342 1007-1011
HO COOH
HO
O
O
Acides aminés
arômatiques
OH
OH
HO
O
Acide benzoïque
OH
Acide chlorogénique
Acide cinnamique
Flavonoïdes
Flavonols
Isoflavones
OH
HO
OH
O
OH
HO
O+
HO
OH O
OH O
OH
OH
HO
O
OH
OH
OH
OH
Quercétine
OH
OH
O
OH
Flavanoïdes
Anthocyanes
Génistéine
Cyanidine
Épicatéchine
Tannins
Composés Phénoliques
Groupes
Classification
Sources
Structure
COOH
Acides
Phénoliques
Acide hydroxybenzoïque
R1
R4
R2
R3
CH=CH-COOH
Acide hydroxycinnamique
Tomate,
R2
R1
OH
Flavonoïdes
raisin, vin,
produits de
l’érable
Flavones (ols)
Flavanes (ols)
Anthocyanes
Isoflavonoïdes
choux, érable
Oignons, thé,
pommes,
broccoli, raisin,
légumineuses
Autres Composés phénoliques alimentaires à fort
potentiel antioxydant et leur source (suite)
Flavonols
HO
Quercétine
OH
O
HO
HO
Flavanols
C
II
O
C
II
C
OH
HO
Catéchines
OH
O
HO
CH2
CH
I
CH
O
HO
HO
C
II
O
Raisins,vin,
thé, sève et
sirop d’érable
OH
HO
Isoflavonoïdes Génistéine
Oignons, thé,
pommes,brocoli,
raisins
Légumineuses
(soya)
CH
II
C
OH
Fruits et légumes ayant un fort potentiel antioxydant
Bleuet
Canneberge
mûres
Framboise, fraise, Pommes
Cerise, Prune
Avocat, poire
Orange, raisin rouge
Pamplemousse, pêche,mangue
Abricot, tangerine, ananas
Banane, nectarine
Kiwi
Cantaloupe
Melon miel
Melon d’eau
J. Agric. Food Chem. 2004, 52, 4026-37
13 000
Fève rouge
Artichaut
6 000
Pomme de terre (Russet)
2 500
1 900
700
Ail, Choux rouge et frisé
Choux de bruxelles
oignon, patate douce,
radis, épinard, betterave
poivron, aubergine, brocoli
céleri, chou-fleur, carotte
200
Propriétés antioxydantes et antimutagènes
des produits de l’érable
Evaluer les propriétés antioxidantes,
antiradicalaires et antimutagènes des
composés phénoliques totaux extraits de la
sève et du sirop
Thériault, Caillet, Kermasha et Lacroix, 2006, Food Chemistry 98, 490-501.
Capacités antioxydantes
Période de la
saison
Propriétés
Inhibition
antiradicalaires peroxidation
(%)
(%)
Composés
glycosylés
Sève
Sirop
Sève
Sirop
0
95
95
113
108
50
98
95
117
101
100
88
98
104
17
0
48
40
68
99
50
89
80
97
127
100
33
61
85
90
Composés
aglycones
Les composés phénoliques du raisin et du vin
OH
OH
HO
O
Rôle de protection contre le
Flavonoïdes développement de cancer et
de maladies cardiovasculaires
OH
OH
Épicatéchine
OH
OH
Anthocyanes Protègent contre les rayons UV
O+
HO
OH
OH
Cyanidine
Augmentent la résistance des
vaisseaux sanguins
Propriétés antiradicalaires des composés
phénoliques des extraits de raisin
Extraits
Phénols
totaux
(g/100g)
Propriétés
antiradicalaires
Propriétés
antiradicalaires
USP/mg
extrait
USP/mg
phénols
Pépins
81
138
171
Peau
79
100
126
Extrait
entier
50
81
162
Caillet, Salmieri, Lacroix, 2006, Food Chemistry , 95,1-8.
Séparation des composés phénoliques par HPLC
3
1
5
2
4
Pépins
1
1
5
3
4
2
2
3
Peau
5
4
Fruit
entier
Propriétés antiradicalaires de chaque fraction
d’extrait de raisin
Extraits
Pépins
Peau
Fruit entier
Fractions Propriétés antiradicalaires
1
101
2
69
4
54
1
63
2
70
1
91
3
220
4
122
5
100
Les composés phénoliques du chocolat
Polyphénols totaux Catéchines et épicatéchines
Fève de cacao
Poudre de cacao
Chocolat noir
Chocolat au lait
6–8%
0.6 - 7 %
0.8 - 4 %
0.5 - 2%
Food Research International 2000, 33, 449-459
0.03 – 0.3 %
0.05 – 0.2%
0.02 – 0.07%
Mode d’action des catéchines
-Préviennent l’oxydation des LDL par leur
capacité de lier le fer et le cuivre
-Permettent la vasodilatation des vaisseaux
sanguins
-Régularisent la pression sanguine en
modulant la concentration en oxyde nitrique
dans le sang
-Préviennent le développement de
l’artériosclérose
-Modulation du système immunitaire
-Propriétés antimicrobiennes
-Propriétés anticancer
La canneberge
Étude in vivo
21 hommes
600 mL jus/jour
Pendant 14 jours
Augmentation du niveau de HDL de 8%
63
OH
OH
HO
O
Contenu en flavonols
Plus de 200 mg/kg
62
61
60
59
58
OH
57
OH O
56
55
Quercétine
54
jour 0
Metabolism Clinical and Experimental 2005, 54, 856-861
jour 14
LDL oxydé
µm/L
Les composés actifs de l’ail et des oignons
Temps de rétention dans le sang: 33 heures
Soit 2 fois celui des polyphénols de thé
Mode d’action
--Activation des enzymes de détoxification : Phase II
--Induisent l’apoptose des cellules cancéreuses: caspases
--Protègent le système cardiovasculaire
--Propriétés antioxydantes et antimicrobiennes
--Protègent contre le développement du cancer de
l’œsophage, l’estomac, le colon, le cerveau
--Antimutagènes
--Anti-inflammatoires: cytokines pro-inflammatoires: IFNγ--Protègent contre l’artériosclérose
--Antimicrobiens ex: E.coli, Salmonella, S.aureus,
Pseudomonas, Helicobacter pylori, Candida
J. Nutr, 2001: 131 (3s) 1032S-1040S; Nat.Prod. Rep. 2005, 22, 351-68
Int. J. Cancer, 1999, 81,1,20-23.;Food Research International 2000, 33, 449-459
Critical Reviews inFood Sc. And Nutrition 2004, 44:479-88;
O
S
S
Alliicine
(diallylthiosulfinate)
OH
OH
HO
O
OH
OH O
Quercétine
S C N R
Isothiocyanates
Les crucifères
Contenu en isothyocyanates
Brocoli 0.5 – 3.7 μg/gr
Choux de Bruxelles : 2.5%
Choux : 1%
Mode d’action
-- Bloquent l’action des molécules carcinogènes: Inhibent enzymes P45
-- Engendrent l’apoptose : activent les caspases
-- Augmentent l’activité des enzymes de détoxification de la cellule: Phase I
-- Relation inverse entre la consommation des crucifères et le cancer du colon, de
la prostate, du sein, le lymphome (non Hodgkin’s) , cancer du cerveau et leucémie
-- Molécules antimicrobiennes, antifongiques, insecticides et antiprotozoaires
Am. Society for Nutritional Sciences, 2001, 3027S-3033S; Cancer Letters 2004, 203: 35-43
Activité de la caspase – 3
Enzyme qui détruit les cellules cancéreuses
Carcinome du rein MBL CAKI-1
HT-29
U-87
BAEC
Flavone
2.3
1.1
1.1
0.9
1.1
EGCG
1
1.1
1.1
0.9
1.3
Genistéine
(Soya)
0.9
0.8
1.3
0.7
1.0
Isothiocyanate
8
1.4
0.9
1
0.6
Resvératrol
1
1.1
1.2
0.8
1.2
Cancer Letters 2004: 203, 35-43
Composition de la tomate
Fraction
Flavonoïdes
totaux
eq/%
Lycopène
mg/%
Vitamine C
mg/%
Pouvoir
antioxydant
µM TEAC/100g
Peau
20
9
17
212
Pulpe
8
3
9
82
Graines
12
2
8
114
USDA, 1998; Les aliments contre le cancer, 2005, Trécarré; Critical Reviewa in Food Sc. And Nutrition 2003:
1,1:1-18; Food Research International 2005, 38: 487-494
Le lycopène de la tomate
Pâtes de tomates: 29 mg/%
Sauce: 18 mg/%
Sauce tomate: 11 mg/%
Tomate en conserve et jus de tomate: 10 mg/%
Tomate crue: 3 mg/%
Rôle
Excellent antioxydant
Effet connu: Protège contre le développement du cancer de la prostate
Efficacité surtout dans les produits cuits à base de tomates
Protège contre les maladies cardiovasculaires
USDA, 1998; Les aliments contre le cancer, 2005, Trécarré; Critical Reviewa in Food Sc. And
Nutrition 2003: 1,1:1-18; Food Research International 2005, 38: 487-494
Autres nutriments ayant un fort potentiel antioxydant
Vitamine C: Cassis, fruits exotiques, agrumes, persil, poivron, choux,
légumes verts, mangue, papaye
Vitamine E: Fromages, graines oléagineuses, huiles végétales, huile
d’olive, noix, germe de blé, oeufs
Vitamine Aet B-carotène: Foie, huile de foie, abricot, choux, courge,
carotte, brocoli, tomate, piment, citrouille, mangue, papaye
Sélénium: Poissons, champignons, champignon Shiitake, thon, noix du
Brésil
Critical review in Food Sc. and Nutrition 2004: 44, 275-295.
Les aliments en développement
Designed foods
Fruits et légumes riches en nutriments:
vitamines et polyphénols:
tomates transgéniques (78 x plus de flavonoїdes)
Fruits irradiés
Sélénium
Calcium
Produits enrichis:
Jus
Lait fermenté riche en probiotique
Ajout de probiotiques dans les aliments
OBJECTIFS DE NOS LABORATOIRES
„
Médecine préventive: Collaboration avec l’industrie pour la
prévention de maladies alimentaires
„
Pour développer:
Nouvelles technologies
Nouveaux produits
„
Pour assurer:
L’innocuité alimentaire
La conservation de la valeur nutritive
„
Pour réduire:
L’ajout d’additifs alimentaires
Les déchets provenant des aliments et
des emballages alimentaires
„
Pour améliorer:
La protection alimentaire
Groupe de recherche
„
Chercheur principal:
Associé de recherche:
Agent de recherche:
Monique Lacroix, Ph.D.
Stéphane Caillet, Ph.D.
Stéphane Salmiéri, B.Sc.A.
„
Chercheurs étudiants:
Mathieu Millette, M.Sc.
Mélanie Turgis, B.Sc.
Laura Ursachi, B.Sc.
Gilbert Cornut, B.Sc.
Dominic Dussault , B.Sc.
„
„
TECHNOLOGIES EN ÉMERGENCE
MISE AU POINT DE BIO-FILMS
ENROBAGES ET EMBALLAGES
NATURELS BIO-ACTIFS
ÉTUDES SUR LES COMPOSÉS NATURELS
BIO-ACTIFS
Études physico-chimiques
et évaluations sensorielles
Analyses chimiques
et microbiologiques
Merci