[PDF] Présentation PowerPoint Oxydation des micro-constituants dans

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xQQK bm` H2b TQHvT?ûMQHb avHpBM :mvQi hQ +Bi2 i?Bb p2`bBQM, Oxydation des micro-constituants dans les aliments zoom sur les polyphénols

Sylvain Guyot

(sylvain.guyot@inra.fr)

Equipe PRP "Polyphénols, Réactivité &

Procédés», Unité de Recherche BIA

(Biopolymères, Interactions et

Assemblages)

F-35653 Le Rheu, France

Formation AgroParisTech, Paris, le 8 nov. 2016

Plan Les polyphénols (généralités, nomenclature, structures, diversité dans les aliments).

La réactivité des quinones

Le goût (des tanins "néoformés» )

Les propriétés antioxydantes

Conclusion/discussion

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O noyau benzènique fonction hydroxyle substituant hydrophobe hydrophile, caractère acide +/-hydrophile

Solubilité

et

Réactivité

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molécules possédant plusieurs fonctions phénols H

Acide 5-O-caféoylquinique

(acide chlorogénique) O

Catéchine

2 noyaux phénoliques 1 noyau phénolique

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Une très grande diversité de structures

Acides

hydroxycinnamiques H

Acide Caféoylquinique

(acide chlorogenique)

Flavonols

O

Hyperoside

Catéchines

O (-)-Epicatéchine

Procyanidines

= tanins condensés O

Procyanidine trimère

Dihydrochalcones

O

Phloridzin

Anthocyanes

O

Idéaine

Les 6 classes de polyphénols de la pomme

dans tout le fruit

90 % du total des polyphénols

Essentiellement dans la peau

Spécifiques de la pomme

Autres polyphénols courants

Tanins hydrolysables

Phenolic polyesters of glucose

O

Ex : pentagalloylglucose

Quelques exemples

Stibenes

Acides Benzoiques

Isoflavones

Soja

Fruits rouges

Flavanones &

Flavanonols

taxifolin

Daidzéine

Revératrol

Raisin and Vins

hespéridine

Acide ellagique

Agrumes

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Une idée de leur teneur dans les

http://phenol-explorer.eu/

ChromatographieFolin

Pomme de Terre (200 g)2857

Tomate (100 g)837

Laitue (100 g)923

Onions (20 g)718

Pomme (200 g)239440

Cerise (50 g)276276

Chocolat noir (20 g)102168

Jus d2275

Vin rouge (125 ml)97225

Café (200 ml)150179

Thé noir (200 ml)138200

Quantités de polyphénols

(en mg) contenues dans une ration pour différents aliments D

Williamson, The Journal

of Nutrition, 130, 2000

Données très

variables selon les méthodes utilisées

Grandes

variabilités dans les matières premières et aussi selon les procédés,

Formation AgroParisTech, Paris, le 8 nov. 2016

DĠfinition d'un composĠ rĠducteur : un molécule qui a (de par sa structure termes à s'odžyder facilement.) Les composés phénoliques sont de bons réducteurs O R R-[ (Réducteur)(Oxydant) Phénol et Radical phénoxy forme un couple réducteur/oxydant RED/OX

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-forte densité électronique due au système de doubles liaisons conjuguées des cycles aromatiques substitués par une/des fonctions hydroxyles présentant aussi aune forte densité électronique Les composés phénoliques sont de bons réducteurs O.O O O.

Le radical phénoxy est stabilisé

par résonnance (plusieurs formes mésomères)

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pH augmente.

NB: Pour les polyphénols,

l'odžydabilitĠ est souǀent liée au pH

Encore plus de

densité électronique(acide)(base conjuguée) pH O- p

Équilibre acide-base

-Caractère acide de la fonction hydroxyle (équilibre avec forme phénolate) Les composés phénoliques sont de bons réducteurs

En d'autres termes͗

La forme phénolate est plus facilement oxydable que la forme phénol Aux pHs de la plupart des aliments contenant des polyphénols (pHs acides entre O- p o-o-

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Notion de potentiel

redox(E)

Permet de positionner

le couple oxydant/réducteur sur une échelle

Plus le potentiel est

ĠleǀĠ plus l'odžydant est

fort (plus le réducteur du couple est faible)

Extrait de : Danilewicz, JC

AMERICAN JOURNAL OF ENOLOGY AND VITICULTURE 54 (2), 73-85

Pour les phénols

Plus le pH augmente

et plus le pouvoir réducteur augmente facilement On considère toujours (au moins) 2 couples d'odžydo-réduction» Dans les aliments : le dioxygène, en particulier certaines formes réactives de Les diffĠrentes formes rĠactiǀes de l'odžygğnes prĠsentes audž pHs du vin (Danilewicz 2003; Waterhouse & Laurie 2006).

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Les métaux de transition Fe2+/Fe3+ et Cu+/Cu2+ jouent souvent un rôle essentiel de catalyseur de l'odžydation des polyphĠnols dans les aliments

La réaction de Fenton

Ils entrent dans des chaines d'odžydo-réduction qui les polyphénols

Oxydation non enzymatique

composés phénoliques dans un modèle alimentaire (ici le vin) avec parallèlement une consommation du dioxygène.

Consommation du dioxygène

Danilewicz 2003

Oxydation enzymatique des

composés phénoliques

Un phénomène très répandu

Prunes

Pruneaux

Jus de pomme

Thé noir / Thé vert

Champignons

Avocat

Banane

Pomme

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Oxydation enzymatique des

composés phénoliques

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Le rôle essentiel des polyphénoloxydases

Oxydation enzymatique des

composés phénoliques

Microscopie tissus de pomme

(extrait de Gregory Glenn and

Poovaiah (1987)

Post Harvest Pomology Newsletter,

5(1): 10-19

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Réactions catalysées par la Polyphénoloxidase (PPO) NB: les PPOs sont des enzymes à 2 substrats: un composé phénoliqueet le dioxygéne

NB: les PPOs des végétaux sont généralement insolubles(liées aux membranes et éliminables par

NB: le produit de la réaction enzymatiqueest une quinone

Oxydation enzymatique des composés

phénoliques

Les principaux substrats de la PPO de la pomme

Oxydation enzymatique des

composés phénoliques

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Oxydation enzymatique des

composés phénoliques D'autres enzymes peuvent intervenir dans certains cas Les peroxydases (dans la plupart des végétaux, a priori beaucoup moins impliquées disponible que le dioxygène)

Les laccases

(classée parmi les PPO)

Le plus souvent fongiques ou bactérienne (ex:

pommes "pourriesͩ dans l'industrie cidricole et des jus de fruits) Rq: laccase: même réaction que PPO mais plus résistante, soluble, et plus large spectre de substrats phénoliques (p-phénols

Semi-quinone

POD

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Réactivité des quinones

Les o-Quinones sont

très réactives

De multiples réactions

conduisant à de multiples produits o-quinones -Oxydo-réductions(dont oxydo- réductions couplées) -Dismutationinverse(formation d'espğces radicalaires, edž͗ semi- quinones) -RĠactions d'addition(avec un autre composés phénoliques): dimérisation, oligomérisation, polymérisation -Réactions de réarrangement intramoléculaire(additions intramoléculaires)

Oxydo-réductions

o-quinone + inhibition du brunissement

Exemple 2 : rôle des sulfites

S2 2O 3 H3 + S3 +

95 % au pH des aliments

O 3 - O 4 sulfatebisulfiteo-quinoneo-diphénol

Réactivité des quinones

L'odžydo-réduction couplée (un cas particulier d'odžydo-réduction qui implique plusieurs couples de polyphénols)

Red. 3

Ox. 3 OH OHR O OR 1/2O2 H2O O OR OH OHR oxydoréduction couplée o-quinone primaire o-quinone secondaire oxydoréduction enzymatique (ex: PPO) Ox. 2

Red. 2

Ox. 1

Red. 1

Réactivité des quinones

Oxydo-réductions

NB : des composés phénoliques non substrats des PPOs sont néanmoins oxydé de cette manière

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Réactivité des quinones

Acide caféoylquinique

O-Quinone Primaire

O O2 P 2OO

La réaction enzymatique

O- caféoylquinique o-Quinones secondaires o-Quinonesde procyanidines

Procyanidin

Acide 5-caféoylquinique

Réactions

d'odžydorĠduction couplée avec les autres polyphénols O O O O

L'odžydo-réduction couplée des

tanins de la pomme

Les tanins de la pomme (oligomères

et polymères de procyanidines) sont oxydés selon ce mécanismes lors de l'Ġlaboration des jus de pomme et des cidres

Les quinones de tanins ainsi

formées évoluent rapidement pour donner des "tannins

Réactivité des quinones

O O Dismutation inverse : génération de radicaux semi-quinone

Réactions de transferts d

Favorisée quand [quinone] << [o-diphénols]Additions radicalaires

Polyphénols

"néoformés»

Réactivité des quinones

Réactions d

Nu = autres polyphénols, fonction amine

et thiols(fonctions thiols ou amines de protéines, acides aminés, glutathion, sulfites...

Addition de Michael

aromatisation

Réactivité des quinones

intermoléculaire (couplage oxydatif )

Les catéchines du thé

O O O oxydation enzymatique polyphenol oxydases O O théaflavines bisflavanols

30 % du poids sec

des feuilles de thé

épicatéchine

Épicatéchine gallate

Épigallocatéchine gallate

Réactivité des quinones

Intramoléculaires

O O OH OH HO OH O HO HO O OH H R1R2 OH HO O OH O O O OH OH HO OH H R1 R2 H+ O OH OH OH HO OH O HO HO O OH R2R1 type Btype AH+ (type B) par oxydoréduction couplée (de type A)

Addition nucléophile

intramoléculaire

Équilibre avec la forme

méthylène quinone

Poupard et al., 2011

Ex: oxydation des tanins condensés

Cidres

et

Jus de pommes

Les conséquences

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Couleur

Les conséquences

Cidres et

Jus de pommes

Oxydation des

dihydrochalcones et des catéchines

Thé vert

versus Thé noir

Oxydation des

Catéchines

Vieillissement des

vins rouges

Dégradation

oxydative des anthocyanes

Couleur des jus de pommes et des cidres

Analyse en HPLC (chromatographie) des jus oxydés de différentes variétés de pommes à cidres

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Couleur des jus de pommes et des cidres

Couleur des jus de pommes et des cidres

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Les conséquences

Le goût

des hypothèses et des observations "indirectes» -1. Les tannins (responsables de l'amertume et de l'astringence ) des jus, cidres, vins sont modifiés par oxydation et de ce fait contribuent plus ou moins au goût des produits finis. -2. Des polyphénols initialement non tanninstels que catéchines, acides conǀertis en produits d'odžydation

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Les conséquences

Le goût

Jus de pomme et cidre

Partition des tanins entre le moût

(liquide) et le marc (solide) :

L'odžydation amplifie le phĠnomğne

Après oxydation, les procyanidines (tanins) sont modifiées dans leur structures (Zanchi et al., 2009, Poupard et al., 2011) et ont davantage d'affinitĠ pour les parois (Le bourvellec et al.2009) l'edžtrġme, on ne retrouve plus de tanins natifs dans le moût

Les jus sont beaucoup

moins astringents 1

Tanins

Les conséquences

Le goût

2 Edžemple des dĠhydro(oligo)catĠchines, produits de l'odžydation des catĠchines Tanins natifs(procyanidines)Déhydro(oligo)catéchines (issues de l'odžydationdes catéchines) O O

Procyanidines

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