agents bioactifs pour développer des aliments … · 2017-10-20 · qu’est-ce qu’un aliment...
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AgentsAgents bioactifsbioactifs pour dpour déévelopper velopper des aliments fonctionnelsdes aliments fonctionnels
Monique Lacroix, Monique Lacroix, PhPh.D..D.
ProfesseurProfesseur
Laboratoire de Recherche en SciencesLaboratoire de Recherche en Sciences
AppliquAppliquéées es àà ll’’Alimentation (RESALA)Alimentation (RESALA)
INRSINRS--Institut ArmandInstitut Armand--FrappierFrappier
531 des Prairies, Laval,531 des Prairies, Laval,QcQc,Canada,Canada
H7V 1B7H7V 1B7
emailemail: : moniquemonique..lacroixlacroix@@iafiaf..inrsinrs..caca
ÉÉtudes tudes éépidpidéémiologiquesmiologiques
90% des diab90% des diabèètes de type IItes de type II80% des maladies cardiovasculaires80% des maladies cardiovasculaires
35% des cancers35% des cancers
pourraient être pourraient être éévitvitéés par une meilleure s par une meilleure alimentation et de alimentation et de
meilleures habitudes de vie ! meilleures habitudes de vie !
QuQu’’estest--ce quce qu’’un aliment fonctionnel ?un aliment fonctionnel ?
Un aliment ou un ingrUn aliment ou un ingréédient isoldient isoléé dd’’un aliment qui un aliment qui peut avoir des effets bpeut avoir des effets béénnééfiques sur la santfiques sur la santéé humainehumaine
Un marchUn marchéé reprrepréésentant plus de $86 milliardssentant plus de $86 milliards aux aux USA et ce marchUSA et ce marchéé est en croissance de 7.5% par annest en croissance de 7.5% par annééee
Les pionniersLes pionniers
19961996-- Campbell Soup: Intelligent Quisine Campbell Soup: Intelligent Quisine homehome--delivereddelivered
19971997-- KelloggKellogg’’ss: All Bran : All Bran ®®Importance de la consommation desImportance de la consommation desfibres pour la prfibres pour la préévention du cancer de vention du cancer de ll’’intestin.intestin.
19971997-- Quaker Oats: FibresQuaker Oats: Fibres solubles et solubles et rrééductionductiondes maladies coronariennes. des maladies coronariennes.
19971997--Japon: Food for Specified Health Use Japon: Food for Specified Health Use (FOSHU)(FOSHU)
Les défis des chercheurs
• Identification de composés actifs
• Méthodes d’extraction ou procédés industrielspermettant 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
LL’’AvoineAvoine
Contenu en Contenu en ββ--glucanglucan: 1.8 : 1.8 –– 6 %6 %Sucre complexe ayant un poids molSucre complexe ayant un poids molééculaire de 1 x 10culaire de 1 x 1066 kDakDa..
Rôle Rôle 8 g en 8 g en ββ--glucanglucan peuvent rpeuvent rééduire le niveau de glucose duire le niveau de glucose sanguin de 33% et la rsanguin de 33% et la rééponse ponse àà ll’’insuline de 40%: insuline de 40%: DiabetesDiabetesCare, 1996, 19: 831Care, 1996, 19: 831--3434..
Une ingestion journaliUne ingestion journalièère de 140 g dre de 140 g d’’avoine peut ravoine peut rééduire duire de 11de 11--20% le contenu en cholest20% le contenu en cholestéérol sanguin : rol sanguin : LancetLancet,1963,2:303,1963,2:303--04; 04; CriticalCritical reviewreview inin FoodFood ScienceScience andand Nutrition 1990, 29: 95Nutrition 1990, 29: 95--147; 147; AmAm.J. Clin. .J. Clin. NutrNutr. . 1991,54:6781991,54:678--83. 83.
Son de blSon de bléé et incidence du nombre de tumeurs du colon (%)et incidence du nombre de tumeurs du colon (%)
0
10
20
30
40
50
60
70
80
Wheat Bran Bran Flakes All-Bran
1% fibres4%fibres8%fibres
®
Alabaster et al., 1997. Food and Chemical Toxicology 35, 5,:517-522.
Les acides gras Les acides gras OmOméégaga
Les omLes oméégaga--33Les acides Les acides eicosapentanoeicosapentanoïïque (EPA)que (EPA)Les acides Les acides docosahexanodocosahexanoïïque (DHA)que (DHA)
Les principales sources facilement Les principales sources facilement assimilablesassimilables
Les poissons tels que le saumon et le thonLes poissons tels que le saumon et le thonRecommandation canadienne: 1Recommandation canadienne: 1--1.8 g/jour1.8 g/jour
Contenu en omContenu en oméégaga--3 dans le saumon : environ 0.83 dans le saumon : environ 0.8--1.4%1.4%
Mode dMode d’’actionaction
Responsables du bon fonctionnement des tissus cResponsables du bon fonctionnement des tissus céérréébraux et braux et nerveux, de la production de lnerveux, de la production de l’é’énergie et dnergie et d’’un systun systèème me immunitaire efficaceimmunitaire efficaceRRéégulation du rythme cardiaquegulation du rythme cardiaqueProtection contre la formation de plaques dans les artProtection contre la formation de plaques dans les artèèresresassurent lassurent l’’alimentation dalimentation d’’une peau sune peau sèèchecheproduisent un groupe important dproduisent un groupe important d’’hormones, soit les hormones, soit les prostaglandinesprostaglandines
Les polyphénolsAntioxydants
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
Acides aminés arômatiques
Acide cinnamique
Flavanoïdes
Tannins
Anthocyanes
OHHO
O
O
OHOH
HO COOH
Acide chlorogénique
OHOH
HO O
OHOH
Épicatéchine
OHOH
HO O+
OHOH
Cyanidine
OOH
HO O
OH
Génistéine
OHOOH
HO O
OHOH
Quercétine
O
HO
Acide benzoïque
Flavonoïdes
Flavonols Isoflavones
Composés Phénoliques
Oignons, thOignons, théé, , pommes,pommes,
broccolibroccoli, raisin, , raisin, lléégumineusesgumineuses
FlavonesFlavones (ols)(ols)
Flavanes (ols)Flavanes (ols)
AnthocyanesAnthocyanes
IsoflavonoIsoflavonoïïdesdes
FlavonoFlavonoïïdesdes
Tomate,Tomate,
choux, choux, éérablerable
Acide Acide hydroxyhydroxy--cinnamiquecinnamique
raisin, vin, raisin, vin, produits de produits de ll’é’érablerable
Acide Acide hydroxyhydroxy--benzobenzoïïqueque
AcidesAcides
PhPhéénoliquesnoliques
SourcesSourcesStructureStructureClassificationClassificationGroupesGroupesCOOH
R 1
R 2R 3
R 4
CH=CH-COOH
R2R1
OH
Autres Composés phénoliques alimentaires à fort potentiel antioxydant et leur source (suite)
Oignons, thé, pommes,brocoli, raisins
QuercétineFlavonols
Légumineuses (soya)
GénistéineIsoflavonoïdes
Raisins,vin,thé, sève et sirop d’érable
CatéchinesFlavanols
HO
O
CIIO
CHIIC
HO
OH
O
CIIO
CIIC
HO
OH
HO
HO OH
CH2
CHI
CH
HO O
HO
OH
HOOH
Fruits et légumes ayant un fort potentiel antioxydant
Bleuet Fève rougeCanneberge Artichautmûres Framboise, fraise, Pommes Cerise, Prune Pomme de terre (Russet)Avocat, poireOrange, raisin rouge Ail, Choux rouge et friséPamplemousse, pêche,mangue Choux de bruxellesAbricot, tangerine, ananas oignon, patate douce,Banane, nectarine radis, épinard, betteraveKiwi poivron, aubergine, brocoliCantaloupeMelon miel céleri, chou-fleur, carotteMelon d’eau
13 000
2 500
700
200
J. Agric. Food Chem. 2004, 52, 4026-37
6 000
1 900
Evaluer les propriEvaluer les propriééttééss antioxidantes, antioxidantes, antiradicalaires et antimutagantiradicalaires et antimutagèènes des nes des composcomposééss phphéénoliquesnoliques totauxtotaux extraits de la extraits de la ssèève et duve et du siropsirop
PropriPropriééttéés s antioxydantesantioxydantes et antimutaget antimutagèènesnesdes produits de ldes produits de l’é’érablerable
Thériault, Caillet, Kermasha et Lacroix, 2006, Food Chemistry 98, 490-501.
CapacitCapacitéés s antioxydantesantioxydantesPPéériode de la riode de la
saisonsaisonPropriPropriééttéés s IInhibitionnhibitionaantiradicalairesntiradicalaires pperoxidationeroxidation
(%) (%)(%) (%)CComposomposééssgglycosyllycosylééss
SSèève Siropve Sirop SSèève Siropve Sirop
00 95 95 95 95 113 108113 1085050 98 9598 95 117 101117 101
100100 88 9888 98 104 104 1717CComposomposéés s aaglyconesglycones
00 48 4048 40 68 9968 99
5050 89 8089 80 97 12797 127
100100 33 6133 61 85 9085 90
Les composLes composéés phs phéénoliques du raisin et du vinnoliques du raisin et du vin
Flavonoïdes
Anthocyanes Protègent contre les rayons UVAugmentent la résistance desvaisseaux sanguins
Rôle de protection contre le développement de cancer etde maladies cardiovasculaires
OHOH
HO O+
OHOH
Cyanidine
OHOH
HO O
OHOH
Épicatéchine
PropriPropriééttéés s antiradicalairesantiradicalaires des composdes composéés s phphéénoliques des extraits de raisinnoliques des extraits de raisin
ExtraitsExtraits PhPhéénolsnolstotauxtotaux
(g/100g)(g/100g)
PropriPropriééttééssaantiradicalairesntiradicalairesUSP/mg USP/mg extraitextrait
PropriPropriééttééssaantiradicalairesntiradicalairesUSP/mg USP/mg phphéénolsnols
PPéépinspins 8181 138138 171171
PeauPeau 7979 100100 126126
Extrait Extrait entierentier
5050 8181 162162
Caillet, Salmieri, Lacroix, 2006, Food Chemistry , 95,1-8.
PropriPropriééttéés s antiradicalairesantiradicalaires de chaque fraction d’extrait de raisin
ExtraitsExtraits Fractions Fractions PropriPropriééttéés s antiradicalairesantiradicalairesPPéépinspins 11 101101
22 696944 5454
PeauPeau 11 636322 7070
Fruit entierFruit entier 11 919133 22022044 12212255 100100
Les composLes composéés phs phéénoliques du chocolatnoliques du chocolat
Polyphénols totaux Catéchines et épicatéchines
Fève de cacao 6 – 8 %Poudre de cacao 0.6 - 7 % 0.03 – 0.3 %Chocolat noir 0.8 - 4 % 0.05 – 0.2%Chocolat au lait 0.5 - 2% 0.02 – 0.07%
Food Research International 2000, 33, 449-459
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 cannebergeLa canneberge
OHOOH
HO O
OHOH
Quercétine
Étude in vivo21 hommes600 mL jus/jourPendant 14 joursAugmentation du niveau de HDL de 8%
Contenu en flavonolsPlus de 200 mg/kg
5455
56
5758
59
6061
62
63
jour 0 jour 14
LDL oxydé
Metabolism Clinical and Experimental 2005, 54, 856-861
µm/L
Les composLes composéés actifs de ls actifs de l’’ail et des oignonsail et des oignons
Temps de rétention dans le sang: 33 heuresSoit 2 fois celui des polyphénols de thé
SO
S
Alliicine(diallylthiosulfinate)
OHOOH
HO O
OHOH
Quercétine
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: IFN-γ--Protègent contre l’artériosclérose--Antimicrobiens ex: E.coli, Salmonella, S.aureus,
Pseudomonas, Helicobacter pylori, CandidaJ. Nutr, 2001: 131 (3s) 1032S-1040S; Nat.Prod. Rep. 2005, 22, 351-68Int. J. Cancer, 1999, 81,1,20-23.;Food Research International 2000, 33, 449-459Critical Reviews inFood Sc. And Nutrition 2004, 44:479-88;
NCS
Isothiocyanates
R Les crucifères
Contenu en isothyocyanatesBrocoli 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
ActivitActivitéé de la de la caspasecaspase –– 33
Enzyme qui dEnzyme qui déétruit les cellules canctruit les cellules cancééreusesreuses
Carcinome du reinCarcinome du rein MBLMBL CAKICAKI--11 HTHT--2929 UU--8787 BAECBAEC
FlavoneFlavone 2.32.3 1.11.1 1.11.1 0.90.9 1.11.1
EGCGEGCG 11 1.11.1 1.11.1 0.90.9 1.31.3
GenistGenistééineine(Soya)(Soya)
0.90.9 0.80.8 1.31.3 0.70.7 1.01.0
IsothIsothiiocyanateocyanate 88 1.41.4 0.90.9 11 0.60.6
ResvResvéératrolratrol 11 1.11.1 1.21.2 0.80.8 1.21.2
Cancer Letters 2004: 203, 35-43
Composition de la tomate
FractionFraction FlavonoFlavonoïïdesdestotauxtotaux
eqeq/%/%
LycopLycopèènenemgmg/%/%
Vitamine CVitamine C
mgmg/%/%Pouvoir Pouvoir
antioxydantantioxydant
µµM TEAC/100gM TEAC/100g
PeauPeau 2020 99 1717 212212
PulpePulpe 88 33 99 8282
GGrainesraines 1212 22 88 114114
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 tomatePâtes de tomates: 29 mg/%Sauce: 18 mg/%Sauce tomate: 11 mg/%Tomate en conserve et jus de tomate: 10 mg/%Tomate crue: 3 mg/%
RôleExcellent antioxydantEffet connu: Protège contre le développement du cancer de la prostateEfficacité surtout dans les produits cuits à base de tomatesProtège contre les maladies cardiovasculaires
USDA, 1998; Les aliments contre le cancer, 2005, Trécarré; Critical Reviewa in Food Sc. AndNutrition 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 irradiésSéléniumCalcium
Produits enrichis:JusLait fermenté riche en probiotiqueAjout de probiotiques dans les aliments
OBJECTIFS DE NOS LABORATOIRES
Médecine préventive: Collaboration avec l’industrie pour la prévention de maladies alimentaires
Pour développer: Nouvelles technologiesNouveaux produits
Pour assurer: L’innocuité alimentaireLa conservation de la valeur nutritive
Pour réduire: L’ajout d’additifs alimentairesLes déchets provenant des aliments et des emballages alimentaires
Pour améliorer: La protection alimentaire
Groupe de rechercheGroupe de recherche
Chercheur principal:Chercheur principal: Monique Lacroix, Monique Lacroix, PhPh.D..D.AssociAssociéé de recherche: Stde recherche: Stééphanephane CailletCaillet, , PhPh.D..D.Agent de recherche: StAgent de recherche: Stééphanephane SalmiSalmiéériri, B., B.ScSc.A..A.
Chercheurs Chercheurs éétudiants: Mathieutudiants: Mathieu MilletteMillette, M., M.ScSc..MMéélanielanie TurgisTurgis, B., B.ScSc..LauraLaura UrsachiUrsachi, B., B.ScSc..GilbertGilbert CornutCornut, B., B.ScSc..Dominic DussaultDominic Dussault , , B.B.ScSc..
TECHNOLOGIES EN TECHNOLOGIES EN ÉÉMERGENCEMERGENCE
MISE AU POINT DE BIOMISE AU POINT DE BIO--FILMSFILMSENROBAGES ET EMBALLAGESENROBAGES ET EMBALLAGES
NATURELS BIONATURELS BIO--ACTIFSACTIFS
ÉÉTUDES SUR LES COMPOSTUDES SUR LES COMPOSÉÉS NATURELS S NATURELS BIOBIO--ACTIFSACTIFS