WO2006064150A1 - Procede d'obtention de polyphenols naturels stabilises, polyphenols ainsi obtenus et utilisation de ces polyphenols dans le metabolisme des glucides - Google Patents

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Definitions

  • the present invention relates to a process for obtaining natural polyphenols stabilized from plant raw materials rich in such compounds.
  • Polyphenols are widely distributed in plants; they play an essentially metabolic role and take part in the protection of plants against viral and bacterial attacks by means of derivatives that bind to the amino groups of the membrane proteins of viruses and bacteria.
  • polyphenols thus isolated must be sufficiently pure and, above all, stabilized.
  • polyphenols can be subject to chemical oxidation phenomena, especially under the action of certain minerals such as iron or copper, or enzymatic oxidation under the action of polyphenoloxidase or tyrosinase.
  • amino groups of the proteins are in the form of free NH 2, which is very reactive with phenols, whereas in acidic medium, ie below the isoelectric point. amino acids which is between 5 and 7, these amino groups are in the form of NH 4 + ammonium ions with which the quinones are not able to react.
  • the mineral acids such as hydrochloric acid induce the formation in the extraction medium of soluble iron or copper salts likely to destabilize the extracted polyphenols.
  • Sulfites or bisulphites and their derivatives can not be used in processes for obtaining compositions intended for the food, pharmaceutical or cosmetic industries since they are toxic and prohibited by the regulations in force.
  • the polyphenol extraction step is generally followed by purification steps requiring the use of organic solvents that are not very compatible with the agri-food or pharmaceutical industries, such as for example, hexane, acetone, or ethyl acetate.
  • the object of the present invention is to remedy these drawbacks by proposing a process which makes it possible to avoid oxidation phenomena and to obtain stabilized natural polyphenols and which furthermore does not require the use of compounds that are toxic or prohibited by them. authorities.
  • this process is characterized by the successive implementation of two steps, namely on the one hand an extraction step in an aqueous-alcoholic or aqueous medium acidified to a pH of between 1.5 and 5, preferably of 3.5 by addition of organic acid, and secondly a step of purification on an acid chromatographic column of the acid solution of polyphenols thus obtained.
  • the organic acid added to the aqueous-alcoholic or aqueous medium during the extraction step is preferably oxalic acid, acetic acid, citric acid (lemon juice) or grape tartaric acid.
  • the oxalates of iron and copper being insoluble in aqueous-alcoholic medium as well as in aqueous medium, the addition of this acid at the beginning of the process makes it possible to eliminate from the extraction medium the minerals that can be responsible. chemical oxidation phenomena of polyphenols and the formation of unstable salts, this even if they are only present in the state of traces, since they are very reactive with the polyphenols.
  • the extraction step is carried out in a hydroalcoholic medium.
  • the alcohol is distilled under reduced pressure so as to obtain an aqueous solution of polyphenols which can then be purified on a chromatographic column.
  • Clarifying filtration is also generally necessary before this purification step.
  • the extraction step is carried out in an aqueous medium at a pH of about 3.5 and at a temperature of about 60 ° C.
  • Such an aqueous medium preferably contains a dose of the order of 1/1000 of organic acid.
  • the polyphenols contained in the acid solution obtained at the end of the extraction step are fixed on a chromatographic column and then desorbed using eluents hydroalcoholic solutions, preferably ethanol solutions, acids.
  • the invention also relates to polyphenols obtained following the implementation of the aforementioned method. It is thus possible advantageously to obtain phenolic acids such as chlorogenic acid and also flavonoids such as catechins (flavonol), from green tea, cocoa or fruit such as blackcurrant, blueberry or grapes or flavonones such as the naringine of the orange of the back orange or lispersion of the lemon or anthocyanins such as cyanidin of the red fruits.
  • phenolic acids such as chlorogenic acid and also flavonoids such as catechins (flavonol)
  • flavonoids such as catechins (flavonol)
  • green tea cocoa or fruit
  • blackcurrant blueberry or grapes or flavonones
  • flavonones such as the naringine of the orange of the back orange or lispersion of the lemon or anthocyanins such as cyanidin of the red fruits.
  • the process according to the invention makes it possible, by way of example, to obtain stabilized natural chlorogenic acid using, as starting substances, traditional plant materials but also and preferably plant chloroplasts naturally rich in chlorogenic acid. especially chloroplasts of green coffee, potatoes or sunflower.
  • chlorogenic acid may advantageously be used for obtaining pharmaceutical, cosmetic or food preparations.
  • the purification step of the acid solutions obtained at the end of the extraction step implemented in accordance with the two abovementioned variants of the invention may, for example, be carried out as follows using an XAD 16 resin-type adsorbent resin from Rohm & Haas Company or the adsorptive resin VPOC 1164 from Bayer Company.
  • the resin is first washed with deionized acidic water at a pH of between 3 and 5.
  • the chlorogenic acid solution is then fixed on the resin column to adsorb chlorogenic acid. After fixing the chlorogenic acid, the column is washed with 5 to 10 volumes of acid demineralized water at a pH of between 3 and 5 to remove impurities such as sugars or proteins.
  • the resin is then desorbed with a hydroalcoholic solution at 30 to 50 ° of alcohol at a pH of between 3 and 5 so that the chlorogenic acid which is very hydrophilic is easily entrained while the less hydrophilic compounds such as caffeic acid or the isochlorogenic acids (dicaféylquinique acids) are not extracted.
  • the chlorogenic acid solution is distilled under vacuum and then dried in order to obtain a chlorogenic acid with a purity higher than 90%.
  • the resin After recovering the chlorogenic acid with a low alcohol alcoholic eluent, the resin is eluted with high alcohol ethanol, greater than 90 °, containing about 1/1000 of oxalic acid at a temperature of pH of the order of 3.5, to obtain the acids - phenols little hydrophilic as caffeic acid.
  • This technique makes it possible to obtain pure polyphenols such as chlorogenic acid or caffeic acid of good chemical stability.
  • the invention also relates to the use of polyphenols such as stabilized natural chlorogenic acid thus obtained for obtaining absorbable dietary or medicinal preparations.
  • the first step of glycolysis corresponds to enzymatic phosphating of the sugar molecule, especially in the presence of exokinase.
  • chlorogenic acid can promote the metabolism of sugars, especially glucose by the body.
  • Fructose-6-phosphate with phosphofructokinase gives fructose-1,6-diphosphate.
  • the total elimination of the sound which makes it possible to obtain the white flour free of polyphenols is considered as a criterion of quality.
  • the invention also relates to the use of polyphenols, in particular natural and stabilized chlorogenic acid obtained by the above-mentioned method for obtaining an absorbable dietary or medicinal preparation having beneficial properties on carbohydrate metabolism.
  • Such a preparation can in particular help regulate blood sugar, so to fight against diabetes by supplementing the action of glycemic control enzymes such as insulin or glucagon.
  • fatty diabetes which is often found beyond 50 - 60 years, is due to the fact that the mechanism of use of glucose is used up, so that the body can not use all the sugar consumed in it. fixing phosphates so as to have a constant glycemia.
  • a preparation of this type can also be proposed to athletes to improve the use of their blood glucose and therefore their energy efficiency.
  • the beneficial effects of the preparation according to the invention can also be applied to the veterinary field.
  • the animal feed industry as an example to improve the performance of racehorses.

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Abstract

Procédé d'obtention de polyphénols naturels stabilisés à partir de matières premières végétales riches en de tels composés, caracté- risé par la mise en oeuvre successive de deux étapes à savoir d'une part une étape d'extraction en milieu hydroalcoolique acidifié ou aqueux acidi- fié à pH compris entre 1,5 et 5, de préférence de l'ordre de 3,5 par addition d'acide organique et d'autre part une étape de purification sur colonne chromatographique en milieu acide de la solution acide de polyphénols ainsi obtenue.

Description

« Procédé d'obtention de polyphénols naturels stabilisés, polyphénols ainsi obtenus et utilisation de ces polyphénols dans le métabolisme des glucides »
La présente invention concerne un procédé d'obtention de polyphénols naturels stabilisés à partir de matières premières végétales riches en de tels composés.
Les polyphénols sont largement distribués chez les végétaux ; ils jouent un rôle essentiellement métabolique et prennent part à la protection des plantes contre les attaques virales et bactériennes grâce à des dérivés venant se fixer aux groupements aminés des protéines mem- branaires des virus et des bactéries.
Les spécialistes se sont récemment rendu compte que ces composés ont des propriétés bénéfiques pour la santé, à titre d'exemple des propriétés anti-oxydantes et ont par suite eu l'idée de les isoler afin de pouvoir les incorporer dans différentes préparations pharmaceutiques, cosmétiques, diététiques ou alimentaires voire chimiques.
Toutefois, pour permettre de tirer profit de ces propriétés bénéfiques encore faut-il que les polyphénols ainsi isolés soient suffisamment purs, et surtout stabilisés. Or, les polyphénols peuvent être sujets à des phénomènes d'oxydation chimique, notamment sous l'action de certains minéraux tels que le fer ou le cuivre, ou encore d'oxydation enzymatique sous l'action de la polyphénoloxydase ou tyrosinase.
Ces processus d'oxydation des polyphénols conduisent à la formation de quinones aptes à se fixer sur les groupements aminés des protéines et doivent donc être évités.
Il est toutefois à noter qu'en milieu alcalin les groupements aminés des protéines se trouvent sous la forme de NH2 libre, très réactif avec les phénols, alors qu'en milieu acide, c'est-à-dire au-dessous du point isoélectrique des acides aminés qui est compris entre 5 et 7, ces groupements aminés se trouvent sous la forme d'ions ammonium NH4+ avec lesquels les quinones ne sont pas aptes à réagir.
Différents procédés d'extraction des polyphénols ont déjà été proposés. Ces procédés qui sont en règle générale basés sur une extraction en un milieu hydroalcoolique additionné d'acides minéraux tels que l'acide chlorhydrique ou de sulfites ou bisulfites ne sont toutefois pas satisfaisants car ils ne permettent pas d'éviter les phénomènes d'oxydation des polyphénols et d'obtenir des polyphénols stables.
En effet, l'addition d'acides minéraux au milieu d'extraction entraîne un abaissement du pH à des valeurs très faibles auxquelles ces acides sont totalement dissociés et entraînent une hydrolyse chimique de certains polyphénols.
De plus, les acides minéraux tels que l'acide chlorhydrique induisent la formation dans le milieu d'extraction de sels de fer ou de cuivre solubles de nature à déstabiliser les polyphénols extraits. Les sulfites ou bisulfites et leurs dérivés ne peuvent quant à eux pas être utilisés dans des procédés d'obtention de compositions destinées aux industries alimentaires, pharmaceutiques ou cosmétiques vu qu'ils sont toxiques et interdits par la réglementation en vigueur.
Il est en outre à noter que dans les procédés connus, l'étape d'extraction des polyphénols est en règle générale suivie d'étapes de purification nécessitant la mise en œuvre de solvants organiques peu compatibles avec les industries agroalimentaires ou pharmaceutiques tels qu'à titre d'exemple, ltiexane, l'acétone, ou l'acétate d'éthyle.
La présente invention a pour objet de remédier à ces incon- vénients en proposant un procédé permettant d'éviter les phénomènes d'oxydation et d'obtenir des polyphénols naturels stabilisés et ne nécessitant en outre pas l'utilisation de composés toxiques ou interdits par les Autorités.
Selon l'invention ce procédé est caractérisé par la mise en œuvre successive de deux étapes, à savoir d'une part une étape d'extraction en milieu hydroalcoolique ou aqueux acidifié à pH compris entre 1,5 et 5, de préférence de l'ordre de 3,5 par addition d'acide organique, et d'autre part une étape de purification sur colonne chromatogra- phique en milieu acide de la solution acide de polyphénols ainsi obtenue. L'acide organique ajouté au milieu hydroalcoolique ou aqueux lors de l'étape d'extraction est de préférence l'acide oxalique, l'acide acétique, l'acide citrique (jus de citron) ou encore l'acide tartrique de raisin.
A titre d'exemple, les oxalates de fer et de cuivre étant in- solubles en milieu hydroalcoolique tout comme en milieu aqueux, l'addition de cet acide en début de procédé permet d'éliminer du milieu d'extraction les minéraux pouvant être responsables de phénomènes d'oxydation chimique des polyphénols et de la formation de sels instables, ce même s'ils ne sont présents qu'à l'état de traces, vu qu'ils sont très réactifs avec les polyphénols.
Le maintien de pH acides pendant la totalité de la mise en œuvre du procédé correspond à une caractéristique essentielle de l'invention.
En effet, à de tels pH la polyphénoloxydase est inhibée, ce qui permet d'éviter les phénomènes d'oxydation enzymatique des polyphénols, et en outre, les fonctions aminées des protéines se trouvent sous la forme d'ions ammonium NH4+ inaptes à réagir avec les quinones. Selon une première variante de l'invention, on met en œuvre l'étape d'extraction en un milieu hydroalcoolique.
Selon une autre caractéristique de cette première variante de l'invention, après l'étape d'extraction en milieu hydroalcoolique, on distille l'alcool sous pression réduite de façon à obtenir une solution aqueuse de polyphénols pouvant ensuite être purifiée sur colonne chromatographi- que.
Une filtration clarifiante est en outre en règle générale nécessaire avant cette étape de purification.
Selon une seconde variante de l'invention, on met en œuvre l'étape d'extraction en un milieu aqueux à pH de l'ordre de 3,5 et à une température de l'ordre de 600C.
Un tel milieu aqueux renferme de préférence une dose de l'ordre de 1/ 1000 d'acide organique.
Il est à noter que selon cette seconde variante de l'invention, une filtration ou une centrifugation est en règle générale nécessaire avant l'étape de purification sur colonne chromatographique de façon à obtenir une solution limpide de polyphénols.
Selon une autre caractéristique de l'invention, lors de l'étape de purification on fixe les polyphénols contenus dans la solution acide obtenue à l'issue de l'étape d'extraction sur une colonne chromatographique puis on les désorbe en utilisant en tant qu'éluents des solutions hydroalcooliques, de préférence des solutions d'éthanol, acides.
Il est ensuite nécessaire de distiller sous vide puis de sécher sous vide les solutions de polyphénols successivement obtenues de façon à obtenir des polyphénols très purs, ayant une pureté de l'ordre de 90 %.
Lors de cette étape de purification, il est essentiel de veiller à maintenir constamment le pH des diverses solutions renfermant les po- lyphénols à une valeur comprise entre 1,5 et 5 et de préférence de l'ordre de 3,5 pour exclure tout phénomène d'oxydation.
L'invention se rapporte également à des polyphénols obtenus suite à la mise en œuvre du procédé susmentionné. On peut ainsi avantageusement obtenir des acides phénols comme l'acide chlorogénique et également des flavonoïdes comme les caté- chines (flavonol), ce à partir de thé vert, de cacao ou de fruits tels que cassis, myrtilles ou raisins ou des flavonones telles que la naringine de l'orange arrière ou ltiespéridine du citron ou encore des anthocyanes telles que la cyanidine des fruits rouges.
Le procédé conforme à l'invention permet à titre d'exemple, d'obtenir de l'acide chlorogénique naturel stabilisé en utilisant en tant que substances de départ, des matières végétales traditionnelles mais aussi et de préférence des chloroplastes végétaux naturellement riches en acide chlorogénique, en particulier des chloroplastes de café vert, de pommes de terre ou de tournesol.
Un tel acide chlorogénique peut avantageusement être utilisé pour l'obtention de préparations pharmaceutiques, cosmétiques ou alimentaires. Dans le cas particulier de l'acide chlorogénique, l'étape de purification des solutions acides obtenues à l'issue de l'étape d'extraction mise en œuvre conformément aux deux variantes susmentionnées de l'invention peut à titre d'exemple être réalisée de la manière suivante en utilisant une résine adsorbante du type de la résine XAD 16 de la Société Rohm & Haas ou la résine adsorbante VPOC 1164 de la Société Bayer.
On lave d'abord la résine avec de l'eau déminéralisée acide à un pH compris entre 3 et 5.
On fixe ensuite la solution d'acide chlorogénique sur la colonne de résine pour adsorber l'acide chlorogénique. Après fixation de l'acide chlorogénique, on lave la colonne avec 5 à 10 volumes d'eau déminéralisée acide à un pH compris entre 3 et 5 pour éliminer les impuretés telles que les sucres ou les protéines.
On désorbe ensuite la résine avec une solution hydroalcoolique à 30 à 50° d'alcool à un pH compris entre 3 et 5 de sorte que l'acide chlorogénique qui est très hydrophile soit entraîné facilement alors que les composés moins hydrophiles comme l'acide caféique ou les acides isochlo- rogéniques (acides dicaféylquinique) ne sont pas extraits. On distille la solution d'acide chlorogénique sous vide puis on la sèche afin d'obtenir un acide chlorogénique d'une pureté supérieure à 90 %.
Après récupération de l'acide chlorogénique avec un éluent hydroalcoolique à faible degré d'alcool, on élue la résine avec de l'éthanol à haut degré d'alcool, supérieur à 90°, contenant environ 1/ 1000 d'acide oxalique à un pH de l'ordre de 3,5, afin d'obtenir les acides - phénols peu hydrophiles comme l'acide caféique.
Cette technique permet d'obtenir des polyphénols purs comme l'acide chlorogénique ou l'acide caféique d'une bonne stabilité chimique.
L'utilisation d'un gradient hydroalcoolique de 20 à 100° d'alcool permet une purification encore meilleure.
L'invention se rapporte également à l'utilisation de polyphé- nols tels que l'acide chlorogénique naturels stabilisés ainsi obtenus pour l'obtention de préparations diététiques ou médicamenteuses absorbables.
Il est connu que la glycolyse ou dégradation du glucose est très importante pour répondre aux besoins énergétiques sur de courtes périodes. La première étape de la glycolyse correspond à une phos- phatation enzymatique de la molécule de sucre notamment en présence dtiexokinase.
Or, selon l'invention, on a pu établir que cette réaction enzymatique est favorisée par l'acide chlorogénique qui peut donc ainsi être qualifié d'activateur d'enzymes.
Par suite, l'acide chlorogénique peut favoriser le métabolisme des sucres, en particulier du glucose par l'organisme.
La découverte de cette propriété résulte du fait que lors de l'extraction industrielle de l'acide chlorogénique de pomme de terre par le procédé conforme à l'invention, on a pu noter une disparition très rapide des phosphates de pomme de terre, et vérifier que cette disparition n'était pas due à des problèmes microbiologiques mais à une action enzymatique favorisée par l'acide chlorogénique qui est présent à une concentration relativement importante dans la pomme de terre. Cette propriété d'activateur d'enzymes a ensuite été confirmée par une étude de l'action de l'acide chlorogénique sur la glycolyse et on a ainsi pu, plus précisément, établir que l'acide chlorogénique favorise les réactions enzymatiques suivantes : - D-glucose avec hexokinase donne glucose-6-phosphate, et
- fructose-6-phosphate avec phosphofructokinase donne fructose- 1,6- diphosphate.
Or, toutes les filières agroalimentaires industrielles (céréa- les, sucre, fruits et légumes, ...) éliminent la quasi- totalité des polyphénols au cours des processus de fabrication ; en effet, ces composés se trouvent majoritairement dans l'enveloppe des graines des fruits et des légumes qui est retirée pour des raisons de conservation et de couleur.
A titre d'exemple, dans la technique meunière, l'élimination totale du son qui permet d'obtenir la farine blanche exempte de polyphénols est considérée comme un critère de qualité.
De plus, dans ces filières, il est très fréquent d'ajouter aux aliments de l'amidon purifié et du sucre exempt de polyphénols pouvant prendre part à un dérèglement du métabolisme glucidique. On a eu l'idée conformément à l'invention de restaurer l'équilibre du métabolisme des glucides en faisant absorber des quantités de polyphénols correspondant à celles éliminées lors des différents procédés de raffinage, ce soit directement par addition dans la matière première concernée soit indirectement sous forme de compléments alimentaires tel que des gélules.
Par suite, l'invention concerne également l'utilisation de polyphénols, en particulier d'acide chlorogénique naturels et stabilisés obtenus par le procédé susmentionné pour l'obtention d'une préparation diététique ou médicamenteuse absorbable ayant des propriétés bénéfiques sur le métabolisme des glucides.
Une telle préparation peut notamment aider à réguler la glycémie, donc à lutter contre le diabète en complétant l'action des enzymes régulatrices de la glycémie comme l'insuline ou le glucagon.
En effet, le diabète dit gras qui se rencontre souvent au-delà de 50 - 60 ans est du au fait que le mécanisme d'utilisation du glucose est usé, de sorte que l'organisme ne peut pas utiliser tout le sucre consommé en y fixant des phosphates de manière à avoir une glycémie constante.
Une préparation de ce type peut également être proposée à des sportifs pour améliorer l'utilisation de leur glucose sanguin donc leur rendement énergétique.
Il est à noter que les effets bénéfiques de la préparation conforme à l'invention peuvent également s'appliquer au domaine vétéri- naire, et au domaine de ralimentation animale à titre d'exemple pour améliorer les performances des chevaux de course.

Claims

R E V E N D I C A T I O N S
1°) Procédé d'obtention de polyphénols naturels stabilisés à partir de matières premières végétales riches en de tels composés, caractérisé par la mise en œuvre successive de deux étapes à savoir d'une part une étape d'extraction en milieu hydroalcoolique acidifié ou aqueux acidifié à pH compris entre 1,5 et 5, de préférence de l'ordre de 3,5 par addition d'acide organique et d'autre part une étape de purification sur colonne chromatographique en milieu acide de la solution acide de polyphénols ainsi obtenue.
2°) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que lors de l'étape d'extraction on ajoute de l'acide oxalique, de l'acide acétique, de l'acide citrique ou de l'acide tartrique de raisin au milieu hydroal- coolique ou aqueux.
3°) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que après l'étape d'extraction en milieu hydroalcoolique, on distille l'alcool sous pression réduite de façon à obtenir une solution aqueuse de polyphénols.
4°) Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que l'on met en œuvre l'étape d'extraction en un milieu aqueux, à pH de l'ordre de 3,5 et à une température de l'ordre de 600C.
5°) Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que le milieu aqueux renferme une dose de l'ordre de 1/ 1000 d'acide organique.
6°) Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que lors de l'étape de purification, on fixe les polyphénols contenus dans la solution acide obtenue à l'issue de l'étape d'extraction sur une colonne chromatographique puis on les désorbe en utilisant en tant qu'éluents des solutions hydroalcooliques, de préférence des solutions d'éthanol, acides. 7°) Polyphénols en particulier acide chlorogénique naturels stabilisés, caractérisés en ce qu' ils sont obtenus suite à la mise en œuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6.
8°) Utilisation de polyphénols en particulier d'acide chlorogénique naturels stabilisés selon la revendication 7 pour l'obtention d'une préparation diététique ou médicamenteuse absorbable ayant des propriétés bénéfiques sur le métabolisme des glucides.
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