Recherche et dosage des phytostérols alimentaires et de leurs dérivés oxydés

Study and quantification of phytosterols and their oxides in food

• Auteur / Autrice : Xin Zhang
• Direction : Eric Marchioni
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie
• Date : Soutenance en 2005
• Etablissement(s) : Université Louis Pasteur (Strasbourg) (1971-2008)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Aliments -- Analyse

Analyse quantitative (chimie)

Stérols végétaux

Résumé

Les phytostérols sont parmi les composés les plus importants présents dans les membranes cellulaires végétales. Une méthode d’isolement des phytostérols est développée par chromatographie d’adsorption préparative sur colonne de silice, suivie d’une séparation semi-préparative CLHP en phase inverse. Les quantités de phytostérols récoltées sont suffisantes pour réaliser leur quantification dans les huiles et chocolats. Le β-sitostérol (10 g, pureté ≥ 95%) a été isolé par chromatographie d’adsorption préparative sur colonne de silice. La synthèse chimique de six oxydes du β-sitostérol: les 7α-hydroxy, 7β-hydroxy, 5,6α‑e��poxy, 5,6β‑époxy, 7-céto et 5α,6β-dihydroxysitostérol, a alors pu être réalisée avec succès. Ces composés seront utilisés comme étalons dans des études ultérieures, dans le but d’identifier et de quantifier les oxydes de phytostérols dans des matrices végétales, mais également afin de tester leurs propriétés toxicologiques. Une méthode d’analyse quantitative des oxydes de phytostérols a été développée. Elle est basée sur une saponification à froid, une extraction en phase solide et CG-SM (mode SIM), ce qui permet d’identifier et de quantifier les oxydes de β‑sitostérol dans les aliments. L’influence de divers procédés technologiques utilisés par l’industrie alimentaire (chauffage, expositions à la lumière naturelle ou UV artificielle et à des rayonnements ionisants) sur la dégradation en oxydes des phytostérols des aliments est étudiée. Le protocole d’analyse ainsi mis au point a permis de doser les oxyphytostérols formés dans des aliments soumis à un chauffage et couramment ingérés par le consommateur européen (huiles végétales, margarines, chocolats, et pain). Enfin, les propriétés biologiques du 7β-hydroxysitostérol ont été comparées avec celles du 7β‑hydroxycholestérol dans les cellules cancéreuses Caco-2 d’origine humaine.  Les mécanismes d’action apoptotique (caspase dépendante) des deux composés conduisent tous deux à la mort cellulaire.

Phytosterols are important structural components of cell and organelle membranes of higher organisms. A method for isolating phytosterols was developed by silica gel column chromatography, followed by semi‑preparative high performance liquid chromatography. The amount of phytosterols obtained by this method was sufficient to establish the response factor and then for the quantitative analysis of phytosterols in the oils and chocolates. β-Sitosterol (10 g, purity ≥ 95%) was isolated by preparative column chromatography of silica gel. Six β‑sitosterol oxides, including 7α-hydroxy, 7β-hydroxy, 5,6α-epoxy, 5,6β-epoxy, 7-keto and 5α,6β‑dihydroxysitosterol, were chemically synthesized. These compounds were used as standards in the identification and quantitation of phytosterol oxides in the food matrices, and also in the test of their toxicological properties. An analytical quantitative method of phytosterol oxides was developed. It included the cold saponification, solid phase extraction and gas chromatography - mass spectrum (SIM mode). The influence of different processes utilized in food industries (heating, exposure to natural sunlight, UV, or radiation processing) on the oxides formed in the foods were studied. This analytical protocol was used to quantify the phytosterol oxides formed in the foods which were common in Europe (vegetable oils, spreads, chocolates and bread). Finally, the biological properties of 7β-hydroxysitosterol were compared to those of 7β‑hydroxycholesterol on the colon cancer cells Caco-2. These two compounds were cytotoxic, but their active mechanisms, depending on caspases, were different, in spite of their close structural similarities.