Synthèse et caractérisation de biomolécules antioxidantes

Synthesis and characterization of antioxidant biomolecules

• Auteur / Autrice : Mohamed Hussein Hamdy Roby
• Direction : Stéphane Desobry, Catherine Humeau-Virot
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Procédés biotechnologiques et alimentaires
• Date : Soutenance le 09/09/2014
• Etablissement(s) : Université de Lorraine
• Ecole(s) doctorale(s) : RP2E - Ecole Doctorale Sciences et Ingénierie des Ressources, Procédés, Produits, Environnement
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire d'ingénierie des biomolécules (Vandoeuvre-les-Nancy)
• Jury : Président / Présidente : Thierry Oster
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Anne Renault
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Marie-Noëlle Maillard, Andrée Voilley

Mots clés

Mots clés contrôlés

Estérification

Neuroprotecteurs

Acides gras oméga-3

Antioxydants

Biomolécules actives

Mots clés libres

Omega-3

DHA

Composés phénoliques

Alcool vanillique

Estérification enzymatique

Stabilité à l'oxydation

Neuroprotection

Huile de poisson

Omega-3

DHA

Phenolic compounds

Vanillyl alcohol

Enzymatic esterification

Oxidative stability

Neuroprotection

Fish oil

Résumé

Un procédé enzymatique sans solvant a été développé permettant la synthèse d'un ester phénolique de DHA. L'optimisation des paramètres réactionnels a permis d'atteindre des rendements élevés (440 g/L) d'ester de DHA et d'alcool vanillique (DHA-VE), dont les activités biologiques et le potentiel applicatif ont été évalués. L'activité inhibitrice du DHA-VE vis-à-vis des radicaux ABTS, DPPH et hydroxyle a été démontrée. Un effet neuroprotecteur de l'ester a également été mis en évidence sur des neurones primaires de rat, exposés aux oligomères du peptide [bêta]-amyloïde. Une étude in vivo a permis de montrer que le greffage d'alcool vanillique conduit à une augmentation du taux de DHA au niveau des globules rouges et des neurones, indiquant une biodisponibilité accrue du DHA lorsque celui-ci est couplé au composé phénolique. Aucune toxicité visible de l'ester n'a été constatée. Par ailleurs, l'incorporation de DHA-VE dans divers systèmes émulsionnés a permis d'accroître leur stabilité à l'oxydation, quelles que soient les conditions de stockage. Ceci montre le potentiel de cet ester pour enrichir diverses matrices alimentaires en DHA, tout en améliorant leur stabilité à l'oxydation. Le procédé enzymatique développé a été appliqué à de l'huile de saumon, utilisée comme source d'acides gras polyinsaturés de la série oméga-3. L'incorporation totale de l’alcool vanillique (50 g/L) a été obtenue après 24 h de réaction, conduisant à la production d'une grande variété d'esters, représentatifs de la composition initiale de l'huile en acides gras. Le milieu réactionnel brut issu de l'alcoolyse de l'huile présente une grande stabilité et des propriétés antioxydantes importantes par rapport à l'huile de saumon native. En conclusion, l'approche consistant à assembler des composés phénoliques et des lipides polyinsaturés au sein d'une même structure semble prometteuse pour renforcer le potentiel applicatif de ces deux familles de biomolécules et produire de nouveaux ingrédients bioactifs stables

An efficient solvent-free bioprocess was developed for the synthesis of DHA phenolic ester, using the lipase B from Candida antarctica. The protocol developed here led to high-level production (440 g/L) of DHA vanillyl ester (DHA-VE) that exhibits interesting application potential as food ingredient. DHA-VE was characterized by a high stability and a high radical scavenging activity towards DPPH, ABTS and hydroxyl radicals. Neuroprotective properties of DHA-VE were also demonstrated in rat primary neurons exposed to amyloid-[beta] oligomers. Enzymatic esterification of DHA with vanillyl alcohol (VA) led to increased DHA levels in erythrocytes and brain tissues of mice fed DHA-VE-supplemented diet comparing with DHA. No visible toxicity of the ester was found. Enrichment of emulsions with DHA-VE improved significantly their oxidative stability whatever the conditions of storage, showing the potential of DHA-VE to enrich various food matrices with DHA while protecting them against oxidation. The enzymatic process was applied to salmon oil as a source of omega-3 polyunsaturated fatty acids (PUFA). The total conversion of VA (50 g/L) was achieved after 24 h of reaction, leading to the production of a wide variety of esters that mirror the initial composition of the oil. The crude reaction medium recovered from salmon oil alcoholysis exhibited a high stability together with high antioxidant properties in comparison with native salmon oil. In conclusion, the approach that consists in bringing phenolic compounds and PUFA-rich lipids together within a single structure is expected to provide stable bioactive ingredients that should broaden the scope of application of omega-3 PUFAs whose health benefits are increasingly sought