Déterminants de la bioaccessibilité des caroténoïdes et tocophérols de légumes feuilles : comparaison variétale et influence du procédé

par Wichien Sriwichai

Thèse de doctorat en Biochimie et physicochimie alimentaires

Sous la direction de Jacques Berger et de Sylvie Avallone.

Le président du jury était Marie-Josèphe Amiot-Carlin.

Le jury était composé de Jacques Berger, Sylvie Avallone, Marie-Josèphe Amiot-Carlin, Yves Waché, Torsten Bohn.

Les rapporteurs étaient Yves Waché, Torsten Bohn.


  • Résumé

    La carence en vitamine A est un problème de santé publique dans de nombreux pays et elle touche particulièrement les groupes vulnérables. Un régime alimentaire varié permet de lutter durablement contre cette carence. Les fruits et légumes ont un rôle important dans ce contexte. Certains caroténoïdes provitaminiques peuvent participer à la couverture des besoins en vitamine A. Leur faible absorption intestinale et conversion en vitamine A est un facteur limitant. Cette thèse avait pour objectif, tout d’abord, d’identifier les déterminants de la bioaccessibilité des caroténoïdes (β-carotène et lutéine) et de l’α-tocophérol dans 8 légumes feuilles frais consommés en Asie du Sud Est. Le profil nutritionnel de ces aliments, ainsi, que leurs capacités à libérer les micronutriments d’intérêt pendant des digestions in vitro ont été évalués. Des corrélations statistiques ont été recherchées entre les différentes variables pour identifier quels facteurs favorisent ou limitent la bioaccessibilité des composés. Dans un deuxième temps, deux études poussées ont été menées sur les feuilles de moringa et brèdes chouchou afin d’évaluer l’influence des traitements culinaires et procédés de conservation sur la bioaccessibilité des micronutriments lipophiles. Une approche microscopique a été mise en œuvre pour suivre le changement de structure des feuilles à l’échelle cellulaire. Enfin, une méthode de purification et quantification des pectines et tanins ayant diffusés dans les milieux digestifs a été développée afin de voir si ces polymères étaient impliqués dans la modulation de la bioaccessibilité des caroténoïdes et tocophérols selon les variétés. Les légumes feuilles sont composés de trois tissus distincts (épiderme, mésophylle et tissu vasculaire). Les teneurs en pectines des légumes feuilles ont été le seul déterminant identifié dans la faible micellisation des caroténoïdes. L’analyse de la teneur en pectines des milieux digestifs n’a pas permis de confirmer cette hypothèse. Les tanins condensés, quant à eux, auraient un effet protecteur probablement liés à leurs propriétés antioxydantes. Parmi les opérations culinaires, la cuisson à la vapeur est celle qui augmente le plus la bioaccessibilité des caroténoïdes et de l’α-tocophérol des feuilles en déstructurant légèrement les tissus et en induisant peu de reactions de dégradations. En revanche, la friture détruit l’épiderme, ouvre les cellules palissadiques et dégrade les vitamines par réaction à hautes températures. Le séchage doux (60°C) couplé au broyage permet d’obtenir des poudres dont les composés sont libérés plus aisément pendant la digestion ; les cellules sont alors en partie ouvertes par le traitement. En conclusion, les légumes feuilles frais et transformés ont un profil nutritionnel intéressant et les procédés (séchage/broyage, cuisson à la vapeur, stérilisation) améliorent la capacité des aliments à relarguer les micronutriments pendant la digestion. L’ouverture des cellules est un élément important dans la bioaccessibilité des composés mais la composition des légumes elle même influence le devenir digestif (stabilité, micellisation). La stabilisation par abaissement de la teneur en eau et broyage, permet de disposer sur l’année de légumes sous forme de poudre « fonctionnalisée ». Le Moringa a un profil nutritionnel comparable aux autres légumes feuilles à l’exception des composés phénoliques qu’il contient. Diversifier les modes de consommation de légumes sous forme fraiche ou transformée pourrait améliorer le statut nutritionnel des populations.

  • Titre traduit

    Determining factors of carotenoid and tocopherol bioaccessibility of leafy vegetables : comparison of variety and influence of processing


  • Résumé

    The vitamin A deficiency is a major public health problem in numerous countries and affects specifically vulnerable groups. A diversified diet allows decreasing the vitamin A deficiency in a sustainable way. Fruits and vegetables have an important role to play in this context. Some of provitamin A carotenoids can fulfil human vitamin A requirements. Their poor intestinal absorption and bioconversion into vitamin A is a limiting factor. This thesis aim at, firstly, identify the key determinants of carotenoid (β-carotene and lutein) and α-tocopherol bioaccessibility in 8 fresh leafy vegetables consumed in South East Asia. Their nutritional profile and capacity to liberate micronutrient throughout in vitro digestion were assessed. Statistical correlations were determined among the variables to identify which factor promotes or impairs the micronutrient bioaccessibility. In a second step, two studies were leaded on chayote and moringa leaves to evaluate the influence of culinary treatments and preservation methods on the compound bioaccessibility. A microscopical approach was used to assess the structural changes of the food at the cellular scale. Finally, a quantification method of pectins and tannins in the digestive medium was developed to highlight their role in the carotenoid micellarisation. Leafy vegetables are constituted of tree distinct tissues (epidermis, mesophylle and vascular bundles). The pectin contents in leafy vegetable were the only key factor statically involved in the carotenoid micellarisation. The analysis of the pectin contents of the digestive medium of leafy vegetable did not confirm this hypothesis. The condensed tannins had rather a protective role probably related to their antioxidant properties. Among the culinary treatments, steaming increased greatly the carotenoid and α-tocopherol bioaccessibility with concomitant tissue disorganization and low degradation reactions. On the contrary, frying destroys the epidermis layer, opens some palissadic cells with a high level of destruction of vitamins with the high temperature used. Drying at moderate temperature (60°C) plus grinding produce powders with high release of compounds during in vitro digestion. In conclusion, fresh and processed vegetables have an interesting nutritional profile and processing (drying/grinding, steaming, sterilization) improves the digestive release of micronutrients. Cell opening is an important factor as well as the biochemical composition of the leaves which determine the digestive behaviour (stability, micellarisation). Stabilisation of leaves by drying and grinding allow delivering functionalised powder during the year. Moringa has a nutritional profile comparable to others leafy vegetables except for its phenolic contents. The consumption of diversified products based on leafy vegetables in fresh or processed state should improve the nutritional status of populations.

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