Thèse soutenue

Les anthocyanes acylées en tant que colorants naturels : réactivité en solution aqueuse, complexation métallique et stabilisation pour des applications alimentaires

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Auteur / Autrice : Julie-Anne Fenger
Direction : Olivier Dangles
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Chimie
Date : Soutenance le 26/06/2020
Etablissement(s) : Avignon
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences et agrosciences (Avignon)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Sécurité et Qualité des Produits d'Origine Végétale (Avignon ; 1967-....)
Jury : Président / Présidente : Véronique Cheynier
Examinateurs / Examinatrices : Véronique Cheynier, Victor de Freitas, Sylvain Guyot, Stéphane Quideau
Rapporteurs / Rapporteuses : Victor de Freitas, Sylvain Guyot

Résumé

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Les anthocyanes sont des pigments d’origine végétale exprimant des couleurs vives allant du rouge au bleu. Ce sont donc de bons candidats pour remplacer les colorants alimentaires artificiels. Cependant, leur faible stabilité est un frein à ces applications, tout particulièrement en milieu neutre requis pour l’expression de la couleur bleue. Une perspective prometteuse est le recours aux anthocyanes acylées par les acides phydroxycinnamiques, car ces pigments développent des mécanismes protecteurs de la couleur (copigmentation intramoléculaire, auto-association) basés sur de fortes interactions d’empilement entre le chromophore et les résidus acyl. Ce travail étudie donc les transformations structurales d’anthocyanes acylées (transferts de proton, addition d’eau), leur affinité pour les ions métalliques et leur stabilité au cours d’un traitement thermique. Dans ce but, des études cinétiques et thermodynamiques par spectroscopie UV-visible sont combinées à l’identification de produits de dégradation par UPLC-DAD/MS. L’impact des groupements acyl (nombre, position, type) a été étudié grâce à une gamme de pigments isolés du chou rouge et de la patate douce pourpre. Pour les premiers, les groupements acyl sur le sucre externe du groupement sophorose confèrent a) une protection optimale contre les attaques par H2O, H2O2 and SO32-, b) une plus grande affinité pour les ions métalliques, c) une plus grande stabilité thermique (pour les pigments et leurs complexes). En revanche, l’acide caféique, qu’il soit libre ou bien sous forme de résidu acyl (cas des anthocyanes de la patate douce violette), accélère la dégradation des anthocyanes, bien qu’il stabilise la couleur. Un traitement thermique modéré à pH 7 a converti les anthocyanes du chou rouge en acylsophoroses, phloroglucinaldéhyde-2-O-glucoside, acide protocatéchuique, dérivés de la 3,5,7-trihydroxycoumarine et de l’acide 2,4,6-trihydroxyphenylacétique. Un phénomène de migration intramoléculaire de résidus acyl a également été mis en évidence. La base anionique, une forme colorée majeure à pH 7, apparaît comme la plus vulnérable à l’autoxydation. Le peroxyde d’hydrogène ainsi formé est également impliqué dans la dégradation des anthocyanes. Globalement, nos résultats montrent que la forte association des anthocyanes acylées avec les ions du fer et de l’aluminium, voire l’ajout d’antioxydants naturels (par ex., la Nacétylcystéine), constituent des voies d’avenir pour le développement de colorants bleus naturels stables.