AgentsAgents bioactifsbioactifs pour dpour déévelopper velopper des aliments fonctionnelsdes aliments fonctionnels

Monique Lacroix, Monique Lacroix, PhPh.D..D.

ProfesseurProfesseur

Laboratoire de Recherche en SciencesLaboratoire de Recherche en Sciences

AppliquAppliquéées es àà ll’’Alimentation (RESALA)Alimentation (RESALA)

INRSINRS--Institut ArmandInstitut Armand--FrappierFrappier

531 des Prairies, Laval,531 des Prairies, Laval,QcQc,Canada,Canada

H7V 1B7H7V 1B7

emailemail: : moniquemonique..lacroixlacroix@@iafiaf..inrsinrs..caca

ÉÉtudes tudes éépidpidéémiologiquesmiologiques

90% des diab90% des diabèètes de type IItes de type II80% des maladies cardiovasculaires80% des maladies cardiovasculaires

35% des cancers35% des cancers

pourraient être pourraient être éévitvitéés par une meilleure s par une meilleure alimentation et de alimentation et de

meilleures habitudes de vie ! meilleures habitudes de vie !

QuQu’’estest--ce quce qu’’un aliment fonctionnel ?un aliment fonctionnel ?

Un aliment ou un ingrUn aliment ou un ingréédient isoldient isoléé dd’’un aliment qui un aliment qui peut avoir des effets bpeut avoir des effets béénnééfiques sur la santfiques sur la santéé humainehumaine

Un marchUn marchéé reprrepréésentant plus de $86 milliardssentant plus de $86 milliards aux aux USA et ce marchUSA et ce marchéé est en croissance de 7.5% par annest en croissance de 7.5% par annééee

Les pionniersLes pionniers

19961996-- Campbell Soup: Intelligent Quisine Campbell Soup: Intelligent Quisine homehome--delivereddelivered

19971997-- KelloggKellogg’’ss: All Bran : All Bran ®®Importance de la consommation desImportance de la consommation desfibres pour la prfibres pour la préévention du cancer de vention du cancer de ll’’intestin.intestin.

19971997-- Quaker Oats: FibresQuaker Oats: Fibres solubles et solubles et rrééductionductiondes maladies coronariennes. des maladies coronariennes.

19971997--Japon: Food for Specified Health Use Japon: Food for Specified Health Use (FOSHU)(FOSHU)

Les défis des chercheurs

• Identification de composés actifs

• Méthodes d’extraction ou procédés industrielspermettant la préservation de la bioactivité

des composés actifs

• La digestibilité et la bioactivité des composés actifs

• La standardisation des aliments et le contrôle de la qualité

LL’’AvoineAvoine

Contenu en Contenu en ββ--glucanglucan: 1.8 : 1.8 –– 6 %6 %Sucre complexe ayant un poids molSucre complexe ayant un poids molééculaire de 1 x 10culaire de 1 x 1066 kDakDa..

Rôle Rôle 8 g en 8 g en ββ--glucanglucan peuvent rpeuvent rééduire le niveau de glucose duire le niveau de glucose sanguin de 33% et la rsanguin de 33% et la rééponse ponse àà ll’’insuline de 40%: insuline de 40%: DiabetesDiabetesCare, 1996, 19: 831Care, 1996, 19: 831--3434..

Une ingestion journaliUne ingestion journalièère de 140 g dre de 140 g d’’avoine peut ravoine peut rééduire duire de 11de 11--20% le contenu en cholest20% le contenu en cholestéérol sanguin : rol sanguin : LancetLancet,1963,2:303,1963,2:303--04; 04; CriticalCritical reviewreview inin FoodFood ScienceScience andand Nutrition 1990, 29: 95Nutrition 1990, 29: 95--147; 147; AmAm.J. Clin. .J. Clin. NutrNutr. . 1991,54:6781991,54:678--83. 83.

Son de blSon de bléé et incidence du nombre de tumeurs du colon (%)et incidence du nombre de tumeurs du colon (%)

0

10

20

30

40

50

60

70

80

Wheat Bran Bran Flakes All-Bran

1% fibres4%fibres8%fibres

®

Alabaster et al., 1997. Food and Chemical Toxicology 35, 5,:517-522.

Les acides gras Les acides gras OmOméégaga

Les omLes oméégaga--33Les acides Les acides eicosapentanoeicosapentanoïïque (EPA)que (EPA)Les acides Les acides docosahexanodocosahexanoïïque (DHA)que (DHA)

Les principales sources facilement Les principales sources facilement assimilablesassimilables

Les poissons tels que le saumon et le thonLes poissons tels que le saumon et le thonRecommandation canadienne: 1Recommandation canadienne: 1--1.8 g/jour1.8 g/jour

Contenu en omContenu en oméégaga--3 dans le saumon : environ 0.83 dans le saumon : environ 0.8--1.4%1.4%

Mode dMode d’’actionaction

Responsables du bon fonctionnement des tissus cResponsables du bon fonctionnement des tissus céérréébraux et braux et nerveux, de la production de lnerveux, de la production de l’é’énergie et dnergie et d’’un systun systèème me immunitaire efficaceimmunitaire efficaceRRéégulation du rythme cardiaquegulation du rythme cardiaqueProtection contre la formation de plaques dans les artProtection contre la formation de plaques dans les artèèresresassurent lassurent l’’alimentation dalimentation d’’une peau sune peau sèèchecheproduisent un groupe important dproduisent un groupe important d’’hormones, soit les hormones, soit les prostaglandinesprostaglandines

Les polyphénolsAntioxydants

Limitent l’apparition de l’artériosclérose

Réduisent le taux de cholestérol sanguin et inhibent l’oxydation des LDL

Inhibent certaines enzymes responsables de la prolifération de cellules cancéreuses

Se lient au collagène des vaisseaux sanguins en améliorant leur résistance et favorisant la vasodilatation

Protégent l’ADN contre l’oxydation et la formation de lésions

Bloquent la formation de cellules cancérigènes et tuent celles qui sont présentes par l’activation d’enzymes clés

Anti-inflammatoires

Critical Review in Food Science and Nutrition, 2005, 45: 287-306; Lancet: 1993 , 342 1007-1011

Acides aminés arômatiques

Acide cinnamique

Flavanoïdes

Tannins

Anthocyanes

OHHO

O

O

OHOH

HO COOH

Acide chlorogénique

OHOH

HO O

OHOH

Épicatéchine

OHOH

HO O+

OHOH

Cyanidine

OOH

HO O

OH

Génistéine

OHOOH

HO O

OHOH

Quercétine

O

HO

Acide benzoïque

Flavonoïdes

Flavonols Isoflavones

Composés Phénoliques

Oignons, thOignons, théé, , pommes,pommes,

broccolibroccoli, raisin, , raisin, lléégumineusesgumineuses

FlavonesFlavones (ols)(ols)

Flavanes (ols)Flavanes (ols)

AnthocyanesAnthocyanes

IsoflavonoIsoflavonoïïdesdes

FlavonoFlavonoïïdesdes

Tomate,Tomate,

choux, choux, éérablerable

Acide Acide hydroxyhydroxy--cinnamiquecinnamique

raisin, vin, raisin, vin, produits de produits de ll’é’érablerable

Acide Acide hydroxyhydroxy--benzobenzoïïqueque

AcidesAcides

PhPhéénoliquesnoliques

SourcesSourcesStructureStructureClassificationClassificationGroupesGroupesCOOH

R 1

R 2R 3

R 4

CH=CH-COOH

R2R1

OH

Autres Composés phénoliques alimentaires à fort potentiel antioxydant et leur source (suite)

Oignons, thé, pommes,brocoli, raisins

QuercétineFlavonols

Légumineuses (soya)

GénistéineIsoflavonoïdes

Raisins,vin,thé, sève et sirop d’érable

CatéchinesFlavanols

HO

O

CIIO

CHIIC

HO

OH

O

CIIO

CIIC

HO

OH

HO

HO OH

CH2

CHI

CH

HO O

HO

OH

HOOH

Fruits et légumes ayant un fort potentiel antioxydant

Bleuet Fève rougeCanneberge Artichautmûres Framboise, fraise, Pommes Cerise, Prune Pomme de terre (Russet)Avocat, poireOrange, raisin rouge Ail, Choux rouge et friséPamplemousse, pêche,mangue Choux de bruxellesAbricot, tangerine, ananas oignon, patate douce,Banane, nectarine radis, épinard, betteraveKiwi poivron, aubergine, brocoliCantaloupeMelon miel céleri, chou-fleur, carotteMelon d’eau

13 000

2 500

700

200

J. Agric. Food Chem. 2004, 52, 4026-37

6 000

1 900

Evaluer les propriEvaluer les propriééttééss antioxidantes, antioxidantes, antiradicalaires et antimutagantiradicalaires et antimutagèènes des nes des composcomposééss phphéénoliquesnoliques totauxtotaux extraits de la extraits de la ssèève et duve et du siropsirop

PropriPropriééttéés s antioxydantesantioxydantes et antimutaget antimutagèènesnesdes produits de ldes produits de l’é’érablerable

Thériault, Caillet, Kermasha et Lacroix, 2006, Food Chemistry 98, 490-501.

CapacitCapacitéés s antioxydantesantioxydantesPPéériode de la riode de la

saisonsaisonPropriPropriééttéés s IInhibitionnhibitionaantiradicalairesntiradicalaires pperoxidationeroxidation

(%) (%)(%) (%)CComposomposééssgglycosyllycosylééss

SSèève Siropve Sirop SSèève Siropve Sirop

00 95 95 95 95 113 108113 1085050 98 9598 95 117 101117 101

100100 88 9888 98 104 104 1717CComposomposéés s aaglyconesglycones

00 48 4048 40 68 9968 99

5050 89 8089 80 97 12797 127

100100 33 6133 61 85 9085 90

Les composLes composéés phs phéénoliques du raisin et du vinnoliques du raisin et du vin

Flavonoïdes

Anthocyanes Protègent contre les rayons UVAugmentent la résistance desvaisseaux sanguins

Rôle de protection contre le développement de cancer etde maladies cardiovasculaires

OHOH

HO O+

OHOH

Cyanidine

OHOH

HO O

OHOH

Épicatéchine

PropriPropriééttéés s antiradicalairesantiradicalaires des composdes composéés s phphéénoliques des extraits de raisinnoliques des extraits de raisin

ExtraitsExtraits PhPhéénolsnolstotauxtotaux

(g/100g)(g/100g)

PropriPropriééttééssaantiradicalairesntiradicalairesUSP/mg USP/mg extraitextrait

PropriPropriééttééssaantiradicalairesntiradicalairesUSP/mg USP/mg phphéénolsnols

PPéépinspins 8181 138138 171171

PeauPeau 7979 100100 126126

Extrait Extrait entierentier

5050 8181 162162

Caillet, Salmieri, Lacroix, 2006, Food Chemistry , 95,1-8.

12

3

4

5

12

34

5

1 23

4

5

Séparation des composés phénoliques par HPLC

Pépins

Peau

Fruitentier

PropriPropriééttéés s antiradicalairesantiradicalaires de chaque fraction d’extrait de raisin

ExtraitsExtraits Fractions Fractions PropriPropriééttéés s antiradicalairesantiradicalairesPPéépinspins 11 101101

22 696944 5454

PeauPeau 11 636322 7070

Fruit entierFruit entier 11 919133 22022044 12212255 100100

Les composLes composéés phs phéénoliques du chocolatnoliques du chocolat

Polyphénols totaux Catéchines et épicatéchines

Fève de cacao 6 – 8 %Poudre de cacao 0.6 - 7 % 0.03 – 0.3 %Chocolat noir 0.8 - 4 % 0.05 – 0.2%Chocolat au lait 0.5 - 2% 0.02 – 0.07%

Food Research International 2000, 33, 449-459

Mode d’action des catéchines

-Préviennent l’oxydation des LDL par leur capacité de lier le fer et le cuivre

-Permettent la vasodilatation des vaisseaux sanguins

-Régularisent la pression sanguine en modulant la concentration en oxyde nitrique dans le sang

-Préviennent le développement de l’artériosclérose

-Modulation du système immunitaire-Propriétés antimicrobiennes-Propriétés anticancer

La cannebergeLa canneberge

OHOOH

HO O

OHOH

Quercétine

Étude in vivo21 hommes600 mL jus/jourPendant 14 joursAugmentation du niveau de HDL de 8%

Contenu en flavonolsPlus de 200 mg/kg

5455

56

5758

59

6061

62

63

jour 0 jour 14

LDL oxydé

Metabolism Clinical and Experimental 2005, 54, 856-861

µm/L

Les composLes composéés actifs de ls actifs de l’’ail et des oignonsail et des oignons

Temps de rétention dans le sang: 33 heuresSoit 2 fois celui des polyphénols de thé

SO

S

Alliicine(diallylthiosulfinate)

OHOOH

HO O

OHOH

Quercétine

Mode d’action--Activation des enzymes de détoxification : Phase II--Induisent l’apoptose des cellules cancéreuses: caspases--Protègent le système cardiovasculaire--Propriétés antioxydantes et antimicrobiennes--Protègent contre le développement du cancer de

l’œsophage, l’estomac, le colon, le cerveau --Antimutagènes--Anti-inflammatoires: cytokines pro-inflammatoires: IFN-γ--Protègent contre l’artériosclérose--Antimicrobiens ex: E.coli, Salmonella, S.aureus,

Pseudomonas, Helicobacter pylori, CandidaJ. Nutr, 2001: 131 (3s) 1032S-1040S; Nat.Prod. Rep. 2005, 22, 351-68Int. J. Cancer, 1999, 81,1,20-23.;Food Research International 2000, 33, 449-459Critical Reviews inFood Sc. And Nutrition 2004, 44:479-88;

NCS

Isothiocyanates

R Les crucifères

Contenu en isothyocyanatesBrocoli 0.5 – 3.7 μg/gr

Choux de Bruxelles : 2.5%Choux : 1%

Mode d’action

-- Bloquent l’action des molécules carcinogènes: Inhibent enzymes P45-- Engendrent l’apoptose : activent les caspases-- Augmentent l’activité des enzymes de détoxification de la cellule: Phase I-- Relation inverse entre la consommation des crucifères et le cancer du colon, de

la prostate, du sein, le lymphome (non Hodgkin’s) , cancer du cerveau et leucémie-- Molécules antimicrobiennes, antifongiques, insecticides et antiprotozoaires

Am. Society for Nutritional Sciences, 2001, 3027S-3033S; Cancer Letters 2004, 203: 35-43

ActivitActivitéé de la de la caspasecaspase –– 33

Enzyme qui dEnzyme qui déétruit les cellules canctruit les cellules cancééreusesreuses

Carcinome du reinCarcinome du rein MBLMBL CAKICAKI--11 HTHT--2929 UU--8787 BAECBAEC

FlavoneFlavone 2.32.3 1.11.1 1.11.1 0.90.9 1.11.1

EGCGEGCG 11 1.11.1 1.11.1 0.90.9 1.31.3

GenistGenistééineine(Soya)(Soya)

0.90.9 0.80.8 1.31.3 0.70.7 1.01.0

IsothIsothiiocyanateocyanate 88 1.41.4 0.90.9 11 0.60.6

ResvResvéératrolratrol 11 1.11.1 1.21.2 0.80.8 1.21.2

Cancer Letters 2004: 203, 35-43

Composition de la tomate

FractionFraction FlavonoFlavonoïïdesdestotauxtotaux

eqeq/%/%

LycopLycopèènenemgmg/%/%

Vitamine CVitamine C

mgmg/%/%Pouvoir Pouvoir

antioxydantantioxydant

µµM TEAC/100gM TEAC/100g

PeauPeau 2020 99 1717 212212

PulpePulpe 88 33 99 8282

GGrainesraines 1212 22 88 114114

USDA, 1998; Les aliments contre le cancer, 2005, Trécarré; Critical Reviewa in Food Sc. And Nutrition 2003: 1,1:1-18; Food Research International 2005, 38: 487-494

Le lycopène de la tomatePâtes de tomates: 29 mg/%Sauce: 18 mg/%Sauce tomate: 11 mg/%Tomate en conserve et jus de tomate: 10 mg/%Tomate crue: 3 mg/%

RôleExcellent antioxydantEffet connu: Protège contre le développement du cancer de la prostateEfficacité surtout dans les produits cuits à base de tomatesProtège contre les maladies cardiovasculaires

USDA, 1998; Les aliments contre le cancer, 2005, Trécarré; Critical Reviewa in Food Sc. AndNutrition 2003: 1,1:1-18; Food Research International 2005, 38: 487-494

Autres nutriments ayant un fort potentiel antioxydant

Vitamine C: Cassis, fruits exotiques, agrumes, persil, poivron, choux, légumes verts, mangue, papaye

Vitamine E: Fromages, graines oléagineuses, huiles végétales, huile d’olive, noix, germe de blé, oeufs

Vitamine Aet B-carotène: Foie, huile de foie, abricot, choux, courge, carotte, brocoli, tomate, piment, citrouille, mangue, papaye

Sélénium: Poissons, champignons, champignon Shiitake, thon, noix du Brésil

Critical review in Food Sc. and Nutrition 2004: 44, 275-295.

Les aliments en développement Designed foods

Fruits et légumes riches en nutriments:vitamines et polyphénols: tomates transgéniques (78 x plus de flavonoїdes)Fruits irradiésSéléniumCalcium

Produits enrichis:JusLait fermenté riche en probiotiqueAjout de probiotiques dans les aliments

OBJECTIFS DE NOS LABORATOIRES

Médecine préventive: Collaboration avec l’industrie pour la prévention de maladies alimentaires

Pour développer: Nouvelles technologiesNouveaux produits

Pour assurer: L’innocuité alimentaireLa conservation de la valeur nutritive

Pour réduire: L’ajout d’additifs alimentairesLes déchets provenant des aliments et des emballages alimentaires

Pour améliorer: La protection alimentaire

Groupe de rechercheGroupe de recherche

Chercheur principal:Chercheur principal: Monique Lacroix, Monique Lacroix, PhPh.D..D.AssociAssociéé de recherche: Stde recherche: Stééphanephane CailletCaillet, , PhPh.D..D.Agent de recherche: StAgent de recherche: Stééphanephane SalmiSalmiéériri, B., B.ScSc.A..A.

Chercheurs Chercheurs éétudiants: Mathieutudiants: Mathieu MilletteMillette, M., M.ScSc..MMéélanielanie TurgisTurgis, B., B.ScSc..LauraLaura UrsachiUrsachi, B., B.ScSc..GilbertGilbert CornutCornut, B., B.ScSc..Dominic DussaultDominic Dussault , , B.B.ScSc..

TECHNOLOGIES EN TECHNOLOGIES EN ÉÉMERGENCEMERGENCE

MISE AU POINT DE BIOMISE AU POINT DE BIO--FILMSFILMSENROBAGES ET EMBALLAGESENROBAGES ET EMBALLAGES

NATURELS BIONATURELS BIO--ACTIFSACTIFS

ÉÉTUDES SUR LES COMPOSTUDES SUR LES COMPOSÉÉS NATURELS S NATURELS BIOBIO--ACTIFSACTIFS

Études physico-chimiqueset évaluations sensorielles

Analyses chimiqueset microbiologiques

Merci