Des chercheurs développent une technologie pour protéger les composés bioactifs des aliments pendant la digestion

Les composés bioactifs présents principalement dans les fruits et légumes remplissent différentes fonctions corporelles liées à la santé et au bien-être. Leurs effets sont considérés comme antioxydants, antidiabétiques, antivieillissement et anticancéreux, entre autres.

De nombreuses études cherchent des moyens d’optimiser l’absorption des composés bioactifs par l’organisme et d’augmenter leur biodisponibilité, c’est-à-dire la proportion qui pénètre dans la circulation sanguine après absorption. Une façon consiste à enrober les composés avec un autre matériau et à les emballer à l’échelle nanométrique (un nanomètre est un milliardième de mètre). La nanoencapsulation, comme cette technique est connue, assure une libération lente des composés afin qu’ils prennent plus de temps à digérer et puissent survivre aux attaques des bactéries dans le microbiome intestinal.

Une enquête menée par un duo de chercheurs de l’École des sciences pharmaceutiques de l’Université de São Paulo (FCF-USP) au Brésil est l’une de ces études. Travaillant au département des sciences alimentaires et de la nutrition expérimentale de l’école, ils ont produit plusieurs articles sur le sujet, dont le dernier, publié dans le Journal international des macromolécules biologiquesest une revue de la littérature sur la nanoencapsulation à base de pectine ainsi qu’une description d’une nouvelle technologie développée sous l’égide du Food Research Center (FoRC), un centre de recherche, d’innovation et de diffusion (RIDC).

« Nous avons utilisé de la pectine extraite de résidus d’albédo et d’écorce d’agrumes, avec un degré de pureté permettant l’ingestion humaine et excluant tout type de produit chimique dangereux », a déclaré João Paulo Fabi, l’un des auteurs et professeur à la FCF-USP. L’albédo est la couche de matière spongieuse blanche à l’intérieur des pelures d’oranges et de citrons, par exemple.

« En plus de notre revue de la littérature, nous décrivons une nouvelle technologie de nanoencapsulation de composés bioactifs à l’aide de pectine. Cela implique la production d’un complexe pectine-lysozyme en tant que couche externe protectrice pour un composé bioactif très sensible appelé anthocyanine », a-t-il expliqué, ajoutant que le lysozyme est « une substance comestible en toute sécurité obtenue à partir de blanc d’œuf et utilisée pour améliorer la stabilité du produit final ».

Les anthocyanes sont des pigments hydrosolubles appartenant à la famille des flavonoïdes. Ce sont des composés phénoliques présents dans toutes les plantes et responsables des nuances de rouge, de bleu et de violet que l’on retrouve dans les fleurs, les fruits, les feuilles, les tiges et les racines.

Les auteurs disent que leur méthodologie peut être utilisée pour encapsuler d’autres composés bioactifs solubles dans l’eau. « Nous avons testé l’anthocyanine en raison de sa sensibilité difficile à de nombreux facteurs, tels que la lumière, la température, le pH et les bactéries intestinales », a déclaré Thiécla Katiane Osvaldt Rosales, l’autre auteur. Elle est actuellement chercheuse postdoctorale à l’Institut de recherche nucléaire et énergétique (IPEN).

Avantages de la méthodologie

Selon les chercheurs, le principal avantage de leur méthodologie est qu’aucun autre composé n’est ajouté en dehors de la pectine, du lysozyme et de l’anthocyanine. « Nous avons utilisé trois composés provenant de sources naturelles et les avons mélangés en laboratoire pour former un nouveau produit, sans ajouter de sels, de ligands ou quoi que ce soit de potentiellement toxique. De plus, les nanoparticules ne sont pas trop petites. De très petites nanoparticules peuvent pénétrer les barrières et les membranes cellulaires, entrant dans l’ADN et ayant des effets toxiques. La taille que nous avons obtenue est sûre », a déclaré Fabi.

Rosales a décrit le processus qu’ils ont développé pour produire les nanoparticules. « La pectine et le lysozyme sont chauffés séparément. L’augmentation de la température modifie en partie leur structure, et ils interagissent mieux lorsqu’ils sont chauffés. Ils sont ensuite rapidement refroidis pour atteindre une température non nocive pour l’anthocyane, qui est sensible et assez instable. Les trois substances sont mélangées. dans une suspension aqueuse et agitée pendant une heure. Le résultat est de l’anthocyanine encapsulée. La suspension est ensuite filtrée pour séparer le contenu non encapsulé », a-t-elle déclaré.

Une attention particulière est portée à des facteurs tels que la température et le pH. « Nous avons testé les paramètres dans un but d’optimisation, en particulier le pH. Si le pH est trop élevé, l’anthocyane se décompose. Il ne peut pas non plus être trop bas. Nous avons trouvé qu’un pH de 5 était optimal pour l’interaction entre les molécules,  » elle a expliqué. « Nous avons également testé la durée et l’intensité de l’agitation. Nous avons mis un point d’honneur à gérer tous les détails, même mineurs, car ils font la différence en termes de formation de particules stables. Nous avons déposé un brevet sur la méthodologie. »

Résultats

Enfin, l’encapsulation a été testée pour son efficacité dans un système de digestion simulé en laboratoire pour mimer les phases gastrique et intestinale. « Le résultat a été qu’une partie de l’anthocyane a été libérée au cours du processus digestif, à la fin de la digestion gastrique, et qu’une partie est restée dans la nanostructure, avec possibilité de libération de ce reste dans l’intestin ou d’absorption avec la nanostructure. Nous pensons c’était un bon résultat. La libération partielle et progressive suggère que l’absorption du composé commence avant qu’il n’entre dans l’intestin, le reste nanoencapsulé étant probablement libéré dans l’intestin ou entièrement absorbé avec moins d’altération structurelle », a déclaré Rosales.

La prochaine étape sera l’expérimentation animale. « Nous avons testé la méthode in vitro et obtenu des résultats indiquant que les nanoparticules sont sans danger pour la consommation. Nous avons la preuve que les cellules peuvent les absorber de manière non toxique et que la pectine protège l’anthocyane et ses propriétés. Nous devons maintenant la tester. » chez les animaux, en observant le processus d’ingestion orale, l’absorption de l’anthocyane à l’aide de marqueurs spécifiques d’absorption et la voie suivie dans l’organisme. Il est important de vérifier l’étendue de l’absorption et la destination biologique », a-t-elle déclaré.

Les nanoparticules sont principalement destinées à être utilisées comme complément alimentaire. « Ils peuvent être ajoutés aux compléments alimentaires et diététiques, mais une production industrielle de masse serait nécessaire pour les inclure dans un complément », a déclaré Fabi.

Il convient de noter que la méthode ne nécessite pas d’équipement ou de procédures coûteux. « De plus, le matériau utilisé pour les nanocapsules, qui provient de sous-produits d’écorces d’agrumes, rendrait le coût encore plus bas pour les fabricants. La pectine que nous avons utilisée dans notre étude est disponible dans le commerce et est utilisée par l’industrie alimentaire, principalement pour la formation de gel. en confiture ou comme épaississant », a déclaré Rosales.