Utilisation des feruloyl estérases pour la libération d’acides phénoliques

De nombreuses études relatent l’efficacité des FAEs à libérer les acides phénoliques de différentes matières premières. Dans ce contexte, nous avons regroupé dans le Tableau 5 les résultats des études concernants la libération d’acides phénoliques de plusieurs matières premières agricoles par l’action des FAEs.

Kroon et al. (2000) par exemple, ont réussi à isoler une FaeB à partir du champignon filamenteux Penicillium funiculosum (PfFaeB). Cette enzyme a été ensuite utilisée pour libérer des acides hydroxycinnamiques présents dans du son de blé. Ils ont réussi à libérer 98 % (3,3 mg/g MS) d’acide férulique potentiellement libérable en utilisant une concentration de 1 U/g de PfFaeB et 200 U/g de xylanase.

Benoit et al. (2006) quant à eux, ont utilisé AnFaeA et AnFaeB pour la libération d’acides hydroxycinnamiques présent dans diverses matières premières : pulpe de café, marc de pomme, pulpe de betterave, son de maïs et paille de blé. Les matières premières ont d’abord été hydrolysées en milieu alcalin dans le but de libérer, extraire et quantifier les différents acides phénoliques présents dans chaque matière première et ainsi avoir la quantité maximale (100%) potentiellement libérable de chaque composé. Ensuite, ils ont montré que l’utilisation d’AnFaeB conduisait à la libération de 100 % d’acide caféique (2,66 mg/g MS), 73 % d’acide p-coumarique

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(0,06 mg/g MS) et 40 % d’acide férulique (0,10 mg/g MS) initialement présents dans la pulpe de café et de 83% (0,26 mg/g MS) d’acide caféique et 34% d’acide p-coumarique (0,08 mg/g MS) initialement présents dans le marc de pomme. Par contre, l’utilisation d’AnFaeA n’a pas permis la libération d’acides hydroxycinnamiques dans ces deux matières premières. En effet, AnFaeA ne reconnait pas les acides hydroxycinnamiques qui ne contiennent pas de groupements méthoxy aromatiques. Par la suite, ils ont montré que l’utilisation d’AnFaeB sur la paille de blé traitée par explosion à la vapeur, permettait la libération de 60 % d’acide p-coumarique (1,27 mg/g MS), 58 % d’acide férulique (0,78 mg/g MS) et que l’utilisation d’AnFaeA permettait aussi la libération de 5 % d’acide p-coumarique (0,10 mg/g MS) et de 40% d’acide férulique (0,54 mg/g MS) mais dans des proportions plus faibles.

Matière première Enzyme pH ^Température (°C)

Acide phénolique

libéré ^{Efficacité Référence}

Son de blé

PfFaeB (1U/g) + xylanase (200 U/g)

6,0 37 férulique 98% ^{Kroon et al.}

(2000) Pulpe de café AnFaeB (5 nkat/g) ^{6,0 37} caféique p-coumarique férulique 100% 73% 40% Benoit et al. (2006)

Marc de pomme ^caféique

p-coumarique 83% 34% Paille de blé ^p-coumarique férulique 60% 58%

Son de maïs férulique 8%

Pulpe de café AnFaeA (5 nkat/g) ^{6,0 37} n.d. n.d. Benoit et al. (2006) Marc de pomme n.d. n.d. Paille de blé ^p-coumarique férulique 5% 40%

Son de maïs férulique 40%

Extrait MeOH d’un tourteau de colza FAE (0,1% m/m) ^{5,5 37 sinapique n.d.} Vuorela et al. (2003)

Tourteau de colza ^{FAE (0,1%}

m/m) ^{5,5 37 sinapique n.d.}

Vuorela et

al. (2004)

Tourteau de colza ^AnFaeA

(39 nkat/g) ^{5,5 55 sinapique 68-76%}

Odinot et al. (2017)

Tableau 5 : Libération d’acides phénoliques de différentes matières premières agricoles par

l’action de FAEs. *Par rapport aux teneurs en CPT. n.d. : non déterminé.

Finalement, ils ont aussi observé qu’AnFaeA libérait plus d’acide férulique dans le son de maïs (40%, 12,5 mg/g MS) par rapport à AnFaeB (8%, 2,5 mg/g MS). Ainsi, les auteurs ont montré que

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les activités des enzymes étaient fortement dépendantes de la nature de la matrice à laquelle elles étaient appliquées. De leur côté, Vuorela et al. (2003) ont étudié l’hydrolyse enzymatique des esters d’acides sinapique présents dans un tourteau de colza. Dans cette étude, les auteurs ont utilisé plusieurs types d’enzymes (FAE commerciale, estérase, cellulases, etc.) et l’hydrolyse a été réalisée sur l’extrait méthanolique sec du tourteau. En parallèle, l’hydrolyse a été également effectuée avec de la soude à différentes concentrations (2M et 4M). Dans cette étude, l’identification et la quantification des composés phénoliques individuels ont été réalisées par HPLC-UV et les teneurs en CPT déterminées par la méthode spectrophotométrique de Folin-Ciocalteu (F-C). Les différents résultats obtenus ont été comparés avec les valeurs obtenues avant les différents procédés d’hydrolyse en termes de teneurs en sinapine (composé majoritaire du tourteau de colza, 5,048 ± 0,029 mg d’EAS/g MS), acide sinapique (produit de l’hydrolyse, 0,454 ± 0,001 mg/g MS) et CPT (11,183 ± 0,365 mg d’EAS/g MS). Les auteurs ont montré que, parmi toutes les enzymes employées, l’utilisation de l’enzyme FAE à une concentration de 0,1% (m/m par rapport à la teneur en CPT) permettait l’hydrolyse quasi totale de la sinapine (0,28 ± 0,103 mg d’EAS/g MS) en acide sinapique (5,349 ± 0,846 mg/g MS), sans perte de CPT (11,020 ± 1,251 mg d’EAS/g MS). De même, l’hydrolyse avec de la soude à 4M permettait d’hydrolyser toute la sinapine (0 mg EAS/g MS) en acide sinapique (5,555 mg/g MS), mais qu’elle était accompagnée d’une perte significative en CPT (8,678 ± 0,002 mg d’EAS/g MS).

Dans une autre étude (Vuorela et al., 2004), ces mêmes auteurs ont étudié l’action directe de la même FAE commerciale sur un tourteau de colza. Dans cette étude, ils ont comparé l’extraction assistée par l’enzyme FAE à 0,1% (m/m par rapport à la teneur en CPT) avec d’autres types d’extractions : extractions hydro-alcoolique, à l’eau et au CO2 supercritique. Les résultats obtenus ont été comparés en fonction des composés phénoliques individuels (dosés par HPLC-UV) et totaux (dosé par la méthode de F-C) obtenus après chaque type d’extraction. Il est ressorti que le méthanol à 70% permettait d’extraire 3,070 ± 0,138 mg/g MS de sinapine, 0,170 ± 0,05 mg/g MS d’acide sinapique et 6,580 ± 0,600 mg d’EAS)/g MS de CPT.

D’autre part, ils ont montré que l’extraction assistée par l’enzyme FAE permettait de récupérer une quantité supérieure en CPT (6,940 ± 0,320 mg d’EAS/g MS) mais que les quantités obtenues en sinapine (0,170 ± 0,022 mg/g MS) et en acide sinapique (1,700 ± 0,239 mg/g MS) n’était pas

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équivalente aux valeurs obtenues après l’extraction au méthanol à 70%. Si l’explication de cette perte en sinapine et/ou acide sinapique n’a pu être donnée par les auteurs, ils ont néanmoins précisé que la méthode de F-C utilisée pour la détermination en CPT conduisait probablement à une surestimation des valeurs et ne permettait donc pas de déterminer correctement la concentration réelle en CPT après hydrolyse enzymatique avec la FAE.

Plus récemment, Odinot et al. (2017) ont proposé un procédé enzymatique en deux étapes pour la production de canolol (2,6-Diméthoxy-4-vinylphénol) à partir d’un tourteau de colza. La première étape consistait à produire de l’acide sinapique par l’hydrolyse des esters d’acide sinapique en présence de AnFaeA, AnFaeB et d’une chlorogénate estérase nommé ChlE. Dans la deuxième étape, l’acide sinapique produit précédemment était transformé en canolol en présence du champignon N. lepideus BRFM15. Les résultats ont montré que seul AnFaeA était capable d’hydrolyser les esters d’acides sinapiques de colza, à l’exception de certains dérivés à base de kaempférol, avec des rendements compris entre 68 et 76 %.

5.

EXTRACTION DES COMPOSES PHENOLIQUES SIMPLES DES TOURTEAUX DE