Article pp.259-265 du Vol.26 n°3 (2006)

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NOTE

Composés fonctionnels des figues de Barbarie (Opuntia spp)

C. Sáenz H.

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SUMMARY

Functional components of Opuntia ssp

The main functional components present in the different parts of the opuntias are described and discussed. The possible uses of this functional components as new natural additives for foods formulation are presented.

The dietary fibber characteristics from the cladodes, the fruits pigments, the cladodes mucilage’s are presented and discussed. The last researches about the antioxidant capacity of some components present in the fruit and also in the cladodes, as Vitamin C, carotenoids, polyphenols, etc are discussed.

The formulation of new foods with these functional components is discussed. The Opuntias genus are a great challenge for the scientific research because there are several unknown aspects about the role of the foods obtained from this plant as beneficial for a healthy diet. This specie could be cultivated in arid zones of the world where very few crops can thrive. In these arid zones the inhabitants have very few resources and could benefit from the cultivation of this species, as a very good food for human diet, as food for the animals and also as an alternative to develop the small industry, to increase their income.

Keywords

cactus pear, Opuntia, functional components, cactus cladodes.

RÉSUMÉ

Dans ce travail sont présentés et discutés les principaux composés fonctionnels pré- sents dans les opuntias. Ces composés peuvent être extraits des différentes parties de la plante pour être utilisés comme composés fonctionnels dans de nouveaux aliments. Les caractéristiques des fibres diététiques des raquettes (cladodes ou

« nopales »), des pigments des fruits, des mucilages des raquettes sont exposées.

Les dernières recherches sur l’activité antioxydante des quelques composés présents dans les raquettes et les fruits, tels que la vitamine C, les caroténoïdes, les polyphé- nols, etc., sont analysées. La formulation de nouveaux aliments auxquels ces compo- sés sont ajoutés est aussi envisagée. Les opuntias représentent un vrai défi pour les chercheurs en raison des incertitudes qui entourent leur éventuel rôle bénéfique sur la santé. Ces plantes sont parmi les rares espèces qui peuvent être cultivées dans les

Depto. de Agroindustria y Enología – Facultad de Ciencias Agronómicas – Universidad de Chile – Casilla 1004. Santiago, Chile.

* Correspondance : e-mail : csaenz@uchile.cl

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zones arides du monde, habitées par des personnes aux faibles revenus. Cette culture peut leur fournir un aliment de qualité, du fourrage pour les animaux, et une alternative au développement de petites industries.

Mots clés

figue de Barbarie, Opuntia, composés fonctionnels, raquettes (cladodes).

1 – INTRODUCTION

L’utilisation de diverses parties du figuier de Barbarie comme aliments, remonte à des centaines d’années, aussi bien dans le continent américain, que dans quelques pays européens, d’Afrique et du Moyen-Orient. Les diverses formes de consommation de cette espèce sont largement connues, en commençant par le fruit frais et les raquettes comme légume ; les fruits comme jus, sirops de fruit ou déshydratées, etc.

Par ailleurs, ces dernières années, les habitudes alimentaires se sont orientées vers le naturel et sur ce qui est bon pour la santé. Les consommateurs actuellement préfèrent les aliments prêts à consommer, pauvres en calories, pauvres en cholestérol, pauvres en matières grasses (SÁENZ, 2002), soit dit autrement : « des aliments bons pour la santé », exempts d’additifs synthétiques, en particulier des colorants : ils cherchent, par consé- quent, des aliments, avec plus de fibres, riches en minéraux, en antioxydants et en vitamines, avec des colorants naturels, etc.

Dans ce contexte sont apparus ce qu’on appelle des aliments fonctionnels dont on attend non seulement un apport nutritif, mais aussi un bienfait pour la santé et la préven- tion des maladies (SLOAN, 2000).

Dans ce travail, il s’agit d’analyser l’intérêt que présentent les Opuntias comme source de divers composés fonctionnels, qui peuvent être extraits et utilisés dans la fabrication de nouveaux aliments.

2 – COMPOSÉS FONCTIONNELS

Les composés fonctionnels font partie de cette nouvelle gamme d’aliments qu’on connaît sous le nom d’aliment fonctionnel. Ce sont des aliments ou boissons qui fournis- sent un bienfait physiologique, qui fortifient la santé, aide à prévenir ou soignent des maladies, ou améliorent le rendement physique ou mental, par l’addition d’un ingrédient fonctionnel, par la modification d’un procédé, ou par l’utilisation de la biotechnologie (SLOAN, 2000).

Tant les fruits que les raquettes du figuier de Barbarie sont une source intéressante de composés fonctionnels, parmi lesquels on distingue les fibres, les hydrocolloïdes (mucilages), les pigments (bétalaïnes et caroténoïdes), les minéraux (calcium, potasium), entre autres composés très appréciés du point de vue d’un régime, bon pour la santé et comme des ingrédients utilisables pour la fabrication de nouveaux aliments.

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3 – FIBRES DIÉTÉTIQUES

La relation qui existe entre fibre et santé (contrôle du cholestérol et prévention de quelques maladies telles que le diabète et l’obésité) (HOLLINGSWORTH, 1996 ; GRIJS- PAARDT-VINK, 1996 ; SLOAN, 1994) est bien connue par les consommateurs.

Les fibres diététiques sont constituées de différents composés résistants aux enzy- mes digestives, parmi eux la cellulose, l’hémicellulose, la lignine etc. (SPILLER, 1992 ; PERIAGO et al., 1993). Selon leur solubilité dans l’eau, les fibres se classifient comme solubles ou non solubles : la première est composée par les mucilages, des gommes, des pectines, des hémicelluloses (ATALAH et PAK, 1997) et les fibres non solubles sont princi- palement constituées de cellulose, de lignine et d’une grande proportion d’hémicellulose.

Ces types de fibres ont des effets physiologiques différents. C’est ainsi que les fibres solubles sont associées à la réduction des niveaux de glucose et de cholestérol et à la stabilisation du transit intestinal. En revanche, les fibres non solubles sont associées à leur capacité de retenir l’eau (augmentation du poids des excréments), à l’échange ioni- que, à l’absorption des acides biliaires, des minéraux, des vitamines et autres et à son interaction avec la flore microbienne (PERIAGO et al., 1993).

Une source intéressante de fibres est constituée par les raquettes du « nopal » dont la teneur en fibres crues, augmente avec l’âge (LÓPEZ, 1977, mentionné par PIMIENTA). La farine du « nopal », obtenue par déshydratation des « nopales », possède 42,99 % de fibres diététiques totales, dont 28,45 % correspondent aux fibres non solubles et 14,54 % aux fibres solubles (SÁENZ et al., 1997). Parmi les minéraux on observe une teneur en calcium assez élevée (3,43 g 100 g^-1), considérant que l’apport journalier recommandé pour un adulte est de 800 mg ; cependant pour ce produit, il faudrait faire des études de biodisponibilité. La première étude publiée (MCCONN et NAKATA, 2004) montre que quoique les cladodes du « nopal » soient riches en plusieurs minéraux, le calcium n’est pas disponible pour l’organisme car il se trouve sous la forme des cristaux d’oxalate de calcium.

En ce qui concerne les aliments qui contiennent du « nopal » déshydraté, provenant de farines comme celle qui a été décrite, il existe à présent quelques produits au Mexi- que, dans le commerce ; l’un est connu comme : « Cactu Fibra », qu’on prépare avec de la farine du « nopal » comme source de fibres, du son de blé, du sel (chlorure de sodium) et « Nutra Sweet », sans conservateurs, ni colorants artificiels. Ce produit possède 46,5 % de fibres diététiques, une haute teneur en calcium et β-carotène. La farine du nopal utilisée est préparée avec des raquettes jeunes (« nopalitos ») de 3 à 6 mois, plus riches en fibres solubles que les raquettes plus âgées (G. PEDROZA, Communication Per- sonnelle). Les « tortillas » sont un type de pain typique au Mexique fait avec de la farine de maïs et mélangé avec de la farine de nopal pour augmenter la teneur en fibres.

Cette farine de « nopal » a été utilisée pour le développement de divers aliments, tels que : des desserts comme les flans, des biscuits d’avoine, des crèmes de légumes (SÁENZ et al., 2002a ; SÁENZ et al., 2002b ; SÁENZ et al., 1999), de façon à contribuer au développement de nouveaux aliments qui apportent des fibres au régime. En termes généraux, des pourcentages d’incorporation aux produits déjà mentionnés, supérieurs à 17-18 %, causent des problèmes technologiques de viscosité ou de saveurs herbacées.

Cependant, des incorporations proches de 15 % comme celles qui ont été étudiées pour les produits mentionnés ci-dessus, sont acceptées et on peut considérer cette proportion comme un bon apport supplémentaire en fibres et un bienfait pour la santé.

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4 – MUCILAGES

De nombreux auteurs ont étudié la composition des mucilages des cladodes (AMIN et al., 1970 ; MCGARVIE et PAROLIS, 1979a, 1979b, 1981 ; TRACHTENBERG et MAYER, 1981 ; SÁENZ et al., 1992 ; SÁENZ et al., 2004).

Le mucilage du « nopal » est un polysaccharide complexe qui contient de l’arabinose, du galactose, du xylose, de l’acide galacturonique et du rhamnose. Il est considéré comme hydrocolloïde, pour sa grande capacité de capter et de retenir l’eau ; il fait partie également des fibres diététiques. Ces composés peuvent être utilisés, une fois extraits, comme épaississants pour des produits alimentaires .

Des études récentes (MATSUHIRO et al., 2001) indiquent que les hydrocolloïdes provenant d’un extrait de fruits du « nopal » possèdent 98 % de sucres, dont 47 % correspondent aux acides uroniques. Les même auteurs n’ont pas trouvé la présence de protéines.

HABIBI et al. (2004a) ont étudié les polysaccharides de l’écorce des fruits et ont trouvé qu’elle est composée de galactose et d’arabinose dans une proportion 6,3 : 3,3 avec des traces de rhamnose, de xylose et de glucose, mais pas d’acide galacturonique. Ils les classifient comme arabinogalactane. Les mêmes chercheurs, dans un autre travail (HABIBI et al., 2004b), ont étudié les pectines-polysaccharides de l’écorce des fruits. Ils ont fait un extrait avec de l’eau (60 ºC) et de l’EDTA et ont obtenu une teneur en sucres neutres de 0,48 et 0,36 mol/mol d’acide galacturonique respectivement. Ces pectines polysaccharides désestérifiées et fractionnées par chromatographie d’échange anionique ont donné cinq fractions qui, une fois purifiées, montrent que les parties solubles ont un squelette composé d’unités de dioside formé de rhamnose et d’acide galacturonique.

Par ailleurs, en comparant l’effet du pH et des ions calcium et sodium sur la viscosité des polysaccharides entiers (sans fractionnement) des raquettes et des fruits d’Opuntia ficus indica on observe une augmentation de la viscosité avec le pH, atteignant pour le polysaccharide de la raquette un maximum de 20,0 mPa s, quoique les valeurs maxima- les de viscosité aient lieu à différents pH, selon l’origine de l’hydrocolloïde (ZÁRATE, 2002).

Les mucilages du « nopal », par leur pouvoir épaississant, peuvent remplacer quelques hydrocolloïdes largement utilisés actuellement, cependant une limitation est due au faible rendement atteint jusqu’à présent dans les procédés d’extraction.

Des résultats intéressants vis-à-vis de leur application, se rapportent à la stabilité des mousses alimentaires (ESPINOSA, 2002) et à la substitution d’épaississants tels que la car- boxyméthylcellulose, dans des nectars de fruits (SEPÚLVEDA et al., 2003a).

5 – PIGMENTS

L’intérêt pour l’utilisation des colorants naturels a augmenté, à partir du moment où les législations de l’Union européenne (UE) et d’autres pays ont restreint l’utilisation des colorants rouges synthétiques comme additifs dans les aliments.

Parmi les écotypes de couleurs des figues de Barbarie on trouve des fruits de couleur pourpre qui contiennent des bétalaïnes (FORNI et al., 1992 ; IDALSOAGA, 2000 ; ROJAS, 2000 ; CASTELLAR et al., 2003 ; SEPÚLVEDA et al., 2003b), le même pigment que celui de la betterave, laquelle est largement utilisée dans l’industrie alimentaire.

Les bétalaïnes sont des pigments solubles dans l’eau, dont la stabilité est affectée par le pH, étant plus stables pour les pH compris entre 4,0 et 6,0 (FENNEMA, 1996 ; FARÍAS, 2003 ; CASTELLAR et al., 2003). Elles sont formées par deux groupes principaux,

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les bétacyanines (rouges) et les bétaxanthines (jaunes) qui présentent des absorptions à différentes longueurs d’onde (540 nm et 480 nm respectivement).

Parmi les bétacyanines on trouve plusieurs composés, dont la bétanine qui est consi- dérée comme le principe responsable de la couleur rouge.

Un extrait colorant, provenant de la figue de Barbarie (Opuntia ficus indica) de couleur pourpre, entier, puisque la pulpe comme l’écorce, possède le pigment, a une teneur en bétanine de 123 mg 100g^-1 (S^ÁENZ et al., 2002c).

Il s’agit d’une étude effectuée dans nos laboratoires et dont les données n’ont pas encore été publiées ; on a observé que les figues de Barbarie pourpres, provenant soit des cultures expérimentales, soit des cultures sylvestres, existantes au Chili, présentent des teneurs en pigments très différentes (SEPÚLVEDA et al., 2003b), ce qui est intéressant pour leur potentiel industriel, puisque une fois identifiées, on serait en mesure de repro- duire et de cultiver l’écotype qui présente une teneur plus grande du pigment.

C^ASTELLAR et al. (2003) ont étudié la teneur des pigments chez trois espèces d’Opun- tias, Opuntia stricta, Opuntia undulata et Opuntia ficus indica ; ils ont trouvé que l’Opuntia strict est l’espèce la plus riche en pigments (80 mg 100g^-1) et de plus, cette espèce a les mêmes pigments que la betterave rouge : la bétanine et l’isobétanine ; les autres espèces d’Opuntias étudiées ont aussi des bétaxanthines.

L’utilisation de ces pigments pour colorer des aliments a été essayée dans le yaourt (Idalsoaga, 2000) et dans des boissons d’agrumes (MORENO et al., 2003).

6 – ANTIOXYDANTS

Des études récentes montrent que les figues de Barbarie de différentes couleurs ont, par la présence de vitamine C, de bétacarotène, de flavonoïdes et aussi de bétalaïnes, une activité antioxydante très intéressante (KUTI, 2004 ; GALATI et al., 2003) ; le pouvoir antioxydant de la vitamine C, des β-carotènes et des flavonoïdes est bien connu, mais celui des bétalaïnes commence à peine à être étudié (BUTERA, 2002). Dans les figues de Barbarie de Sicile le cv. jaune présente la plus haute concentration en bétalaïnes, dont l’indicaxanthine représente 89 %. La bétanine est plus concentrée dans le cv. rouge (66 % de bétalaïnes), et le cv. blanc est le plus pauvre (BUTERA, 2002). L’extrait des fruits présente une activité antioxydante entre 4,20-5,31 µmol TROLOX g^-1, pour le cv. blanc et jaune respectivement ; la bétanine pure présente une teneur de 20,0 équivalent TROLOX et la bétaxanthine de 1,76 équivalent TROLOX.

L’activité antioxydante totale de la figue de Barbarie est deux fois supérieure à celle de la poire, de la pomme, de la tomate, de la banane et du raisin blanc et semblable à celle du raisin rouge, de l’orange et du pamplemousse (BUTERA, 2002).

JARAMILLO-FLORES et al. (2003) ont étudié la variation de l’activité antioxydante des jeunes raquettes (« nopalitos ») avec des traitements thermiques, qui s’appliquent normale- ment avant la consommation de ce végétal. Les raquettes ont quelques caroténoïdes et des composés phénoliques ; dont les principaux sont l’α-cryptoxanthine, le β-carotène et la lutéine ; parmi ces trois, c’est le β-carotène qui se trouve en plus grande concentration. La présence de composés phénoliques est aussi observée. La concentration des deux types de composés augmente avec les traitements thermiques, et après 30 minutes à 93 ºC atteint la teneur maximale. Les caroténoïdes passent de 229 µg g^-1 m.s. dans les raquettes fraîches à 379 µg g^-1 m.s. après le traitement indiqué et leur activité antioxydante (exempte des composés phénoliques) de 109 a 134 µg g^-1 m.s. dans les mêmes conditions. La teneur en composés phénoliques baisse significativement après le traitement thermique parce qu’ils sont plutôt de type soluble et se dégradent à haute température.

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L^EE et al. (2002) ont étudié l’activité antioxydante d’un extrait éthanolique de raquettes d’Opuntia ficus indica cv. Saboten et ont essayé d’identifier les composés actifs et les mécanismes d’action. Ils ont conclu que l’activité antioxydante de cet extrait n’est pas seulement due à un composé mais à plusieurs flavonoïdes (quercétine, myricétine) et à des vitamines. Les chercheurs proposent de poursuivre les études sur le rôle de ces produits dans la prévention du stress oxydatif sur les composés spécifiques responsables de l’activité antioxydante.

REMERCIEMENTS

Nous remercions la Fondation Nationale de la Recherche Scientifique du Chili (FON- DECYT Nº 1010245) ; la Fondation pour l’Innovation Agraire du ministère d’Agriculture du Chili (Nº008/93) pour le financement d’une partie des recherches mentionnées dans ce travail et à Florian Labrouche pour l’aide apportée à la correction de l’orthographe du manuscrit.

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