Activité antioxydante de polyphénols de Perilla frutescens extraits à l'échelle pilote par procédés membranaires et atomisation

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Perilla frutescens (L.) Britt. (Lamiaceae) est une plante

originaire du Sud-est Asiatique. Elle est utilisée comme plante médicinale et condimentaire, particulièrement en Chine et au Japon.

Elle renferme des anthocyanes et autres polyphénols qui peuvent trouver de nouveaux usages dans le secteur para-pharmaceutique et sur des marchés de niche pour les PME et TPE locales.

Afin de préserver la fonctionnalité colorante et l’activité antioxydante des extraits, un procédé physique d’extraction et de concentration, doux et respectueux de l’environnement est mis en œuvre.

Des extraits actifs (AAO) et fonctionnels (couleur rouge) peuvent être produits par les technologies membranaires couplées à un séchage par atomisation à partir d’un macérat aqueux de P.

frutescens.

Cette fabrication est optimisée à l’échelle pilote semi-industriel. Elle peut être transposée à l’échelle de d’une petite industrialisation locale dans les pays du Sud où la plante est connue depuis longtemps et utilisée pour ses vertus médicinales, comme ingrédient actif pour la formulation de produits de santé.

Extraction-concentration à l’échelle pilote

yves.lozano@cirad.fr, linghua.meng@cirad.fr

a_{CIRAD, UMR Génie des Procédés Eau Bioproduits - GPEB, 34 398 Montpellier, France}

b_{Université Paul Cézanne, UMR CNRS 6171, Systèmes Chimiques Complexes, Phytochimie, 13 397 Marseille, France.} c_{South China Agricultural University, Guangzhou, China.}

Tableau 2: AAO des diverses formes d’extraits produits par le procédé

L. Menga,b,c _{Y. Lozano}a _{I. Bombarda}b _{E. Gaydou}b _{B. Li}c

CONCLUSION

INTRODUCTION

RESULTATS

teneur des composés phénoliques (10-6_Mol) Extrait de Perilla

(100mL) _anthocyanes _{Acide-phénols Flavones} _Total

Perméat de MFT 4 5 16 25 148 Concentré par OI 82 375 466 923 3 650 Poudre (100g) 800 3 700 4 700 9 300 36 600

TEAC (10-6_Mol)

[1] Meng L., Lozano, Y., Bombarda, I., Gaydou, E., Li, B. Anthocyanin and Flavonoid Production from Perilla frutescens: Pilot Plant Scale Processing including Cross Flow Microfiltration and Reverse Osmosis. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 2006, 54(12): 4297-4303. [2] Villano D., Fernandez-Pachon, M. S., Moya, M. L., Troncoso, A. M., Garcia-Parrilla, M. C. Radical scavenging ability of polyphenolic compounds towards DPPH free radical. Talanta, 2007, 71(1): 230-235.

REFERENCES

Evaluation de l’activité antioxydante (AAO)

L’isolement par CLHP préparative des polyphénols majeurs de l’extrait a permis de déterminer leur AAO propre. Les plus actifs sont les polyphénols A1 et P3 (fig 2). L’AAO de A1 est supérieure à celle de la cyanidine. L’AAO des flavones F est généralement plus faible.

MATERIELS et METHODES

P. frutescens var. frutescens est récolté puis séché dans la

région de Liaoning (Chine). Les extraits aqueux sont réalisés à l’échelle pilote selon le procédé membranaire décrit par Meng [1]_.

P. frutescens P. frutescenssec : 2.5 kgsec : 2.5 kg eau + H eau + H22SOSO4 4 (5.10(5.10--33M)M): 250 L: 250 L MFT MFT (P 19 (P 19--60 / 0,260 / 0,2µµm)m) filtrat OI OI (SW25 (SW25--40)40) Eau pure Concentrat Perméat de MFT Pr Préé--filtrationfiltration (chinois) (chinois) Rétentat Atomisation Atomisation Poudre

Diffusat Filtrat Concentrat

Pilote d’Atomisation Pilote de Microfiltration et d’Osmose inverse

Figure 1: Composition (CLHP) et structures des polyphénols extraits de P. frutescens 530 nm 530 nm 325 nm 325 nm A2 A1 min 0 10 20 30 40 50 mAU 0 20 40 60 80 100 3. 160 3. 456 8. 055 9. 423 11. 863 13. 820 15. 397 16. 785 17. 872 19. 080 21. 935 22. 737 24. 186 25. 462 26. 141 27. 574 28. 703 34. 911 36. 208 38. 345 41. 897 46. 083 49. 535 min 0 10 20 30 40 50 mAU 0 5 10 15 20 25 30 30. 989 32. 402 33. 496 34. 887 38. 359 39. 433 41. 012 41. 897 43. 431 A2 A1 P3 P2 P1 F1F2 F3 F4 F5 F6 A1 R=Malique Malonylshisonin A2 R=H Shisonin F3 R=GlcU-GlcU Lutéoline 7-O-diglucuronide F5 R=GlcU Lutéoline 7-O-glucuronide P3 acide rosmarinique P1 R=tartrique acide coutarique P2 R=H acide caféique F1 R1=R3=Glu Apigénine 6,8-diglucoside F4 R2=GlcU-GlcU Apigénine 7-O-diglucuronide F2 R=GlcU-GlcU Scutéllarein 7-O-diglucuronide F6 R=GlcU Scutéllarin COOR OH OH O O OH OH COOH OH OH O O OH OH RO OH O O HO OH OH O + O OH O OH HO O RO HOHO OH O OH O O OH OH RO HO

Identification des polyphénols majeurs

O O OH OH R2O R1 R3 5,6 3,8 1,3 4,3 0,7 2 0,3 0,5 0 1,5 3 4,5 6 A1 Cy P2 P3 F2 F3 F4 F6 T E A C 5,6 3,8 1,3 4,3 0,7 2 0,3 0,5 0 1,5 3 4,5 6 A1 Cy P2 P3 F2 F3 F4 F6 T E A C

l’AAO est dosée par méthode au DPPH décrite par Villano[2]_.

L’extrait de Perilla montre une AAO très importante de 148 TEAC.A masse égale, le concentré d’OI et de la poudre sont respectivement 25 et 250 fois plus antioxydants que l’extrait microfiltré (tab 2).

Figure 2: AAO des polyphénols isolés à partir de l’extrait de P.frutescens

Taux de récupération (%) Extrait aqueux de P. frutescens Volume final (L) Anthocyanes (mg/L) FRV Anthocyanes Polyphénols Extrait de diffusion 240 30 1,00 - -Perméat de MFT 233 30 1,03 100 100 Concentré par OI 3,2 740 71,0 50 53 Poudre - 7 mg/g - 28 33

Le débit de microfiltration tangentielle (MFT) se stabilise à 100 L/h/m2_{, à dP=0,6b. Le perméat rouge est concentré par osmose}

inverse (OI) par batchs (5 x 50L). Les concentrés réunis sont à nouveau concentrés par OI avec un débit constant pour chaque batch, mais diminuant légèrement d’un batch à l’autre (20 à 13 L/h/m2_{, dP=40b) . Ce concentré liquide (460g) est séché par}

atomisation. On récupère 27g de poudre à 7mg/g d’anthocyanes, 33mg/g de flavones et 11mg/g d’acide-phénols (tab1).

Tableau 1: Caractéristiques des co-produits aux différentes étapes du procédé

20ième journée de la Société Chimique de France SFC-PACA, Université d’Avignon et des Pays de Vaucluse, 2007/05/24, Avignon, France.