FR2734572A1 - Nouveaux colorants anthocyaniques, leurs procedes de preparation et les compositions colorees les contenant - Google Patents

Abstract

L'invention a pour objet de nouveaux colorants anthocyaniques de formule: (CF DESSIN DANS BOPI) dans laquelle les radicaux R1, R2, R3, R4 et R5 sont choisis parmi les groupements habituellement rencontrés sur le noyau flavylium des anthocyanes, le radical R représente un groupement essentiellement carboné donneur d'électrons avantageusement aliphatique, alicyclique, aromatique ou hétérocyclique saturé ou non, éventuellement substitué, et le radical R' représente un groupement essentiellement carboné attracteur d'électrons avantageusement choisi parmi un atome d'hydrogène, un groupe -OH, un groupe -COOH, un groupe -COH, un groupe -CH2 OH un groupe -COOR" où R" représente un groupe alkyle ramifié ou non de 2 à 5 carbones éventuellement substitué par un ou plusieurs groupes -OH, -COOH, -COH. L'invention concerne aussi les procédés de préparation de ces nouveaux colorants anthocyaniques et les compositions colorées les contenant.

Description

NOUVEAUX COLORANTS ANTHOCYANIQUES, LEURS
PROCÉDÉS DE PRÉPARATION ET LES COMPOSITIONS COLORÉES LES
CONTENANT.

La présente invention a pour objet de nouveaux colorants du groupe des anthocyanes, les compositions les contenants ainsi que leurs procédés de préparation.

De très nombreuses molécules naturelles présentent des propriétés colorantes. Parmi celles-ci, les anthocyanes sont des composés très répandus dans la nature qui sont responsables des colorations orangées, rouges ou bleues de nombreux végétaux et en particulier de la plupart des fruits. Les anthocyanes présentent une parfaite innocuité et pourraient même posséder des propriétés nutritionnelles intéressantes (8). Les anthocyanes constituent donc de bons candidats pour l'élaboration de colorants dans les domaines de l'alimentation et de la cosmétologie.

En effet, la méfiance grandissante des consommateurs vis-à-vis des additifs alimentaires artificiels, jugés inutiles parfois mêmes toxiques, conduit certains à souhaiter la suppression des colorants. Cependant la couleur reflète souvent la qualité des produits alimentaires et conditionne leur acceptabilité par les consommateurs. Ainsi, les colorants naturels tendent à remplacer les colorants synthétiques (5, 9); mais les colorants naturels des aliments, principalement des fruits et légumes, sont très souvents dégradés lors des opérations de transformation (action d'enzymes lors de broyages ou de pressurages, dégradation thermique, oxydation) ce qui limite leur utilisation sauf à les associer avec des stabilisateurs.

La demande du consommateur pour des produits attractifs colorés mais non toxiques nécessite donc de disposer de colorants naturels comme les anthocyanes.

De très nombreuses sources d'anthocyanes ont été proposées tels que le marc de raisin, le chou rouge, le sureau, le cassis, etc... et sont utilisées industriellement pour la préparation de colorants; mais il s'agit généralement d'extraits relativement bruts contenant outre les anthocyanes libres, sous forme glycosilée, d'autres molécules susceptibles de les stabiliser et/ou d'en modifier la couleur, soit par des phénomènes de copigmentation, il s'agit alors d'assocations nons covalentes entre une molécule anthocyanique et un copigment, comme un acide phénol, un flavonoïde ou des ions métalliques, soit par des phénomènes de complexation et il s'agit alors de liaisons covalentes; de tels complexes formés par réaction covalente entre anthocyanes et tanins seraient notamment à l'origine de la couleur des vins vieux.

En solution aqueuse les molécules anthocyaniques existent sous quatre formes en équilibre (4).

La forme rouge, correspondant au cation flavylium, prédominante en milieu acide et beaucoup plus stable que les autres formes, devient minoritaire, voire absente, lorsque le pH augmente. Outre ce comportement vis-à-vis du pH qui interdit l'usage des colorants anthocyaniques connus à ce jour dans les produits laitiers et carnés de pH supérieur à 4, les préparations proposées à partir de ces molécules se révèlent généralement très instables au cours du stockage.

Ces molécules anthocyaniques naturelles, dont le noyau flavylium est représenté ci-dessous, présentent une très grande variété de structures.

Elles comprennent une vingtaine d'aglycones diversement hydroxylés ou méthoxylés et des formes glycosylées qui peuvent être acylées. Ces diverses substitutions leur confèrent des propriétés colorantes et des stabilités différentes. De plus, les phénomènes de copigmentation et la formation de liaisons covalentes, en particulier avec les tanins ou l'éthanal, influent également sur ces caractéristiques. Toute une gamme de couleurs allant de l'orange au violet peut ainsi être obtenue. Cependant, de nombreux facteurs, incluant notamment le pH, la température, la présence d'oxygène mais aussi celle d'agents de blanchiment ou d'antioxidants conmme les sulfites et l'acide ascorbique, concourrent dans certaines conditions à dégrader ces molécules, modifiant ainsi leurs propriétés colorantes.

I1 a donc été proposé dans l'Art antérieur d'associer aux colorants anthocyaniques des agents photoprotecteurs permettant de stabiliser les couleurs.

Les anthocyanes monoglucosides sont nettement plus stables vis-à-vis de la décoloration que les aglycones correspondants (7). De même, les diglucosides, présentant une substitution supplémentaire en 5, sont beaucoup plus stables que les 3-monoglucosides correspondants. Cependant, ils sont plus sensibles au brunissement, probablement à cause du sucre en position 5 qui participe à des réactions de type Maillard (Francis, 1989). Les substitutions en position 4, par exemple par un groupement méthyle ou phényle, confèrent également une stabilité accrue au chromophore, notamment vis-à-vis de la décoloration par un additif couramment utilisé dans l'industrie alimentaire, le sulfite (Timberlake et Bridle, 1967).

Le but de la présente invention est de proposer de nouveaux colorants rouges d'origine naturelle, présentant en solution une stabilité supérieure à celle des anthocyanes, notamment dans une gamme de pH plus étendue, permettant d'élargir leur domaine d'application traditionnellement limité à l'industrie des boissons. En outre, la relative lipophilie i hydrophobicité de ces pigments autorise leur utilisation dans des milieux lipidiques ou de type émulsion qui constituent l'essentiel de ces nouveaux marchés potentiels (produits laitiers, sauces dérivées de mayonnaises, cosmétiques, ...).

Ces nouveaux pigments, de couleur rouge à orangée, ont été obtenus dans un premier temps à partir du vin, sous forme d'espèces chimiques pures parfaitement définies, puis ils ont été analysés, caractérisés et synthétisés au laboratoire par les Inventeurs, selon des procédés faisant également l'objet de la présente Invention.

Cette série de nouveaux dérivés anthocyaniques présentent les caractéristiques structurales propices à la stabilisation de la couleur (substitution à la fois en position 5, par un groupement non osidique, et en position 4, dans le noyau flavylium). De plus, ils répondent aux objectifs souhaités pour des applications dans le domaine alimentaire ou de la cosmétologie, en particulier une meilleure résistance au chauffage, une stabilité accrue dans une gamme plus large de pH et une conservation de la couleur en présence de sulfite.

Les colorants anthocyaniques selon l'invention répondent plus particulièrement à la formule générale I

dans laquelle
- les radicaux R1, R2, R3, R4 et R5 sont choisis parmi les groupements habituellement rencontrés sur le noyau flavylium des anthocyanes ou des groupements équivalents dont certains sont précisés dans la description qui suit,
- le radical R représente un groupement essentiellement carboné donneur d'électrons avantageusement aliphatique, alicyclique, aromatique ou hétérocyclique saturé ou non, éventuellement substitué, et
- le radical R' représente un groupement essentiellement carboné attracteur d'électrons avantageusement choisi parmi, un atome d'hydrogène, un groupe -OH, un groupe -COOH, un groupe -COH, un groupe -CH2OH un groupe -COOR" où R" représente un groupe alkyle ramifié ou non de 2 à 5 carbones éventuellement substitué par un ou plusieurs groupes -OH, -COOH, -COH.

Plus particulièrement, l'Invention concerne les colorants anthocyaniques de formule (I) dans laquelle le radical R est choisi parmi, un radical phényle substitué par un ou plusieurs groupe -OH, -OCH3, alkyles ou hétéroalkyles, -SH, -NO, -SO3H, -NH2, -OR"' où R"' représente un ose éventuellement mono ou pluri-acylé dont le groupement acylant est lui-même éventuellement substitué par un ose; parmi ceuxci, on préfère les colorants de formule (I) où le radical R est un groupe mono, di ou triphénol éventuellement substitué par un ou plusieurs groupes -OCH3.

En ce qui concerne les radicaux R1, R2, R3,
R4 et R5, 1'Invention concerne plus particulièrement ceux choisis parmi, un atome d'hydrogène, un groupe -OH, un groupe -OCH3 , un groupe -OR" ' où R" ' représente un ose éventuellement mono ou pluri-acylé dont le groupement acylant est lui-même éventuellement substitué par un ose.

Avantageusement, on préfère dans la formule (I)
- les radicaux R1 et R3 choisis parmi, un atome d'hydrogène, un groupe -OH, un groupe -OCH3, un groupe -OR"' où R"' représente un ose éventuellement mono ou pluriacylé dont le groupement acylant est lui-même éventuellement substitué par un ose,
- les radicaux R2 et R5 représentant un groupe -OH,
- les radicaux R4 choisis parmi, un groupe -OH, un groupe -OCH3, un groupe -OR"' où R"' représente un ose éventuellement mono ou pluri-acylé dont le groupement acylant est lui-même éventuellement substitué par un ose.

Parmi les groupes -OR" ' , on peut citer par exemple ceux dans lesquels R"' est un ose choisi parmi, le glucose, le galactose, l'arabinose, le rutinose, le xylose, éventuellement acylé par les acide acétique, p-coumarique, caféique, malique, préférentiellement en position 6.

L'Invention concerne de manière spécifique les colorants anthocyaniques de formule (I) qui sont des monoglucosides, et notamment les colorants répondant à la formule suivante

<tb> <SEP> R1
<tb> <SEP> OH <SEP> +R3
<tb> 0 <SEP> + <SEP> I
<tb> <SEP> o
<tb> <SEP> N <SEP> R3
<tb> <SEP> 0-Gkicose
<tb> <SEP> o
<tb> <SEP> (Il)
<tb> <SEP> R7 <SEP> < <SEP> X <SEP> R6
<tb> <SEP> OH
<tb>
dans laquelle les radicaux R1, R3, R6 et R7, identiques ou différents, représentent un atome d'hydrogène, un groupe -OH ou un groupe -OCH3.

Deux des colorants de l'Invention répondant à la formule (I) ont été mis en évidence par les Inventeur pour la première fois au cours de l'analyse par chromatographie liquide (CLHP) d'un vin. La singularité de leur spectre d'absorption Visible, obtenu avec un détecteur à barette de diodes, a incité à aller plus loin dans la caractérisation d'un de ces produits. Après son isolement et sa purification par CLHP, le composé a été analysé par spectroscopie RMN et spectrométrie de masse. Les résultats de ces analyses nous ont permis d'établir une structure qui dérive du 3-(6-pcoumaroyl)-glucoside de malvidol, pigment que l'on trouve dans le raisin et le vin.L'hydrolyse alcaline du composé caractérisé a produit le deuxième pigment initialement détecté et de l'acide coumarique, suggérant qu'il s'agit probablement du même dérivé, formé cette fois à partir du 3glucoside de malvidol, anthocyane majeure du raisin et du vin; Le mécanisme que les Inventeurs ont envisagé pour expliquer la formation des deux composés suppose une cyclisation (à 6 centres) entre le 4-vinylphénol et l'anthocyane. Le vinylphénol, dans le vin, peut être issu de la décarboxylation de l'acide p-coumarique par des levures.

Pour confirmer ce processus réactionnel, les
Inventeurs ont réalisé la synthèse du dérivé vinylphénol du 3-glucoside de malvidol. L'anthocyane (7,9 mg), isolée à partir des pellicules de baies de raisin et purifiée par
CLHP, a été solubilisée dans 2 ml d'une solution d'acide chlorhydrique (10 exp.-3 M). A cette solution (7,5 mM), a été ajouté 0,05 ml d'une solution de vinylphénol (à 10% dans le propylèneglycol), ce qui correspond à un rapport molaire de 2,9 moles de vinylphénol pour 1 mole d'anthocyane. Le mélange réactionnel a été placé dans un bain thermostaté à 300C et maintenu sous agitation pendant la durée de la réaction.

L'évolution du milieu a été suivie par CLHP. Après 4 heures de réaction, l'anthocyane a été convertie quantitativement en son dérivé vinylphénol. Son temps de rétention et son spectre d'absorption W-visible enregistré en barette de diodes sont identiques à ceux du produit détecté dans le vin. Le produit synthétisé a donc été purifié par CLHP et analysé par spectroscopie RMN et spectrométrie de masse. Les résultats confirment la première structure, à savoir qu'il s'agit du produit formé par cyclisation entre la double liaison vinylique du phénol, l'hydroxyle en position 5 et le carbocation en position 4 de l'anthocyane dont la masse moléculaire est de 609.

L'invention concerne donc tout particulièrement le colorant anthocyanique dérivé du 3glucoside de malvidol répondant à la formule suivante

<tb> <SEP> OCH3
<tb> <SEP> OH
<tb> OH <SEP> O+N <SEP> oeH3
<tb> <SEP> < <SEP> O <SEP> - <SEP> GhoBe
<tb> <SEP> O
<tb> <SEP> (IV)
<tb> <SEP> OH
<tb>
La figure 1 représente les spectres UVvisibles du 3-glucoside de malvidol en (A) et de son adduit vinylphénol en (B). On observe que en comparaison avec le spectre du 3-glucoside du malvidol, le rapport des maxima d'absorbance entre le visible et 1'W a sensiblement augmenté pour le dérivé vinylphénol.

Ce résultat peut être expliqué par l'augmentation de la taille du chromophore de ce nouveau colorant anthocyanique. En outre, il est intéressant de noter, comme montré à la figure 2, qu'une de ses formes de résonance est une autre anthocyane de type pelargonidol
Cette forme semble d'ailleurs la plus stable, si l'on se réfère au maximum d'absorbance de la bande visible, pour lequel on observe un glissement vers les plus courtes longueurs d'onde (k=504 nm, caractéristique du pelargonidol au lieu de k=531 nm pour le malvidol).

Ceci explique la coloration plus orangée du dérivé vinylphénol de formule (il). Compte-tenu de ces résultats, il s'avère possible, par le jeu des substituants tant au niveau du pigment que du vinylphénol, d'obtenir toute une gamme de couleurs allant du violet à l'orange.

Par ailleurs, en bloquant simultanément les positions 4 et 5 de l'anthocyane, la cyclisation confère une plus grande stabilité au nouveau composé.

Ces résultats ouvrent donc la voie d'obtention de la série de nouveaux colorants anthocyanique de formule (I).

L'invention concerne aussi les procédés de préparation des colorants anthocyaniques précédents.

Un premier procédé de préparation d'un colorant anthocyanique ou d'un mélange de colorants anthocyaniques selon l'Invention est caractérisé en ce que l'on fait réagir en milieu acide une ou plusieurs molécules d'anthocyane ou un extrait global de divers anthocyanes contenues dans un ou plusieurs végétaux ou dans un ou plusieurs sous-produits de transformation desdits végétaux, avec un excès d'un ou plusieurs composés répondant à la formule (III) ci-dessous, ou un extrait végétal brut contenant lesdits composés

dans laquelle R et R' ont la même signification que dans la formule I, puis en ce que l'on recueille du milieu de réaction et éventuellement purifie le dit colorant anthocyanique par tout moyen approprié.

On préfère dans le procédé précédent utiliser des composés de formule (III) où le radical R représente un groupe mono, di ou triphénol éventuellement substitué par un ou plusieurs groupes -OCH3, ainsi que ceux ou R' représente un atome d'hydrogène ou un groupe -COOH, et dans ce dernier cas, le composé de formule (III) est avantageusement un acide hydroxycinnamique tel que l'acide para-coumarique ou le vinylphénol, ou un dérivé de ceux-ci portant au moins un substituant sur le groupe phénol comme indiqué précédemment dans les colorants de formule (I) correspondants.

Un second procédé de préparation d'un colorant anthocyanique ou d'un mélange de colorants anthocyaniques de l'Invention est caractérisé en ce que
- l'on soumet un acide hydroxycinnamique tel que l'acide para-coumarique et ses dérivés dont le groupe phénol porte au moins un substituant, ou un extrait végétal contenant lesdits acides, à l'action d'une préparation ou d'un micro-organisme comportant une activité décarboxylase, dans les conditions permettant la formation de vinylphénol et/ou d'un ou plusieurs dérivés du vinylphénol dont le groupe phénol porte au moins un substituant, et
- en ce que l'on ajoute au milieu de fermentation précédent une ou plusieurs molécules d'anthocyane ou un extrait global de diverses anthocyanes contenues dans un ou plusieurs végétaux ou dans un ou plusieurs sous-produits de transformation desdits végétaux, de façon à faire réagir ledit vinylphénol et/ou son ou ses dérivés au fur et à mesure de leur formation avec les anthocyanes et obtenir dans le milieu de réaction ledit colorant anthocyanique ou ledit mélange de colorants anthocyaniques.

Avantageusement, les procédés précédents sont mis en oeuvre avec une ou plusieurs molécules d'anthocyane ou un extrait global de divers anthocyanes contenu dans un ou plusieurs végétaux ou dans un ou plusieurs sous-produits de transformation desdits végétaux, répondant à la formule suivante

dans laquelle les radicaux R1, R2, R3, R4 et
R5 ont la même signification que dans la formule (I).

On préfère alors tout particulièrement dans le procédé précédent un extrait global d'anthocyanes contenu dans du raisin ou du vin ou du marc de raisin.

Une autre propriété de ces pigments est leur caractère plus hydrophobe que les anthocyanes originelles, permettant leur utilisation dans des émulsions ou des milieux purement lipidiques. L'ensemble des propriétés et avantages de colorants anthocyaniques de l'Invention permettent d'envisager leur utilisation pour colorer des compositions cosmétiques, phamaceutiques et alimentaires.

L'Invention a donc aussi pour objet les compositions cosmétiques ou phamaceutiques colorées renfermant au moins un colorant anthocyanique précédent, ou un colorant anthocyanique ou un mélange de colorants anthocyaniques préparés par l'un des procédés précédents.

L'Invention concerne aussi les compositions alimentaires colorées comprenant au moins un aliment de base et au moins un colorant anthocyanique précédent, ou un colorant anthocyanique ou un mélange de colorants anthocyaniques préparés par un l'un des procédés précédents.

L'Invention concerne enfin, l'utilisation d'un colorant anthocyanique ou d'un mélange de colorants anthocyaniques précédent, ou d'un colorant anthocyanique ou d'un mélange de colorants anthocyanique préparés par l'un des procédés précédents, pour colorer une composition cosmétique, une composition pharmaceutique ou une composition alimentaire.

D'autres avantages et caractéristiques de l'Invention apparaîtront dans la description qui suit et qui se réfere aux figures an annexe et concerne principalement les propriétés colorantes des nouveaux colorants anthocyaniques de l'Invention.

I - Matériel et méthodes.

Une solution d'un extrait anthocyanique de raisin à 0,97 g/l (soit une concentration molaire d'environ 1,83 mM, calculée à partir de la masse molaire du 3-glucoside de malvidol, anthocyane prédominante de l'extrait) a été préparée dans un tampon phosphate citrate pH 3.

Les solutions contenant les anthocyanes et les dérivés vinylphénols ont été diluées au cinquième d'une part (modèle boissons) par les solutions à pH3 (HC1 10-3 M et tampon citrate-phosphate) , d'autre part (modèle autres produits) par le tampon citrate-phosphate à pH 5. Dans ce dernier cas, le pH a été ajusté par addition de soude (10 F1 dans 1,5 ml d'échantillon). Les valeurs des coordonnées tristimlaires et des absorbances ont été mesurées sur ces solutions.

Deux échantillons supplémentaires ont été préparés par dilution au cinquième des préparations colorantes à pH3 dans un yaourt nature du commerce afin de tester le comportement (couleur, stabilité de celle-ci, aspect de la solution obtenue, solubilité dans le milieu) des deux types de pigments dans un modèle de type émulsion. Nous avons contrôlé que le pH du yaourt (4,25) n'était pas modifié par l'addition des solutions de pigments.

Les tests de stabilité thermique ont été réalisés sur les solutions aqueuses dans un bain marie à 550C sur des tubes conservés à la lumière ou à l'obscurité.

Des échantillons supplémentaires ont été préparés pour tester la stabilité des préparations colorantes vis-à-vis des sulfites, en ajoutant 20 Al d'une solution de métabisulfite de sodium à 250 gl-l à 1,5 ml de chaque solution. La concentration finale en dioxide de soufre ainsi obtenue est de 2,5 gl-l.

La couleur des solutions et son évolution au cours des différents tests de stabilité pratiqués a été évaluée par mesure des coordonnées tristimulaires effectuée à laide d'un colorimètre commercialisé par la Société Minolta sous la référence CR 200. L'absorbance à 518 nm (maximum d'absorbance de la solution anthocyanique) et à 594 nm (maximum d'absorbance de la solution des dérivés vinylphénol) a également été mesurée sur chacune des solutions aqueuses.

La composition des solutions a été analysée par CLHP en phase inverse au moyen d'un système du type
Waters comprenant un injecteur manuel U6K, un programmateur de gradient, deux pompes M690 et un détecteur à barettes de diodes M990. La colonne est une colonne de la Société
Lichrospher RP-18 (5Rm) (250x4mm) protégée par une précolonne remplie de la même phase (Société Merck, Darmstadt,
Allemagne).

Les anthocyanes et leurs adduits vinylphénol ont été élués dans les conditions suivantes - solvant A : acide formique/eau (2/98, v); - solvant B : acetonitrile, eau, acide formique (80/18/2, v); - débit : 1 ml par minute; - température de la colonne 300C; - gradient décrit dans la tableau 1 ci-dessous
Tableau 1

<tb> Temps <SEP> (minutes) <SEP> % <SEP> A <SEP> % <SEP> B
<tb> <SEP> 0 <SEP> 95 <SEP> 5
<tb> <SEP> 40 <SEP> 70 <SEP> 30
<tb> <SEP> 60 <SEP> 50 <SEP> 50
<tb> <SEP> 70 <SEP> 80 <SEP> 20
<tb>
II - Etude des propriétés colorantes du colorant anthocvanioue de formule (IV).

L'étude des propriétés colorantes et de la stabilité a été réalisée sur un mélange de dérivés vinylphénol obtenu par synthèse à partir d'un extrait global d'anthocyanes monoglucosides de raisins et de vinylphénol, dans les mêmes conditions que celles décrites précédemment.

Ce matériel est une source facilement accessible au niveau industriel.

La composition de l'extrait anthocyanique, contenant exclusivement les formes monoglucosides, est donnée dans le tableau 2 ci-dessous
Tableau 2

<tb> Anthoc <SEP> ane <SEP> Concentration <SEP> relative <SEP> (%)
<tb> <SEP> Y
<tb> 3-glucoside <SEP> du <SEP> delphinidol <SEP> 24,4
<tb> 3- <SEP> lucoside <SEP> du <SEP> c <SEP> anidol <SEP> 5,7
<tb> <SEP> g <SEP> v
<tb> 3-glucoside <SEP> du <SEP> petudinol <SEP> 16,5
<tb> 3-glucoside <SEP> du <SEP> peonidol <SEP> 12,9
<tb> 3-glucoside <SEP> du <SEP> mavidol <SEP> 40,1
<tb>
Toutes les anthocyanes ont été converties en adduits vinylphénol par incubation de cet extrait en présence de vinylphénol 5 mM. Les chromatogrammes de l'extrait anthocyanique et de la solution contenant les dérivés vinylphénols sont donnés dans la Figure 3.Le vinylphénol résiduel a ensuite été éliminé par entraînement à l'argon afin d'éviter les éventuelles réactions de copigmentation entre les pigments et le vinylphénol, susceptibles de modifier la couleur.

La figure 3 représente les profils chromatographiques en (A) de l'extrait anthocyanique et en (B) de la solution de nouveaux pigments, à 510 nm. Les pics 1, 2, 3, 4 et 5 représentent respectivement le 3-glucoside du delphinidol, le 3-glucoside du cyanidol, le 3-glucoside du petudinol, le 3-glucoside du peonidol et le 3-glucoside du mavidol, et les pics 1',2' ,3',4' et 5' représentent respectivement les adduits vinylphénol correspondants.

1) Evaluation de la couleur et comcaraison avec celles de anthocvanes en solutions aqueuses à DH 3 et DH 5.

La couleur peut être évaluée par mesure des coordonnées tristimulaires L*a*b*, définies officiellement (2). . Ces coordonnées sont obtenues par mesure de la réflectance d'un échantillon opaque ou de la transmittance à travers un échantillon transparent à l'aide d'un colorimètre.

La coordonnée L* (luminence) est notée de 0 à 100 du sombre au clair. les coordonnées a* et b*, représentant respectivement les composantes rouge (verte pour les valeurs négatives) et jaune (bleue pour les valeurs négatives) de la couleur, peuvent être utilisées directement ou converties en angle de teinte, noté thêta (0 = arctg b*/a*) (6). La mesure de la saturation qui rend compte de l'intensité de la coloration est calculée selon la formule (a2+)12.

La couleur de la solution de dérivés vinylphénol qui se présente comme un colorant orangé a été comparée avec celle d'une solution anthocyanique.

Les coordonnées tristimulaires mesurées pour chacune des solutions à pH 3 et à pH 5 sont présentées dans la Figure 4, ainsi que les valeurs calculées pour l'angle de teinte (6) . A pH 3 (modèle boisson) , les solution d'anthocyanes et de dérivé vinylphénol présentent des coordonnées tristimulaires voisines, à l'exception de la valeur b*, supérieure dans la solution des dérivés, ce qui traduit une teinte plus orangée (angle de teinte de 420 contre 280 pour la solution anthocyanique. Lorsque l'on ajuste le pH à 5 (modèle produits laitiers, carnés), la solution anthocyanique devient plus claire (augmentation de
L*). Les valeurs a* et b* diminuent dans les deux solutions, ce qui traduit une dégradation de la couleur rouge ou orangée.Notons que cette dégradation est beaucoup plus prononcée dans la solution anthocyanique, qui évolue vers une nuance plus violacée, comme en témoigne la valeur de l'angle de teinte, proche du zéro. Cette coloration est celle de la forme base quinonique des anthocyanes, qui devient prédominante lorsque le pH augmente (4).

La figure 4 représente les coordonnées tristimulaires L*a*b* et angle de teinte (6) des solutions d'anthocyanes et d'adduits vinylphénol en solutions aqueuses à pH 3 et pH 5.

2) Résistance à la décoloration sar les sulfites.

L'addition de sulfites conduit à une décoloration instantanée des solutions anthocyaniques à pH 3 et pH 5 (satutation proche de 0) alors que les solutions de dérivés vinylphénols restent colorées malgré ce traitement (saturation 60). Les valeurs de la saturation mesurées après sulfitage évoluent peu au cours du temps.

La figure 5 représente l'évolution de l'intensité colorante (saturation) des solutions d'anthocyanes (An) et de leurs dérivés vinylphénols (Vi) après sulfitage.

Ce maintient de l'intensité colorante est d'autant plus appréciable qu'il est réalisé sans modification de la nuance de la solution comme montré à la figure 6 qui représente l'influence du sulfitage sur la couleur (angle de teinte) des solutions. Ce phénomène est certainenemt dû à la protection de la position 4 du noyau flavylium par l'addition du groupe vinylphénol dans les nouveaux composés décrits.

Ceci apparaît d'autant plus intéressant que les traitements par les sulfites représentent un procédé fréquent dans l'industrie des fruits, l'utilisation de colorants naturels résistant à ce traitement permettrait de conserver la couleur.

3) Stabilité thermique en solution acueuse.

La stabilité thermique a été testée en parallèle sur les solutions d'anthocyanes et les solutions de pigments formés par réaction avec le vinylphénol, à pH 3 et pH 5. Les incubations ont été réalisées à 550C, en présence d'air et de lumière, conditions connues pour favoriser la dégradation des anthocyanes.

a) A sH 3 (modèle boisson).

La dégradation thermique des solutions à pH 3 a été étudiée en parallèle dans l'acide chlorhydrique 10-3 M et dans un tampon citrate, connu pour améliorer la stabilité des colorants anthocyaniques (1).

Le dosage de chacun des constituants par CLHP confirme la meilleure stabilité de tous les adduits vinylphénols par rapport aux anthocyanes correspondantes. Au bout de 7 jours d'incubation, la solution anthocyanique ne contient plus que 2% de la concentration de glucoside de malvidol initiale alors que la solution des dérivés vinylphénols renferme encore 72% du dérivé vinylphénol du glucoside de malvidol (39% dans le tampon citrate) initialement présent comme montré à la figure 7, qui représente la cinétique de dégradation du 3-glucoside de malvidol et de son adduit vinylphénol dans des solutions à pH 3 maintenues à 55"C. Le dérivé vinylphénol du delphinidol, bien que beaucoup plus fragile, est également plus stable que son précurseur (47% de la concentration initiale au bout de 7 jours à 550C contre seulement 0,3% pour le glucoside du delphinidol dans l'acide chlorhydrique). Les pertes en dérivés vinylphénol légèrement supérieures dans le tampon citrate sont imputables à leur insolubilisation progressive dans ce milieu.

L'évolution de l'absorbance dans le visible de chacune des solutions à pH 3 montrée à la figure 8 ciaprès confirme la stabilité des adduits vinylphénols bien supérieure à celle des anthocyanes. En effet, après sept jours d'incubation dans l'acide chlorhydrique 10-3M, la solution des nouveaux pigments conserve près de 50% de son absorbance initiale au k max de l'échantillon tandis que la solution anthocyanique a perdu 97% de son absorbance dans le visible. La couleur de chacune des solutions est plus intense dans le tampon citrate qui exerce un effet protecteur sur la couleur, bien que les molécules soient fortement dégradées.

La figure 8 représente l'évolution de l'absorbance des solutions d'anthocyanes (518 nm) et de dérivés vinylphénol (494 nm) maintenues à 550C.

Les différences de nuances entre la solution d'anthocyanes et celle de dérivés vinylphénol à pH 3 sont conservées au cours du temps comme indiqué à la figure 9 qui représente l'évolution de l'angle de teinte des solutions d'anthocyanes et de dérivés vinylphénol maintenues à 550C.

Les valeurs des angles de teinte obtenues montrent que la solution d'anthocyanes subit une décoloration dans le rouge, tendant ainsi vers une couleur dont la composant jaune devient prépondérante. La solution de dérivés vinylphénol conserve, au contraire, une teinte orange identique à celle observée avant le chauffage, confirmant ainsi que ces composés s'avèrent stables tant en milieu tamponné qu'en milieu acide non tamponné.

b) A DH 5 (modèle autres produits).

Les dosages des composés par CLHP dans les solutions à pH 5 placées à 550C représentés à la figure 10 montrent que la solution d'anthocyanes est fortement dégradée (2% restant dès le deuxième jour) alors que la solution de dérivés vinylphénols est nettement plus stable. La perte des composés observée au 2ème jour est imputable à leur précipitation en milieu aqueux pH 5. Ce phénomène amoindrit la différence de stabilité entre les deux solutions examinées et tend à diminuer l'intensité de la coloration.

La figure 10 représente la cinétique de dégradation du 3-glucoside de malvidol et de son adduit vinylphénol dans les solutions à pH 5 maintenues à 550C.

Au cours du temps, la nuance de la solution anthocyanes est fortement modifiée avec une augmentation de la composante jaune et une diminution de la composante rouge au cours du temps, en revanche les dérivés vinylphénol présentent une nuance proche de celle observée initialement comme montré à la figure 11, laquelle représente l'évolution de l'angle de teinte des solutions d'anthocyanes et de dérivés vinylphénol maintenues à 550C.

4) Solubilité en milieu de t'me émulsion (vaourt).

Les phénomènes de précipitation observés dans les milieux aqueux et plus particulièrement à pH 5, s'avèrent inexistants dans les milieux mixtes comprenant une "fraction lipidique"; cette observation permet d'envisager leur utilisation dans divers produits alimentaires et cosmétiques ou pharmaceutiques présentant cette composition comme par exemple les produits laitiers.

Les milieux lactés de type yaourt, utilisés dans l'expérimentation, ont un pH d'environ 4,25 correspondant au pH de la majorité des produits disponibles sur le marché. L'addition d'anthocyanes (dilution identique à celle utilisée pour les milieux aqueux) au yaourt conduit à une coloration dont la nuance présente une tendance roséebleue alors que, comme prévu, les dérivés vinylphénol produisent une coloration orangée comme montré à la figure 12 qui représente l'évolution de l'angle de teinte des yaourts+anthocyanes et des yaourts+dérivés vinylphénol. Les intensités de coloration montrées à la figure 13 s'avèrent totalement différentes, démontrant le pouvoir colorant nettement supérieur de la solution de vinylphénol.De plus, cette coloration se maintient au cours du temps, une diminution étant observée pour les anthocyanes malgré la conservation à 40C des échantillons (conditions réglementaires de conservation de ces produits).

La figure 13 représente l'évolution de l'intensité de coloration des yaourts + anthocyanes (An) et des yaourts + dérivés vinylphénol (Vi).

Références
1) Aubert S., Amiot M.J., Bartholin G.,
Tachini M., Nicolas J., 1992 : Compte rendu des Journées
Internationales d'Etudes du groupe Polyphénols, 16 (2), 5255.

2) Bakker J., Bridle P. et Timberlake C.F., 1986 : Tristimulus measurements (CIELAB 76) of port wine color. Vitis, 25, 68.

3) Brouillard R., 1982 : Chemical structures of anthocyanins as food colors.

4) Brouillard D., Dubois J. E. 1977
Mechanism of structural transformations of anthocyanins in acidic media. J. Med. Chem. Soc. 99 (5) 1359-1364.

5) Francis F.J., 1989 : Food colorants anthocyanins, Crit. Rev. Food Sci. Nutr. 28 (4), 273.

6) Francis F.J., 1975 : The origin of tan-l b/a, J. Food Sci.40, 412.

7) Iacobucci G.A. et Sweeney J.G., 1983 : The chemistry of anthocyanins, anthocyanidins and related salts.

Tetrahedron Lett., 39, 3005.

8) Pierpoint W.S., 1986 : in Plant flavonoids in biology and medecine (eds. Cody V., Middleton E. et
Harborne J.B.) Alan Liss, New York, 125-140.

9) Shenoy V.R., 1992 : Anthocyanins
Prospective Food Colours. Current Sci. 64 (8), 575.

10) Timberlake C.F. et Bridle P., 1967 Flavylium salts, anthocyanidins and anthocyanins. I.

Structural transformations in acid solutions. J. Sci. Food
Agric. 18, 479.

26) Wulf L W, Nagel C W 1978 High-pressure liquid chromatographic separation of anthocyanins of Vitis vinifiera. Am J Enol Vu tic 29 42-49.

Claims (18)

REVENDICATIONS

1) Colorant anthocyanique de formule

- le radical R' représente un groupement essentiellement carboné attracteur d'électrons avantageusement choisi parmi un atome d'hydrogène, un groupe -OH, un groupe -COOH, un groupe -COH, un groupe -CH2OH un groupe -COOR" où R" représente un groupe alkyle ramifié ou non de 2 à 5 carbones éventuellement substitué par un ou plusieurs groupes -OH, -COOH, -COH.

- le radical R représente un groupement essentiellement carboné donneur d'électrons avantageusement aliphatique, alicyclique, aromatique ou hétérocyclique saturé ou non, éventuellement substitué, et

- les radicaux R1, R2, R3, R4 et R5 sont choisis parmi les groupements habituellement rencontrés sur le noyau flavylium des anthocyanes ou des groupements équivalents,

dans laquelle

2) Colorant anthocyanique selon la revendication 1, caractérisé en ce que dans la formule I, le radical R représente un radical phényle substitué par un ou plusieurs groupe -OH, -OCH3, alkyles ou hétéroalkyles, -SH, -NO, -SO3 H, -NH2, -OR" ' où R"' représente un ose éventuellement mono ou pluri-acylé dont le groupement acylant est lui-même éventuellement substitué par un ose.

3) Colorant anthocyanique selon la revendication 2, caractérisé en ce que dans la formule I, le radical R est un groupe mono, di ou triphénol éventuellement substitué par un ou plusieurs groupes -OCH3.

4) Colorant anthocyanique selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que dans la formule (I), les radicaux R1, R2, R3, R4 et R5 sont choisis parmi un atome d'hydrogène, un groupe -OH, un groupe -OCH3 , un groupe -OR" ' où R" ' représente un ose éventuellement mono ou pluri-acylé dont le groupement acylant est lui-même éventuellement substitué par un ose.

5) Colorant anthocyanique selon la revendication 4, caractérisé en ce que dans la formule I,

- les radicaux R1 et R3 sont choisis parmi un atome d'hydrogène, un groupe -OH, un groupe -OCH3, un groupe -OR"' où R"' représente un ose éventuellement mono ou pluriacylé dont le groupement acylant est lui-même éventuellement substitué par un ose,

- les radicaux R2 et R5 représentent un groupe -OH,

- le radical R4 est choisi parmi un groupe -OH, un groupe -OCH3, un groupe -OR"' où R"' représente un ose éventuellement mono ou pluri-acylé dont le groupement acylant est lui-même éventuellement substitué par un ose.

6) Colorant anthocyanique selon l'une quelconque des revendications 4 et 5, caractérisé en ce que dans le groupe -OR"', R"' est un ose choisi parmi le glucose, le galactose, l'arabinose, le rutinose, le xylose, éventuellement acylé par les acide acétique, p-coumarique, caféique, malique, préférentiellement en position 6.

7) Un colorant anthocyanique de formule I qui est un monoglucoside.

8) Colorant anthocyanique répondant à la formule suivante

dans laquelle R1, R3, R6 et R7 identiques ou différents représentent un atome d'hydrogène, un groupe -OH ou un groupe -OCH3.

<tb>

<tb> <SEP> OH

<tb> <SEP> R7 <SEP> < <SEP> R6

<tb> <SEP> R7 <SEP> R6

<tb> <SEP> (Il)

<tb> <SEP> O

<tb> <SEP> O-Glucose

<tb> OH <SEP> < <SEP> <SEP> R3

<tb> <SEP> OH

<tb> <SEP> R1

9) Procédé de préparation d'un colorant anthocyanique ou d'un mélange de colorants anthocyaniques, caractérisé en ce que l'on fait réagir en milieu acide une ou plusieurs molécules d'anthocyane ou un extrait global de diverses anthocyanes contenues dans un ou plusieurs végétaux ou dans un ou plusieurs sous-produits de transformation desdits végétaux, avec un excès d'un ou plusieurs composés répondant à la formule (III) ci-dessous

dans laquelle les radicaux R et R' ont la même signification que dans la formule (I), puis en ce que l'on recueille du milieu de réaction et éventuellement purifie le dit colorant anthocyanique par tout moyen approprié.

10) Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que dans la formule (III) , le radical R représente un groupe mono, di ou triphénol éventuellement substitué par un ou plusieurs groupes -OCH3.

11) Procédé selon l'une quelconque des revendication 9 et 10, caractérisé en ce que dans le composé de formule (III) , le radical R' représente un atome d'hydrogène ou un groupe -COOH.

12) Procédé selon l'une quelconque des revendication 9 à 11, caractérisé en ce que le composé de formule (III) est un acide hydroxycinnamique tel que l'acide para-coumarique ou le vinylphénol, ou un dérivé de ceux-ci portant au moins un substituant sur le groupe phénol.

13) Procédé de préparation d'un colorant anthocyanique ou d'un mélange de colorants anthocyaniques, caractérisé en ce que l'on soumet un ou plusieurs acides hydroxycinnamiques tel que l'acide para-coumarique et ses dérivés portant au moins un substituant sur le groupe phénol, ou un extrait végétal contenant lesdits acides, à l'action d'une préparation ou d'un micro-organisme comportant une activité décarboxylase, dans les conditions permettant la formation de vinylphénol et/ou d'un ou plusieurs dérivés du vinylphénol dont le groupe phénol porte au moins un substituant, et en ce que l'on ajoute au milieu de fermentation précédent une ou plusieurs molécules d'anthocyane ou un extrait global de diverses anthocyanes contenues dans un ou plusieurs végétaux ou dans un ou plusieurs sous-produits de transformation desdits végétaux, de façon à faire réagir ledit vinylphénol et/ou son ou ses dérivés au fur et à mesure de leur formation avec les anthocyanes et obtenir dans le milieu de réaction ledit colorant anthocyanique ou ledit mélange de colorants anthocyaniques.

14) Procédé selon l'une quelconque des revendications 9 à 13, caractérisé an ce que l'on utilise une ou plusieurs molécules d'anthocyane répondant à la formule (V) suivante

R5 ont la même signification que dans la formule (I).

dans laquelle les radicaux R1, R2, R3, R4 et

15) Procédé selon l'une quelconque des revendications 9 à 14, caractérisé an ce que l'on utilise un extrait global d'anthocyane contenu dans du raison, du vin ou du marc de raisin.

16) Une composition cosmétique ou phamaceutique colorée caractérisée en ce qu'elle renferme au moins un colorant anthocyanique selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, ou un colorant anthocyanique ou un mélange de colorants anthocyaniques préparés par un procédé selon l'une quelconque des revendications 9 à 15.

17) Une composition alimentaire colorée caractérisée en ce qu'elle comprend au moins un aliment de base et au moins un colorant anthocyanique selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, ou un colorant anthocyanique ou un mélange de colorants anthocyaniques préparés par un procédé selon l'une quelconque des revendications 9 à 15.

18) Utilisation d'un colorant anthocyanique ou d'un mélange de colorants anthocyaniques selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, ou d'un colorant anthocyanique ou d'un mélange de colorants anthocyanique préparés par un procédé selon l'une quelconque des revendications 9 à 15, pour colorer une composition cosmétique, une composition pharmaceutique ou une composition alimentaire.