07/02/2012
Vient de paraître. Février 2012

Coloriages alimentaires : la chimie des colorants naturels (entretien original)

© Inra - J.Weber

En novembre 2007, une étude publiée dans la très sérieuse revue scientifique The Lancet ébranlait l’industrie des colorants chimiques. Suspectés d’exacerber l’hyperactivité et de favoriser le déficit d’attention des enfants, exit les colorants synthétiques flashys incorporés dans les bonbons !
Si la porte était alors grande ouverte au développement des colorants naturels (on connaît déjà le jus de betterave ou d’épinard), pas si simple pour autant de fabriquer de tels produits capables de résister aux process de l’industrie agroalimentaire.
Exemple avec le POP, un colorant naturel jaune issu de la pomme et réalisé dans un laboratoire de l’Inra à Rennes. Sylvain Guyot, chercheur dans cette unité, invité de l’émission radiophonique mensuelle "Ça ne mange pas de pain ! " de la Mission Agrobiosciences, en décembre 2011, expliquait les derniers verrous à faire sauter pour conquérir des marchés comme l’industrie agro-alimentaire ou celle des cosmétiques. Et les projets de son laboratoire pour extraire les précieux colorants d’épluchures de carottes rouges ou de violettes, de fraises invendues ou de marc de pomme...

Coloriages alimentaires. La chimie des colorants naturels
Une interview de Sylvain Guyot, Inra Rennes, par Sylvie Berthier, Mission Agrobiosciences. Dans le cadre de l’émission radiophonique "Ça ne mange pas de pain ! " Rouge sang, jaune citron et vert anis : des couleurs à voir et à manger., de décembre 2011.

Sylvie Berthier. Sur ce thème de l’alimentation et des couleurs, j’ai demandé au chercheur toulousain Denis Corpet, spécialiste des relations alimentation-cancer, de réagir à la question : colorant et alimentation, qu’est-ce que cela vous évoque ? Voilà sa réponse en trois points :
1- Les recherches de Denis Corpet montrent que c’est la couleur de la viande rouge et des charcuteries roses qui est "pro-cancer" (du colon notamment).
2- La littérature suggère fortement que c’est la couleur des fruits et des légumes (et du vin, du café, etc.) qui est, très souvent, l’élément protecteur anti-cancer et/ou anti-problème cardio-vasculaire.
3- Les colorants alimentaires (érythrosine E127, amarante E123, tartrazine E102) sont peut-être allergènes pour certains individus (rarement), voire cancérogènes (on ne sait pas trop), mais parmi tous les colorants comme le Jaune orangé S (E 110), Jaune de quinoléine (E 104), Carmoisine (E 122), Rouge allura (E 129), Tartrazine (E 102), Ponceau 4R (E 124), il est presque sûr qu’un ou des agents exacerbent l’hyper-activité [1] et le déficit d’attention de certains enfants (un syndrome hélas fréquent).
Sans interdire ces colorants, un règlement européen [2] a habilement obligé à écrire sur les paquets : "peut avoir des effets indésirables sur l’activité et l’attention chez les enfants".
Du coup, les fabricants de bonbons incorporent maintenant des colorants moins flashys mais probablement meilleurs pour la santé (comme le jus de betterave ou d’épinard).
Pas étonnant dès lors que les pigments synthétiques inquiètent les consommateurs. Qu’en est-il du développement des colorants naturels ? le point avec Sylvain Guyot, chercheur à l’Inra de Rennes, dans une unité qui travaille sur le cidre et la bio-transformation des fruits et légumes.

Sylvie Berthier. Vous travaillez dans une unité de l’Inra sur les fruits, qui sont souvent des aliments souvent très colorés. Quelles sont les molécules impliquées dans cette coloration et jouent-elles un rôle particulier au sein des fruits ?
Sylvain Guyot. Ces molécules colorées dans les fruits sont très diverses et sont souvent issues du métabolisme secondaire des plantes. Comprenez, elles ne jouent pas un rôle fondamental dans la croissance du fruit, par exemple, mais tiennent un rôle secondaire. Parmi ces molécules, on en distingue deux grandes catégories : d’une part, des pigments hydrosolubles (solubles dans l’eau), comme les anthocyanes que l’on trouve dans la peau du raisin, des fruits rouges. D’autre part, des molécules peu solubles dans l’eau, comme les caroténoïdes de la carotte ou le lycopène, qui donne sa couleur rouge à l’épiderme de la tomate.
Concernant leur fonction, c’est peu connu, mais il s’agit probablement d’un rôle attracteur vis-à-vis des animaux fructivores, notamment les oiseaux qui en ingérant le fruit, donc les graines, puis en les libérant par voies naturelles contribuent à la dissémination de ces graines dans l’environnement et participent à la propagation de la plante.
Il est important de rappeler qu’il existe trois catégories de colorants. Les premiers, naturels, sont extraits d’un végétal, d’un fruit ou d’un légume. Exemple, une anthocyane rouge ou violette, extraite du raisin. La seconde catégorie de colorants artificiels concerne des molécules fabriquées, obtenues par synthèse chimique. Elles n’existent pas dans la nature. Enfin la troisième catégorie, un peu ambiguë, regroupe les colorants fabriqués par synthèse, mais en réalité ce sont des copies de molécules naturellement présentes dans les végétaux. C’est le cas du βcarotène qui donne sa couleur orange à la carotte. Il peut être obtenu par extraction de la carotte, mais le plus souvent il est fabriqué à l’identique par synthèse chimique.

Avec la loi européenne qui oblige à étiqueter sur le risque d’hyperactivité, le marché des colorants naturels est-il en expansion ?
Les industriels ont pris conscience qu’il fallait développer des colorants naturels bien avant que la loi existe, car ils avaient été prévenus du problème posé par certains colorants de synthèse. Cela, alors même que l’étude réalisée par une équipe anglaise, montrant une hyperactivité due à certains colorants, reste assez controversée par une partie de la communauté scientifique.
Malgré tout, la suspicion est là. Les industriels ont donc pris les devants pour faire face à la pression législative et à celle de la société. Les consommateurs souhaitent beaucoup plus de naturel dans leur alimentation. Ne pas contenir de colorants de synthèse devient un argument économique pour les industriels.
De plus en plus, ces derniers essaient de remplacer la Tartrazine jaune, qui est un colorant de synthèse, par des carotènes. Le problème : les colorants naturels sont un peu moins stables, et résistent moins bien aux traitements thermiques utilisés dans la fabrication de bonbons, de confiseries… Les couleurs vont être un peu moins éclatantes, flashys, qu’avec les colorants de synthèse qui, eux, sont très résistants.

Pour en venir à vos travaux, vous avez trouvé, un peu par hasard, un colorant naturel jaune, issu de la pomme, le POP… qui a donc toute sa place dans l’industrie des pigments alimentaires. Qu’est-ce que c’est ce fameux POP ?
POP, cela veut dire Produit d’oxydation de la phloridzine. La phloridzine étant une molécule incolore présente dans la pomme, appartenant à la famille des polyphénols, qui peut s’oxyder naturellement. Vous en avez tous fait l’expérience : quand vous coupez une pomme et que vous la laissez s’oxyder à l’air, elle brunit très vite. C’est par ce phénomène que se produit l’oxydation de la phloridzine et surtout celle des autres polyphénols incolores présents dans la pomme.
Le POP met en scène trois acteurs séparés au départ, chacun dans leur loge. Il s’agit des polyphénols, donc de composés présents dans la pomme, de l’oxygène et d’une protéine également présente dans le fruit, la polyphénol oxydase.
Tant que la pomme est intègre, qu’elle n’est pas transformée, ces trois acteurs sont chacun dans leur loge. Mais dès que la fruit est coupé, broyé, pressé, l’oxygène, le polyphénol (dans le cas du colorant POP, c’est la phloridzine) et la polyphénol oxydase entrent en contact. Il s’opère alors une réaction naturelle d’oxydation, au cours de laquelle la phloridzine, initialement incolore, est transformée en une nouvelle molécule très colorée, très jaune et, surtout, très hydrosoluble.

Ainsi, un nouveau pigment jaune naturel est créé : le POP. Et il est soluble dans l’eau. Quelles sont les applications potentielles pour ce pigment ?
Le fait que le POP soit jaune et très soluble dans l’eau lui permet de concurrencer un colorant artificiel comme la tartrazine, par exemple, lui aussi jaune et hydrosoluble. Et il n’existe pas à ce jour tellement d’autres alternatives pour remplacer la tartrazine. Un produit comme le POP pourrait être intégré aux sodas, à des confiseries, à du riz coloré.

Le POP pourrait donc remplacer la tartrazine, suspectée d’être allergène. L’Inra a d’ailleurs déposé un brevet. Où en êtes vous du développement de ce produit ?
A l’échelle du laboratoire, nous avons réalisé toutes les études nécessaires afin d’optimiser la synthèse de ce colorant. Cette année, en 2011, nous avons franchi une nouvelle étape, en passant, toujours dans nos locaux, à une échelle intermédiaire, celle du pilote industriel.
Nous avons ainsi produit une centaine de grammes de POP. Ce n’est pas énorme, mais suffisant pour le mettre à la disposition de différents utilisateurs potentiels, des fabricants de colorants, des industriels, afin qu’ils testent véritablement son efficacité et son intérêt dans leurs jus de fruits ou autres plats cuisinés… Nous avons par ailleurs quelques contacts avec l’industrie cosmétique qui utilisent des colorants jaunes dans ses fonds de teint, par exemple.

Reste que le naturel n’est pas toujours sans danger. Devez-vous réaliser des tests toxicologiques, pour prouver que votre colorant n’est pas plus dangereux que la tartrazine ou autre ?
Vous avez raison. Nous avons fait quelques tests, sur des cellules in vitro, montrant que le colorant POP n’est pas de cytotoxique. Cela reste insuffisant pour que notre colorant obtienne l’autorisation de devenir E quelque chose. Avant cela, il faut constituer un dossier très lourd, mener des études très poussées en matière d’effets secondaires ou d’effets néfastes potentiels. Bref, il reste un important travail pour tester l’innocuité du colorant. Si le colorant POP doit être commercialisé, ce sera fait. Mais sachant que le POP est issu d’un processus naturel - on le retrouve par exemple dans le jus de pomme-, nous avons peu d’inquiétude quant à son innocuité.

Le marché pour ce type de composé est-il important ?
Il peut l’être mais il reste des verrous dans la production à grande échelle du colorant POP. Il est produit à partir de la phloridzine et l’obtention de cette molécule particulière reste assez coûteux. Nous avons donc encore du pain sur la planche afin de bien évaluer la rentabilité du colorant. La question : est-il capable économiquement de concurrencer des colorants de synthèse qui sont beaucoup moins chers ? Reste que dans le contexte actuel, où l’on cherche vraiment à remplacer les colorants chimiques par des colorants naturels, il est possible que les industriels soient prêts à payer un peu plus pour des produits obtenus par des méthodes naturelles.

Lucie Gillot. Faut-il prendre la pomme dans son intégralité ou des sous-produits, ce qui permettrait d’obtenir un coût inférieur. Et la pomme-de-terre peut-elle faire l’affaire, sachant qu’elle connaît aussi des mécanismes d’oxydation ? Elle devient violette quand on la coupe.
Globalement la phloridzine, la molécule incolore qui nous sert de base pour produire le POP, est fortement concentrée dans le pépin de la pomme. Elle se trouve en quantité assez importante dans les résidus de transformation, notamment le marc qui est séparé du jus de pomme.
Quand nous produisons du jus de pomme, nous récupérons tout le résidu solide qui contient les pépins, les peaux… C’est ce marc de pomme qui nous sert de matière première pour produire la phloridzine, qui sera ensuite utilisée pour fabriquer le POP.
Concernant l’enzyme, qui permet d’oxyder la phloridzine et à la transformer en POP, plusieurs voies sont possibles. Nous pouvons aussi utiliser des enzymes produites par des champignons alimentaires, comme les champignons de Paris . La pomme de terre, elle aussi, contient cette enzyme et pourrait être une des sources de sa production.
Toujours sur la pomme de terre, qui en s’oxydant donnent d’autres colorants, il y a, c’est vrai, des pistes à creuser. Nos projets, en cours, portent sur l’extraction de la couleur à partir de sous-produits de l’industrie légumière et fruitière. Ainsi, en 2012, nous allons développer un programme financé par la région Bretagne. L’objectif : à partir d’épluchures de carottes rouges ou de violettes, de fraises invendues ou de marc de pomme, extraire d’autres colorants naturels destinés aux produits alimentaires.

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Un entretien avec Sylvain Guyot, chercheur à l’Inra de Rennes

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