Soutenance mémoire
GENERALITES
Depuis la découverte des premiers colorants en 1856, l’industrie des colorants synthétiques aujourd’hui compte plus de 10000 colorants. Il a été donc nécessaire d’avoir un système de classification. Celui-ci constitue l’index des couleurs. Dans ce système, chaque colorant commercialement disponible est classé selon son nom, ses caractéristiques essentielles telles que sa formule chimique, sa couleur et ses différentes nuances, sa résistance à la lumière, aux solvants, à la chaleur et à différents agents chimiques.
Les matières colorantes se caractérisent par leur capacité à absorber les rayonnements lumineux dans le spectre du visible (de 380 à 750nm). La décomposition de la lumière blanche en lumière colorée par réflexion sur un corps ou par transmission ou diffusion résulte de l’absorption sélective d’énergie par certains groupes d’atomes appelés chromophore. Ces derniers sont des groupes non saturés présentant des électrons et ou des doublets libres d’électrons situés sur des hétéroatomes comme l’oxygène, l’azote. Les molécules de colorants possèdent aussi souvent des groupes dits autochrome. Le changement de couleur est produit par le doublet libre de l’autochrome [1]. On employait alors uniquement des colorants naturels, mais ces composés ont été presque totalement remplacés par des colorants de synthèse [2, 3]. Les principaux groupes chromophores et autochromes sont classés par intensité de couleur décroissante.
Historique
Grâce à ses travaux de synthèse de la quinine pour combattre le paludisme, SIR WILLIAM PERKIN avait découvert accidentellement en 1856 le premier colorant artificiel qui est la mauvéine. Il l’appelait d’abord « violet allyltoluidin » puis pourpre d’aniline. Son épouse trouvant ce nouveau nom encore trop barbare préféra celui de la mauvéine qui fut définitivement adopté. Le chimiste anglais William Perkin, âgé de 18 ans et assistant de August Von Hofmann au royal collige of chemistry s’amusa à oxyder les N-allyl-toluidine C10H13N par l’ion dichromate (Cr2O7²⁻) espérant obtenir la quinine C20H24N2O2. L’expérience fut un échec, elle donne une solution pourpre intense, qu’il nomme mauvéine ou pourpre d’aniline (la toluidine est un dérivé de l’aniline).La découverte de Perkin marquait la naissance de l’industrie organique [4]. Dès la fin du XIXe , les colorants synthétiques ont intégré deux grands domaines, l’alimentation et la pharmacie [5]. Le premier colorant synthétique fut découvert par Serendipite pendant ses vacances de pâques le 23 mars 1856 Les industriels sont classés aujourd’hui selon un plan dérivé du « couleur index » en dix rubriques et six sous rubriques.
Rôle de la couleur et des pigments alimentaires
La couleur est l’une des qualités sensorielles premières et parmi les plus importantes pour nous aider à accepter ou rejeter des produits alimentaires particuliers. La couleur est relativement importante dans la perception alimentaire. Elle est aussi souvent associée à une saveur spécifique et à l’intensité de cette saveur. Parmi les motifs d’ajouts de colorants, on peut citer notamment :
– la compensation de la perte de couleur due à l’exposition à la lumière, à l’air et aux températures extrêmes, aux moisissures et aux conditions de stockage ;
– la compensation des variations naturelles ou saisonnières des matières premières alimentaires ou des effets du traitement et du stockage, afin de répondre aux attentes des consommateurs ;
– l’accentuation de certaines couleurs, qui sont naturelles mais plus pâles que celles que l’on associe habituellement à un produit alimentaire donné [6] ;
– pour des raisons commerciales.
Définition des colorants et pigments
Un colorant est une substance chimique colorée capable de transmettre sa coloration à d’autres corps. Ce sont des composés organiques insaturés et aromatiques [7]. Les premières matières colorantes étaient d’origines végétales ou même animales [8]. La coloration d’une molécule est due à la présence de groupements fonctionnels appelés groupements chromophores. Ces derniers absorbent certaines radiations composantes la lumière [9]. Un colorant est une espèce chimique solide ou liquide qui se dissout dans le milieu où elle est introduite (forme un mélange homogène) et modifie sa couleur. Les colorants ne doivent pas être confondus avec les pigments. Ces derniers modifient aussi la couleur des substances auxquelles ils sont mélangés mais ils ne s’y dissolvent pas. Ils forment donc des mélanges hétérogènes et les plus souvent se dispersent sous forme de microparticule dans des liquides ou des solides [W2, W3].
Importance des colorants et pigments alimentaires
Les colorants et pigments apportent de la couleur et de l’originalité à l’aliment et le rendent plus attractif aux yeux des consommateurs. La chlorophylle, le lycopène et le bêtacarotène sont des colorants naturels parmi les colorants les plus rencontrés et les plus utilisés dans les industries agroalimentaires. A des doses réglementées, les colorants naturels sont bénéfiques pour la sante´. Certains de ces colorants sont connus pour leurs activités anti oxydantes, antimutagènes, voire anti cancérogènes [W4].
LES DIFFERENTS TYPES DE COLORANTS ET PIGMENTS ALIMENTAIRES
On distingue deux grandes familles de colorants : les naturels et ceux issus de la synthèse chimique.
Les colorants et pigments naturels
Définition
Les colorants et les pigments naturels, sont des substances qui ont la faculté de teindre les fibres végétales et animales. Le jaune est le colorant naturel le plus répandu comme le β-carotène.
Source
Les colorants naturels sont extraits des plantes, des fruits, des arbres, des lichens, des insectes ou des mollusques par des procédés simples comme le chauffage ou le broyage. Le marché des additifs alimentaires a une grande variété de colorants naturels tels que le paprika (E160) qui donne la couleur orange, la riboflavine (E101) la couleur jaune. Les colorants alimentaires naturels sont importants pour notre bien-être. Ils n‘ont pas que des propriétés colorantes mais aussi des propriétés biochimiques. Ils donnent des précurseurs de vitamines telles que vitamine A, B1, B2, K1, K2 que nous ne pouvons pas synthétiser. Par conséquent, pour l‘homme, ils peuvent aussi apporter une valeur en termes biologiques. Ils peuvent être classés selon leur origine.
D’origine végétale : les colorants naturels d’origine végétale peuvent être extraits des feuilles, des fleurs, des fruits, des graines, de l’écorce, du tronc ou de la racine des plantes.
D’origine animale : les colorants d’origine animale proviennent des insectes et des microorganismes. Les colorants provenant des insectes sont obtenus soit par excrétion, soit par des corps secs d’insectes. Des exemples de colorants d’origine d’insectes sont le carmin et le pourpre tyrien. Le carmin est une couleur rouge vif extraite de l’insecte cochenille et le composé responsable de la couleur rouge est l’acide carminique.
Les micro-organismes tels que les bactéries, les algues et les champignons produisent des pigments stables tels que les caroténoïdes, les flavonoïdes, les quinones, la riboflavine et la prodigiosine. Les pigments sont couramment utilisés comme aliments en raison de leurs activités biologiques telles que le cancer des fourmis et la plupart d’entre eux sont de bonnes sources de vitamines. La source de microbes des colorants met moins de temps à se multiplier et moins de solvant lors de l’extraction, d’où une baisse des coûts de production par rapport aux autres sources [W6, W7] .
Caroténoïdes
Les caroténoïdes représentent une famille de pigments naturels largement répandus dans le monde vivant (végétaux, animaux, bactéries et champignons) [10]. Ce sont des molécules lipidiques appartenant à la famille des terpènes, comportant généralement 40 atomes de carbone, structurés en 8 unités isopréniques jointes de façon à ce que la séquence soit inversée au centre. L’organisme humain est incapable de les synthétiser, ils sont fournis par l’alimentation .
Les caroténoïdes se classent dans 2 groupes : les hydrocarbures caroténoïdes sont appelés carotènes et les dérivés contenant des fonctions oxygénées comme les groupes hydroxy, céto, époxy, méthoxy ou acide carboxylique sont appelés xanthophylles. En général, les caroténoïdes sont pratiquement liposolubles. La structure de base des caroténoïdes est linéaire et symétrique, mais une cyclisation d’une des extrémités ou des deux est possible. D’autres transformations de la structure comme l’hydrogénation, la déshydrogénation ou l’oxydation sont responsables de leur altération pour la grande variété des caroténoïdes connus. Les doubles liaisons confèrent à la molécule un caractère chromophore et sont responsables de la coloration des caroténoïdes.
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Table des matières
INTRODUCTION GENERALE
I GENERALITES SUR LES COLORANTS ET PIGMENTS
I.1 Historique
I.2 Rôle des colorants et pigments alimentaires
I.3 Définition des colorants et pigments
I.4 Importance des colorants et pigments alimentaires
II LES DIFFERENTS TYPES DE COLORANTS ET PIGMENTS ALIMENTAIRES
II.1 Les colorants et pigments naturels
II.1.1 Définition
II.1.2 Source
II.1.3 Les caroténoïdes
II.1.3.1 Propriétés des caroténoïdes
II.1.3.1.1 Biodisponibilité pour la santé
II.1.3.1.2 Stabilité des caroténoïdes
II.1.3.1.3 Propriétés antioxydants
II.1.4 Les anthocyanes
II.1.4.1 Principales caractéristiques des anthocyanes
II.1.4.2 Biodisponibilité pour la santé
II.1.4.3 Stabilité et pouvoir antioxydant des anthocyanes
II.2 Les colorants de synthèse du rouge au jaune
II.2.1 Classification chimique des colorants de synthèse
II.2.1.1 Colorants azoïques
II.2.1.2 Les colorants anthraquinoniques
II.2.1.3 Les colorants indigoïdes
II.2.1.4 Les colorants xanthène
II.2.1.5 Les phtalocyanines
II.2.1.6 Les colorants nitrés et nitrosés
II.2.1.7 Les colorants triphénylméthanes
II.2.2 Colorant de synthèse à usage alimentaire
II.2.3 Structure chimique de quelques colorants azoïques du rouge au jaune à usage alimentaire
II.2.3.1 Jaune solide (ou Jaune acide R)
II.2.3.2 Tartrazine
II.2.3.3 Azorubine (ou Carmoisine ou encre Nacarat, rouge)
II.2.3.4. Amarante (ou Bordeaux S)
II.2.4 Toxicité et stabilité des colorants de synthèse
III METHODE D’OBTENTION DES COLORANTS ET PIGMENTS NATURELS
III.1 Techniques d’extractions
III.1.1 Méthodes conventionnelles
III.1.1.1 Macération
III.1.1.2 Extraction au soxhlet
III.1.2 Méthodes nouvelles
III.1.2.1 Extraction par ultrason
III.1.2.2 Extraction par micro-onde
III.1.3 Exemple d’extraction des composés poly phénoliques de la caroube : les caroténoïdes
III.1.3.1 Préparation des échantillons
III.1.3.2 Dosage
III.1.3.2.1 Préparation des extraits
III.1.3.2.2 Les composés phénoliques totaux
III.1.3.2.3 Les caroténoïdes
IV MECANISME DE BIOSYNTHESES DES COLORANTS ET PIGMENTS
IV.1 Mécanisme d’obtention des colorants azoïques
IV.1.1 Diazotation des amines
IV.1.2 Copulation diazoïque
IV.2 Synthèse de quelques colorants azoïques
IV.2.1 Matériel
IV.2.2 Protocole opératoire
RESULTATS ET DISCUSIONS
CONCLUSION
