Brevet FR2648147A1 — publié le 19901214

PROCEDE POUR LA PREPARATION DE BETA-MONOGLYCERIDES ET PRODUITS OBTENUS. L'invention concerne un nouveau procédé pour la préparation de béta-monoglycérides par voie enzymatique ; elle se rapporte également aux produits ainsi obtenus. Comme on le sait, les compositions de béta-monoglycérides obtenus par hydrolyse enzymatique sont fonction de la distribution et de la nature des acides gras présents sur les différentes positions des triglycérides cohstitutifs des corps gras de départ. Si le corps gras de départ renferme une quantité importante d'un acide gras particulier, notamment un acide gras essentiel ou présentant un intérêt quelconque, par exemple l'acide gamma-linolénique (GLA), et que cet acide gras particulier soit préférentiellement fixé sur la position centrale des triglycérides, les beta- monoglycérides obtenus sont encore plus concentrés dans cet acide. Le GLA est l'un des acides gras essentiel actuellement de plus en plus recherché pour ses applications dans l'industrie des cosmétiques, notamment comme agent régénérateur. Pour l'essentiel, ce composé est actuellement extrait d'huiles obtenues de graines de quelques plantes, telles que de la bourrache, l'onagre ou du cassis ou extrait des réserves lipidiques de certains microorganismes. A ce jour, la préparation de GLA, ou de tout autre acide gras suscitant un intérêt quelconque, sous une forme pure ou concentrée fait en général appel à des techniques coûteuses, encore peu compatibles avec une exploitation industrielle. Parmi les différentes sources possibles de GLA, on a retenu essentiellement l'huile de bourrache, car elle contient une forte proportion de GLA en position béta (40 à 45 % par rapport aux acides gras estérifiant cette position, contre 20 à 25 % dans les acides gras totaux de l'huile). Les procédés chimiques actuellement connus pour préparer des béta monoglycérides conduisent essentiellement à un mélange des formes alpha et béta-monoglycérides à l'équilibre, très riche en forme alpha. De plus, comme il s'agit de réactions statistiqtes, la composition en acide gras des monoglycérides reste inchangée et est égale à celle des triglycérides de l'huile de départ. L'industrie des cosmétiques emploie largement des molécules amphiphiles, tels que les monoglycérides, et recherche en même temps des moyens originaux de formulations à base d'acides gras particuliers tels que GLA. L'invention vise à obtenir des monoglycérides plus riches en GLA que l'huile native, notamment sous forme de béta-monoglycérides. L'invention consiste en un procédé de préparation par hydrolyse enzymatique régiosélective 1-3 d'un corps gras donné, seul ou en mélange dans leur forme native, randomisée, interestérifiée régiosélectivement, ou partiellement hydrolysée en diglycérides 1-2 ou 2-3, à l'aide de biocatalyseurs permettant d'obtenir économiquement et sélectivement des béta-monoglycérides dans des conditions réactionnelles non isomérisantes. La méthode enzymatique mise au point permettant d'obtenir seulement les béta-monoglycérides revient à produire un composé enrichi ou appauvri en un ou des acides gras donnés s'ils sont préférentiellement présents ou manquants en position centrale par rapport à la structure glycéridique globale de départ. Le procédé selon l'invention pour la préparation de béta-monoglycérides. par hydrolyse enzymatique régiosélective 1-3 de triglycérides en présence d'eau se caractérise en ce que la réaction est effectuée dans un milieu solvant homogène comprenant l'eau et un composé chlorofluorocarboné. Il va de soi que la présence d'eau dans le mélange solvant doit être en quantité suffisante pour permettre d'une part l'activité de l'enzyme et d'autre part la réaction d'hydrolyse. En d'autres termes, l'invention consiste, pour la préparation de béta-monoglycérides par hydrolyse régiosélective 1-3, sans isomérisation de la forme béta en alpha, à faire appel d'une part à des corps gras riches en acides gras particuliers, tels que des acides gras polyinsaturés en position 2, tel que le GLA dans l'huile de bourrache, et d'autre part à effectuer la réaction d'hydrolyse en présence d'eau dans un milieu solvant homogène composé pour partie essentielle d'un composé chlorofluorocarboné. Avantageusement, en pratique - le corps gras est une huile de bourrache raffinée ou partiellement raffinée, (débarrassée de ses phospholipides), ou obtenue par pression à froid ; ce peut être également tous types de corps gras glycéridiques seuls ou en mélange, sous la forme native, randomisée, interestérifiée régiosélectivement ou partiellement hydrolysée en diglycérides 1-2 ou 2-3 ; - le composé chlorofluorocarboné est le trichlorotrifluoroéthane (CFC12-CF2Cl), composé connu dans l'industrie sous la dénomination R113 - le solvant homogène est l'azéotrope ternaire de ce trichlorotrifluoroéthane, de l'acétone et de l'eau - le catalyseur enzymatique régiosélectif 1-3 est la lipase 1-3 régiosélective de Mucor miehei, telle que celle commercialisée par NOVO INDUSTRIE sous la marque déposée LIPOZYME - la réaction est effectuée à une température comprise entre 20 et 700C, notamment au voisinage de 37in, de préférence en continu au contact d'un lit catalytique fixe ou fluidisé - le rapport poids/volume (p/v) est de 1 g en poids de corps gras par rapport au volume de solvant - le temps de séjour du mélange réactionnel sur le biocatalyseur est inférieur à cent cinquante secondes. Dans les conditions de réaction, l'utilisation d'un biocatalyseur régiosélectif 1-3 permet d'obtenir des béta-monoglycérides d'une stabilité suffisante pour conserver la structure béta. Jusqu'alors on ne savait pas le faire de manière industrielle. En d'autres termes, l'invention pour la préparation de béta-monoglycérides par hydrolyse biologique régiosélective, réside essentiellement dans la triple sélection à savoir d'un corps gras tel que l'huile de bourrache, puis d'un mélange solvant homogène particulier à base de composés chlorofluorocarboné, notamment sous forme d'azéotrope ternaire, et enfin d'un biocatalyseur régiosélectif 1-3. Cette triple sélection permet non seulement d'obtenir économiquement le résultat recherché, mais également et surtout d'opérer dans des conditions réactionnelles non isomérisantes garantissant ainsi la pureté des produits béta-monoglycérides fabriqués de la sorte. Si toutefois une isomérisation intervenait ultkrieu- rement à la fabrication, celle-ci n'aurait guère d'incidence sur la qualité et le contenu des composés obtenus. Après cette étape de production effectuée dans des conditions non isomérisantes, même si les béta-monoglycérides obtenus venaient à s'isomériser en alpha-monoglycérides, la concentration en cet ou ces acides gras particuliers (le GLA dans l'exemple de l'huile de bourrache) resterait inchangée. dans la formulation industrielle dans laquelle les béta-monoglycérides ont été introduits. La manière dont l'invention peut être réalisée et les avantages qui en découlent ressortiront mieux des exemples de réalisation qui suivent. Exemple 1 A 37"C plus ou moins 1 C, on mélange sous agitation un gramme d'huile de colza dans cent millilitres de azéotrope ternaire acétone/eau/trichlorotrifluoroétha- ne. La dissolution est quasiment instantanée. On ajoute à ce mélange cinq grammes de lipase régiosélective 1-3 de Mucor miehei commercialisé par NOVO Industrie sous la marque déposée "LIPOZYME". La réaction sous agitation magnétique dure environ une heure. On obtient environ 100 % du rendement théorique en béta-monoglycérides. De manière connue, on élimine les acides gras par dialyse et on récupère les béta-monoglycérides produits. Exemple 2 On répète l'exemple 1 en remplaçant le LIPOZYME par la lipase régiosélective 1-3 de Rhizopus arrhizus fixée sur celite. En deux heures, on obtient environ 90 % du rendement théorique en béta-monoglycérides. Exemple 3 On répète l'exemple 1 en faisant cette fois circuler le mélange réactionnel dans un réacteur à lit fixe contenant 7,5 grammes de LIPOZYME. La durée de contact entre la solution et le biocatalyseur est d'environ cent cinquante secondes. En sortie de réacteur, on obtient un miscella contenant un mélange de béta-monoglycérides et d'acides gras. De manière connue, on élimine les acides gras par dialyse. On récupère ainsi les béta-monoglycérides dont la position est représentative de la position centrale des triglycérides de l'huile de colza et ce, avec un rendement d'environ 92 % du rendement théorique. Exemple.4 : On répète l'exemple 3 en remplaçant l'huile de colza par de l'huile de bourrache. On obtient un rendement d'environ 92 % du rendement théorique en béta-monoglycérides dont la composition en acides gras fait apparaître un enrichissement en acide gamma linolénique (GLA) de 95 % environ par rapport à l'huile de départ, c'est-à-dire 41 % environ de GLA dans les béta-monoglycérides contre 21 % dans les triglycérides de départ. Exemple 5 On répète l'exemple 3 en remplaçant le LIPOZYME par la lipase régiosélective 1-3 de Rhizopus arrhizus fixée sur célite. On obtient un rendement d'environ 80 % du rendement théorique en béta-monoglycérides et un enrichissement en GLA de l'ordre de 75 à 80 % par rapport au corps gras de départ. Le procédé selon l'invention présente de nombreux avantages. On peut citer - sa sélectivité, - sa simplicité, - l'enrichissement ou l'appauvrissement en acides gras particuliers, - l'obtention de monoglycérides uniquement béta, - la possibilité d'être industrialisé, - la stabilité des composés béta-monoglycérides. De la sorte, les béta-monoglycérides ainsi préparés et même leurs éventuelles formes isomères générées ultérieurement peuvent etre utilisées avec succès dans l'industrie des cosmétiques et de la diététique. REVENDICATIONS 1/ Procédé pour la préparation de béta-monoglycérides par hydrolyse enzymatique régio-sélective 1-3 de triglycérides en présence d'eau, caractérisé en ce que la réaction est effectuée dans un milieu solvant homogène comprenant l'eau et un composé chlorofluorocarboné. 2/ Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le composé chlorofluorocarboné est le trichlorotrifluoroéthane. 3/ Procédé selon la revendication 2, caractérisé en. ce que le solvant apolaire homogène est l'azéotrope ternaire du trichlorotrifluoroéthane, de l'acétone et de 1 'eau. 4/ Procédé selon revendication 1, caractérisé en ce que le triglycéride est une huile de bourrache. 5/ Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le triglycéride est une huile végétale riche en acides gras polyinsaturés en position 2. 6/ Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le corps gras peut être seul ou en mélange sous forme native, randomisée, interestérifiée, régiosélectivement ou hydrolysée partiellement en diglycéride 1-2 ou 2-3. 7/ Procédé selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le biocatalyseur enzymatique est la lipase 1-3 sélective de Mucor miehei, telle que celle commercialisée par NOVO INDUSTRIE sous la marque déposée LIPOZYME. 8/ Procédé selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que la réaction est effectuée en continu en lit catalytique fixe ou fluidisé à une température comprise entre 20 et 700C, de préférence au voisinage de 37su. 9/ Procédé selon l'une des revendications l à 8, caractérisé en ce que le mélange réactionnel comprend 0,1 à 30 % en poids d'huile végétale pour cent millilitres de solvant homogène. 10/ Béta-monoglycérides obtenus par la mise en oeuvre du procédé selon lune des revendications 1 à 9.