Brevet FR2896172A1 — publié le 20070720

Nouveau procédé de stabilisation des acüdes gras polyinsaturés et les compositions ainsi obtenus. La présente invention se rapporte aux nécessités de la vie, plus particulièrement à l'alimentation, à la nutrition et aux cor.lpléments alimentaires. L'invention a pour objet un procédé de production d'une poudre pelliculée t o d'huile végétale ou animale, riche en acides gras de type Oméga-3, qui consiste en ce qu'on procède à un pelliculage de l'huile riche en Oméga-3 préalablement atomisée. Cette huile est elle-même préalablement stabilisée par ajout de catéchines, notamment celles extraites dé thé vert, et rendues liposolubles par estérification avec un acide gras. 15 Les acides gras de type Oméga-3 sont des acides gras important:; du point nutritionnel et thérapeutique. Il s'agit d'acides polyinsaturés de La série n-3 qui proviennent de différents extraits végétaux tels que l'huile de colza ou de soja, l'huile de pépins de kiwi, l'huile de pépins de cassis, l'huile de 20 noisettes, ou de produits animaux tels que le poisson, notamment le thon, le flétan, la sardine, le foie de morue, l'aiglefin, ou encore le requin. On distingue dans cette famille l'acide alpha-linolénique (ALA), qui est lui-même un acide gras essentiel, l'acide éicosapentaénoïque (EPA) et l'acide docosahexaénoïque (DHA). 25 Les scientifiques ont été mis en éveil sur les nombreux avantages de l'EPA et du DHA dans les années 1970, époque où les chercheurs Danois observèrent que les Esquimaux du Groenland présentaient une incidence exceptionnellement faible de maladies cardiaques et d'arthrite en dépit du 30 fait qu'ils consommaient un régime particulièrement riche er. graisses pour les besoins de leur survie. Des recherches ont montré que les acides gras qu'ils absorbaient en plus grande quantité, l'EPA et le DHA, étaient réellement bénéfiques pour la santé. Des recherches plus récentes ont montré que les huiles de poisson jouaient un rôle importan-: dans la 35 prévention de l'athérosclérose, des crises cardiaques, de la dépression, et même du cancer. Des essais cliniques ont montré qu'une suppléinentation en huile de poisson était efficace pour traiter de nombreux problèmes de santé, y compris l'arthrite rhumatoïde, le diabète, la colite ulcérative et la maladie de Raynaud. Les acides gras de type Oméga-3 possèdent en effet de nombreuses vertus pour le système cardiovasculaire et le système nerveux central des jeunes enfants, et s'avèrent indispensables au métabolisme pour assurer le développement et la croissance. Ainsi, le DHA et l'EPA ont d'importantes propriétés biologiques au niveau des fonctions cellulaires, notamment dans le système nerveux central, et pour le système cardiovasculaire. Le DHA et l'EPA sont indispensables à une maturation normale du système nerveux des foetus et jeunes enfants, surtout en ce qui concerne les capacités visuelles et fonctions cognitives. Les acides gras de type Oméga-3 sont aujourd'hui largement utilisés comme ingrédients agro-alimentaires notamment dans certain; produits laitiers (beurre, yaourts) enrichis en acides gras Oméga-3, et dans le domaine de la nutraceutique comme compléments alimentaires notamment comme cardioprotecteurs, et plus récemment comme facteurs de régulation des émotions. On estime que 85% des habitants du monde occidental ont une alimentation carencée en acides gras de la série Oméega La dose recommandée d'EPA + DHA est de 650 mg /jour, portée à 1 O00 mg lors de la grossesse et l'allaitement. Ces valeurs sont très rarement al:teintes. Dans les essais cliniques, on a utilisé des doses journalières comprises entre 1 et 10 grammes, mais peu d'effets bénéfiques ont été cons_ tatés avec des doses supérieures à 5 grammes/jour d'EPA+DHA combinés. L'amélioration clinique suivant le début de l'administration est manifeste au bout de quelques semaines sur les paramètres sanguins (taux de triglycérides et de fibrinogène), mais elle peut ne se manifester qu'après 3 mois ou plus, de traitement dans les maladies dégénératives comme l'athérosclérose et l'arthrite rhumatoïde. La formulation et le conditionnement des produits riches en acides gras de la série Oméga-3 sont déterminants pour la qualité et la conservation de ces produits. Les huiles de mauvaise qualité ne sont pas stables et peuvent contenir 5 une certaine quantité de produits d'oxydation indésirables et peu réactives. Les huiles de bonne qualité sont souvent stabilisées par addition de vitamine E et sont conditionnées de façon à les mettre à l'abri de la lumière et de l'oxygène. Le problème s'est posé de trouver un moyen d'augmenter d'une manière très importante la stabilité des composés contenant des acides de la famille Oméga-3, et de leur permettre d'agir efficacement et d'ur.e manière prolongée. 15 Différents procédés existants visent à protéger de l'oxydation les corps gras et en particulier les acides gras de la famille Oméga Il s'agit généralement d'incorporer aux huiles insaturées des produits stabilisants tels que des antioxydants qui contribuent à limiter leur dégradation et 20 leur conversion en dérivés époxydiques ou cétoniques. En effet, les acides gras polyinsaturés obtenus sont caractériss par un degré de stabilité insuffisant et non optimal, la dégradation des principes actifs intervenant relativement rapidement ce qui conduit à une baisse 25 d'activité de ces composés, eux-mêmes utilisés pour leur action antioxydante. Un autre problème majeur concerne les formes galéniques des produits du marché actuellement disponibles, notamment pour les compléments 30 alimentaires à base d'acides gras de la série Oméga-3, en plein essor depuis quelques années. Les formes disponibles ne sont manifestement pas satisfaisantes car il s'agit le plus fréquemment de capsules molles. Ces capsules ont un volume important ce qui rend difficile o-i pour le moins peu confortable, leur absorption par voie orale. La posologie usuelle 10 30 consiste en une prise quotidienne d'une ou plusieurs capsules pendant une durée importante (au moins 2 mois par cure), et on comprend aisément que la disponibilité d'une forme galénique adaptée c'est-à-dire facilement ingérable, est un problème essentiel. L'objet de la présente invention est de mettre au point un p:-océdé qui permet de stabiliser une huile riche en acides gras de la famille Oméga-3, et de la protéger de l'oxydation ultérieure de façon sensiblement améliorée, au moyen d'une barrière physique. L'invention a spécifiquement pour objet un nouveau procédé de stabilisation d'huile riche en acides gras Oméga-3, par pelliculage qui consiste à appliquer un microenrobage sur l'huile préalablement rendue pulvérulente. L'invention a également pour objet les produits pulvérulents ré sultant de ce procédé de fabrication d'huile riche en acides gras Oméga-3. 20 Le microenrobage consiste à emprisonner de très fines particules solides ou liquides d'huile à l'intérieur d'une membrane. Cette technologie est née de recherches dans le domaine de l'imprimerie : l'une des premières applications a été la création d'un papier autocopiant. Depuis elle s'est étendue à des domaines variés tels que l'agrochimie, ['industrie 25 alimentaire, la pharmacie, et la cosmétique. L'intérêt des microcapsules réside dans le fait que la membrane qui constitue l'enrobage extérieur, peut être amenée à jouer des rôles très différents dont on peut distinguer deux catégories : La première catégorie concerne les membranes qui se comportent comme une paroi étanche vis-à-vis du contenu, qu'elle libère le moment venu en se détruisant. Le but recherché peut être une protection du contenu contre l'oxydation, la lumière (la tunique d'enrobage est alors colorée), 10 15 l'hygroscopie, l'évaporation (pour les produits très volatils comme les huiles essentielles), l'acidité, l'alcalinité, ou une protection de l'utilisateur : protection de la muqueuse gastrique, masquage du goût et de l'odeur par exemple La deuxième catégorie concerne les membranes qui se comportent comme une barrière active : il s'agit de membranes semi-perméables permettant des échanges entre l'intérieur et l'extérieur de la capsule avec modification des affinités chimiques. L'encapsulation d'enzymes ou de probiotiques vise à retarder ou contrôler leur libération. En effet, l'enveloppe est constituée de matière neutre totalement assimilable par l'organisme et les enzymes digestives la digèrent progressivement. 45% de la coque est digérée six heu:-es après son ingestion. Cette cinétique étant parfaitement connue, il est possible de libérer le principe actif ainsi enrobé soit au niveau de l'intestin grêle, par exemple, soit de manière continue dans l'organisme, quitte à pratiquer un double enrobage de la substance de manière différente, ceux fois successivement, au moyen d'agents d'enrobage de nature différente. Les techniques d'encapsulation sont très variées, et comprennent par exemple : l'atomisation, le séchage en spray, l'émulsion, la pulvérisation à froid, la granulation et les liposomes. Les techniques d'encapsulation sont nombreuses, mais elles ne sont pas toujours satisfaisantes en terme de protection des composés, ou en terme de coût de production. Trois techniques de microencapsulation sont utilisés depuis de nombreuses années (plus de vingt ans) : l'encapsulation membranaire dans les liposomes, l'encapsulation matricielle avec des polymères divers, l'encapsulation moléculaire dans les cyclodextrines. 5 Premier cas : Liposomes Le liposome se définit comme une vésicule dont la paroi est formée d'une ou plusieurs couches, le plus souvent de nature phospholipidique, 5 renfermant un espace interne aqueux. Il est ainsi possible d' encapsuler des principes actifs de solubilité très différente (hydrophile, amphiphile et lipophile). La vésicule liposomale se définit par deux caractéristiques : sa structure et sa compcsition. Ce terme de liposome s'applique essentiellement à l'entité comprenant une ~o vésicule et une composition renfermant des phospholipides. Ainsi, il existe des formes apparentées, complexes lipidiques ou phospholipidiques non vésiculaires. Les formes apparentées pourraient être décrites comme des systèmes organisés en phase aqueuse comportant des phospholipides et aussi des vésicules formulées avec des tensioactifs non ioniques dites 15 niosomes. La formulation des liposomes est complexe ; on doit prendre en compte de nombreuses exigences liées aux matières premières agréées, à la technologie de préparation, aux caractéristiques de la molécule active qui doit être encapsulée et enfin aux exigences liées à l'application souhaitée (stabilité, libération et ciblage). 20 Deuxième cas : Polymères Les polymères sont formés par la liaison d'un grand nombre de plus petites molécules appelées des monomères. Les polymères à l'état naturel 25 incluent les protéines, l'ADN et les latex, tels que le caoutchouc. Les polymères synthétiques incluent le verre, le béton et les plastiques. Les polymères utilisés sont habituellement des polymères à base d'acide lactique tels que l'acide polylactique et l'acide polylactique co-glycolique. Les polymères ont différentes formes et tailles. Ils peuvent se présenter 30 sous forme de tube ou sous forme circulaire renfermant le méd:cament à l'intérieur de la conception du polymère. Ils peuvent également être biodégradables ou non biodégradables. Les polymères biodégradables tels que l'acide polylactique et l'acide polylactique/poly-glycolique sont généralement utilisés puisqu'ils ne doivent pas être métabolisés. 6 Les polymères peuvent disséminer les substances qu'ils contiennent soit par dissolution, par diffusion, ou par osmose. • Une fois la capsule dissoute, le produit protégé est disséminé durant la période de dissolution du polymère. Le mélange avec diverses vitesses 5 de dissolution et la structuration en couches des polymères :ontrôle la quantité libérée. • En diffusion, la dissémination du produit protégé est contrôlée par le taux de diffusion du polymère. • Dans l'osmose, le produit protégé est contenu dans un polymère l0 composé de deux compartiments : un compartiment contient le produit actif et l'autre contient un agent inactif qui peut libérer le produit actif sous certaines conditions - une couche d'assistance. Troisième cas : Encapsulation moléculaire 15 De nombreuses molécules minérales ou organiques tels que les cyclodextrines, présentent une "cavité" leur permettant de donner naissance à des complexes d'inclusion. Dans ce processus, le molécule "hôte" admet à l'intérieur de sa cavité une ou plusieurs autres molécules 20 "invitées" sans qu'aucune liaison covalente ne s'établisse. La s :abilité du complexe ne repose donc que sur la qualité de l'adaptation entre les partenaires. Ces propriétés de "pièges moléculaires" sont mises à profit dans de nombreux domaines pour réaliser des échangeurs d'ions, des catalyseurs 25 ou pour séparer les composants de mélanges complexes. La présente invention consiste donc en un nouveau procédé de protection des acides gras polyinsaturés par enrobage par microencapsulation des grains postérieurement à une atomisation 30 destinée à protéger une huile riche en acides gras polyinsaturés de la série n-3 ou n-6, de l'oxydation par l'oxygène atmosphérique. Le procédé de fabrication objet de l'invention, comporte les deux étapes successives suivantes : Atomisation: La première opération consiste à émulsionner une huile riche en acides gras polyinsaturés qui peuvent appartenir aux séries n-3 ou n-6 préalablement stabilisée par ajout d'antioxydant. L'antioxydant utilisé est le plus souvent un extrait de polyphénols de thé Io vert rendu liposoluble et ajouté à hauteur d'environ 1500 ppm. Une huile de poisson contenant 35% d'acides gras de la famille Oméga-3 ainsi protégée est au moins 5 fois plus stable que son témoin non antioxydé quand elle est soumise sous bullage d'air à une température de 80 C (température atteinte lors de l'atomisation). 15 Il est à noter que les composés résultant de l'estérification de l'huile, riche en acides gras de la famille Oméga-3 par des catéchines extraites de thé vert sont l'objet d'un brevet particulier antérieur, au nom de la Demanderesse (demande de brevet déposée le 8 novembre 2005 Nous le n 0511354 au nom de la société POLARIS). 20 La formule retenue pour l'émulsion contient principalement du mannitol, du sirop de glucose, des protéine de soja, du caséinate ,de la lécithine de soja et de l'eau (env. 60%) auxquels l'huile (env.20%) est mélangée et homogénéisée. L'émulsion contient alors environ 40% à 50% d'extrait sec. 25 La qualité de l'émulsion est essentielle pour la qualité de l'encapsulation par atomisation: stabilité de l'émulsion, taille des globules lipidiques c'est-à-dire distribution fine ( Lors de ces différentes opérations, un accent doit être porté de façon à 3o limiter l'initiation des phénomènes d'oxydation, c'est à dire d'éviter principalement l'incorporation d'oxygène (air) et les montées en température. Pour ce faire, il est préférable de désaérer l'eau et d'homogénéiser sous vide ou sous pression de gaz inerte (azote). 5 lo La poudre est obtenue par séchage par atomisation de cette émulsion liquide et stable (à 40% d'extrait sec) (sur un équipement VIRO par exemple). Les températures d'entrée sont d'environ 150 C. Les températures de sortie sont d'environ 85 C. Exemple 1 : Composition de la poudre obtenue après séchage: Huile polyinsaturée 50% (sous la forme d'une huile commercialisée sous la dénomination EPAX 1050 TG ayant pour origine des huiles marines contenant environ 70% d'EPA et de DHA.) Sirop de glucose 27,7% D-Mannitol 10,0% Protéine de soja 5,0% Caséinate 5,0%, Antioxydants/stabilisants 1,0% (ascorbate de sodium , Tocophérols, extrait de thé vert.) Diphosphate tetrasodique 0,5% Phosphate de calcium (fluidisant) 0,50/0 Lécithine de soja 0,5% Microenrobage: 15 La technique de micro enrobage utilisée dans le cadre de la présente invention est une méthode particulière d'encapsulation, qui coniste en ce que l'on pulvérise une matrice d'enrobage directement sur l'huile riche en Oméga-3 préalablement rendue pulvérulente par atomisation. Io La technique de microenrobage consiste dans le fait que l'on pulvérise une matrice sur une poudre en fluidisation. Cette opération a lieu après l'atomisation précédemment décrite. La matrice d'enrobage utilisée est composée uniquement d'une matière 5 grasse végétale (palme, coco) à haut point de fusion. Exemple 2 : Spécifications de la matrice d'enrobage utilisée: SOURCE: Fractions Palme/coco SPECIFICATIONS : À base de graisse végétale naturelle: Point de fusion 58-60 C Indice de peroxyde meq/ Kg Max 2 Indice d'acide mgKOH/g Max 1 Indice Iodine Value gI/ 100g Max 5 Saponification Value mgKOH 185 - 215 Profil en acides gras: (% d'aire relative GC) Par GC Acide Laurique C 12:0 Max 0.2 Acide myristique C 14:0 0.8-1.2 Acide palmitique C16:0 30.0-34.0 Acide stéarique C 18:0 58.0-62.0 Acide elaidique C 18:1 n-9 trans Max 3.5% Acide oléique C 18:1 n-9 cis 2.5-3.5 Acide alpha linoléique C 18:2 n6 0.1-0.3 Acide arachidique C 20:0 0.2-0.4 10 A cette matrice, il est ajouté 2 à 3% de lécithine de soja. Cette dernière a la particularité de former un film protecteur vis-à-vis de l'oxygèn, de l'air. Par ailleurs, la lécithine augmente la plasticité de la matrice d'enrobage. On peut aussi utilement incorporer à la matrice de pelliculage, des 15 colorants ou encore des arômes. 20 Le pelliculage est une opération de courte durée, de l'ordre de moins de 5 minutes, et de préférence de moins de 2 minutes. Selon le procédé objet de la présente demande, la poudre es.: mise en fluidisation par un moyen mécanique (pales). D'autres techniques utilisent un lit fluidisé par air (ou N2) atomisée chauffée (ex: matériel Glatt, Hütling,...). Au préalable la poudre est préchauffée à environ 30 C afin que :a matière grasse déposée puisse diffuser autour de la particule. La matière grasse lo est pulvérisée à une température légèrement supérieure au point de fusion. La durée du mélange et de la pulvérisation est court, et ne dépasse pas trois minutes. En sortie, la poudre enrobée est à environ 40 C. Si possible, il est préférable de refroidir aussitôt la poudre. La quantité de matière grasse d'enrobage représente 10 à 13% du total. 15 Les composés obtenus au moyen du procédé de fabrication lécrit, se caractérisent par une stabilité tout à fait remarquable, en comparaison avec des produits du marché eux-mêmes sous forme de poud e d'huile concentrée en Oméga-3. Composition typique de la poudre obtenue après enrobage : Huile polyinsaturée 44,5% Sirop de glucose 24,5% Matière grasse d'enrobage 10,7% D-Mannitol 10,0% Protéine de soja 4,5% Caséinate 14,5% Antioxydants/stabilisants 0,9% (ascorbate de sodium, Tocophérols, extrait de thé vert.) Diphosphate tetrasodique 0,7% Phosphate de calcium (fluidisant) 0,4% Lécithine de soja 0,4% Exemple 3 : Evaluation de la stabilité du composé selon l'invention La stabilité du produit selon l'invention a été évaluée comparativement à des poudres d'huile concentrée en acides Oméga-3 du marché. Le test de stabilité consiste à mesurer l'évolution dans le temps de l'Indice de Peroxyde (meqO/kg) dans un échantillon du composé testé. Cet indice augmente avec le degré d'oxydation, c'est-à-dire la dégraé ation du composé testé, l'oxygène qu'il contient se dégradant en peroxyde. L'augmentation de l'indice de peroxyde est donc inversement proportionnel au degré de stabilité du composé testé. Il est caractéristique de la stabilité à l'oxydation de l'échantillon analysé. Les tests de stabilité des échantillons comparés sont effectués dans des conditions identiques, en plaçant les échantillons à l'air libre et à température ambiante maintenue à 25 C. Le tracé de l'évolution de l'indice de peroxyde en fonction du temps (en 20 semaines) est établi pour l'échantillon selon l'invention, et pour un échantillon de produit du marché à titre de comparaison. Les échantillons testés comportent une concentration équivalente d'acides gras Oméga-3, soit 180 mg DHA/g pour le composé selon l'invention, et 175 mg DHA/g pour le composé commercial au stade initial. 25 La stabilité à l'oxydation de deux échantillons d'huile a été comparée. Les résultats sont rassemblés dans la figure 1. Il en ressort que l'indice de peroxyde se maintient à un niveau très peu 30 élevé durant au moins 30 semaines (inférieur à 10) pour 1 produit préparé selon l'invention, alors que le produit du marché atteint 20 dès la 10ème semaine de conservation, pour dépasser 60 meqO/kg dès la 20ème semaine de conservation. 35 La poudre Oméga-3 en question est réalisé par plusieurs techniques connues (émulsification /atomisation et microenrobage d'une huile Oméga-3), dont la conjugaison aboutit à une poudre de grande stabilité (composition A) comparativement aux produits concurrents d-.i marché (composition B.) Les compositions objet de l'invention présentent ainsi une durée de conservation nettement plus grande que les produits disponibles sur le marché, et peuvent être avantageusement utilisés pour toutes les applications connues des acides gras Oméga-3 dans les doma:nes agro-alimentaire, nutritionnel, diététique, nutraceutique, cosmétique et lo pharmaceutique. REVENDICATIONS 1. Procédé de stabilisation de préparations riches en acides gras polyinsaturés de la série n-3 ou n-6, caractérisé en ce que l'on soumet l'huile d'origine végétale ou animale, riche en acides gras polyinsaturés préalablement rendue pulvérulente par addition de charge et par atomisation, à une pulvérisation au moyen d'une matrice d'enrobage directement sur l'huile au moyen d'un mélange de matières grasses de haut point de fusion destinée à réaliser un microenrobage. 2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel l'opération de microenrobage est effectuée pendant une courte durée. 3. Procédé selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce que l'opération de microenrobage est effectuée en moins de 5 minutes. 4. Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel la matrice d'enrobage utilisée pour le microenrobage, est pulvérisée à une température légèrement supérieure au point de fusion. 5. Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel le microenrobage de l'huile d'origine végétale ou animale, préalablement rendue pulvérulente, est effectué par un mélange d'acide palmitique et d'acide stéarique. 6. Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel la matrice d'enrobage est composée principalement d'une matière grasse végétale à base d'huile de palme et/ou d'huile de coco à point de fusion élevé. 7. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'huile d'origine végétale ou animale, riche en acides gras polyinsaturés est préalablement stabilisée par incorporation d'agents antioxydants. 8. Procédé selon la revendication 7 dans lequel on ajoute à la matrice de microenrobage un agent filmogène protecteur vis à vis de l'oxygène de l'air. 9. Procédé selon la revendication 8 dans lequel l'agent filmogène est une lécithine. 10. Procédé selon la revendication 7 dans lequel la quantité de lécithine ajoutée s'échelonne de 2 à 3 %. 11. Procédé de stabilisation contre l'oxydation de préparations riches en acides gras polyinsaturés selon la revendication 7, caractérisé en ce que la quantité de matière grasse d'enrobage représente 10 à 13 0/0 du total. 12. Huiles riches en acides gras polyinsaturés obtenues par un procédé selon l'une des revendications précédentes, qui contiennent 44,5 % d'huile polyinsaturée, 10,7 % de matières grasses d'enrobage et entre 2 et 3% de lécithine de soja. 13. Utilisation des huiles riches en acides gras polyinsaturés selon la revendication 12, dans des préparations alimentaires, nutritionnelles, diététiques, nutraceutiques, pharmaceutiques et/ou cosmétiques en tant qu'agent stabilisant ou antioxydant. 14. Utilisation des huiles riches en acides gras polyinsaturés selon la revendication 12, pour toutes les applications connues des _,acides oméga-3 dans le domaine agroalimentaire, de manière à réaliser des produits de grande stabilité contenant des acides gras polyinsaturés.