Alimentation et nutrition   ñ

Sciences et techniques

L'aliment, "se nourrir et être rassasié"

Article N°8

Composition des aliments : les vitamines

La troisième période est celle de  l’isolement, à partir de l’aliment correcteur, et de l’élucidation  de la structure. Elle est celle de l'établissement des propriétés physico-chimiques de la substance. Celles-ci permettront sa synthèse,   la détermination des besoins dans la prévention de la carence et/ou de son traitement, son utilisation.  

La dernière période, qui peut être illimitée, est celle de l’établissement de la fonction métabolique de la substance et son mode de fonctionnement. Elle détermine son efficacité, les meilleures conditions de son utilisation et ses autres attributs thérapeutiques ou une éventuelle toxicité. 

La biochimie et les  propriétés physico-chimiques  de la substance définissent les conditions technologiques de préservation de son intégrité au cours de la transformation et de  la conservation

L'histoire de chaque vitamine est aussi celles des méthodes d'observations, de traitements empiriques, d'isolement et de caractérisation de la substance.

Les vitamines semblent bien illustrer le « cordon vital » que l’on peut caractériser par l’expression figurée, «Aliment-Nutriment-Médicament». 

Cet article expose dans cette première partie quelques dates de l'histoire de chacune des vitamines (de l'observation à la synthèse) et les généralités sur la structure, le métabolisme et les fonctions alimentaires. Une seconde partie portera sur les sources alimentaires des vitamines, les interactions et interrelations entre les vitamines et l'impact des transformations alimentaires sur leur intégrité. 

Tableau XV- Appellation et expression quantitative des vitamines

Le b – carotène

Figure 73 -  Structure du bêta-carotène,   la provitamine A

Le b – carotène est un pigment du groupe des caroténoïdes, pigments impliqués dans la photosynthèse (la réduction du CO2 en substances carbonées par l’énergie lumineuse). Ils sont présents chez tous les organismes phototrophes, sources de l’aliment dont les végétaux où ils sont localisés dans les chloroplastes ou les chromoplastes. Le bêta-carotène ou la provitamine A est liposoluble.

Dates 

Généralités

Le bêta-carotène a une structure centro-symétrique comportant un noyau bêta-ionone à chaque extrémité.  La coupure entre les carbones C₁₅ et C_15'  par une enzyme de l’intestin grêle donne deux molécules de vitamine A (Figure 73 ). 

La molécule du bêta-carotène a pour  formule brute C₄₀H_56, pour masse molaire 536,873 g/mol et pour température de fusion 180 °C.  Il existe d'autres carotènes dont les plus répandus sont l'alpha-carotène et le gamma-carotène. 

Le bêta-carotène est un  précurseur de la vitamine A, donc d'intérêt nutritionnel. 

En technologies alimentaires,  le bêta-carotène peut être un facteur "limitant" de la qualité des produits. En effet, au cours des traitements et de la conservation des aliments, comme toutes les molécules aux structures carbonées et insaturées, le bêta-carotène peut subir l'attaque de l'oxygène responsable du rancissement des aliments. 

Le bêta-carotène forme avec l'alpha carotène et le gamma  carotène la série E 160 a, des colorants autorisés (J.O du 6 septembre 1979). 

La vitamine A - Rétinol 

Figure 74 -  Structure de la vitamine A

La vitamine A est un facteur indispensable à une vision normale. Elle corrige deux affections ophtalmologiques: l’héméralopie qui est un défaut de vision nocturne et la xérophtalmie ou "yeux secs".  La vitamine A est liposoluble.

Dates

Généralités

La vitamine A est un alcool à longue chaîne de carbone comportant un noyau bêta-ionone (figure 74 ) 

La vitamine A a pour formule brute C₂₀H₃₀O, sa masse molaire 286,45 g/mol et son point de fusion compris entre 63 et 64 °C. 

La vitamine A₁ est obtenue à partir de foie d’animaux marins, tandis que la vitamine A₂ est obtenu à partir de celui de poissons d’eau douce. 

Dans les aliments d’origines animales (le foie en particulier), la vitamine A est principalement sous ses dérivés,  les rétinyl-esters.  

La vitamine A n’existe pas telle quelle chez les végétaux, mais sous sa forme provitamine (les caroténoïdes dont le bêta-carotène).

La vitamine A  a une action sur la vision : le rétinal, aldéhyde de la vitamine A est le composant actif du cycle visuel (Figure  ). Une enzyme, la rétinal déshydrogénase peut transformer une forme en l’autre.

La vitamine A  a une action sur les tissus de revêtement (peau, ongles, système pileux). Elle intervient dans le contrôle de la différenciation épithéliale et dans la régulation de la synthèse des kératines. La vitamine A peut-être toxique à certaines doses. 

En alimentation (technologies alimentaires), la vitamine A  présente les mêmes inconvénients que sa provitamine, le bêta-carotène : le phénomène de rancissement qui déprécie la flaveur de l'aliment et dont les composés peuvent être à l'origine de nuisances alimentaires chimiques. Par ailleurs, la vitamine A joue aussi le rôle d'antioxydant dans les aliments.  

La science de l'alimentation et son anthropologie  ont l'observation en commun. On peut alors s'autoriser quelques considérations. Concernant la vitamine A, on sait que dans l’Égypte ancienne,  la cécité nocturne était déjà traitée par la consommation de foie. 

En Afrique sahélienne, pas si loin de nous,  la cécité nocturne était guérie également par la consommation de foie. Cependant, là n'est pas l'extraordinaire, mais la conduite des soins. Le morceau de foie, légèrement grillé, est caché au crépuscule quelque part dans la maison. Le malade doit le trouver aussitôt et le consommer. La cachette change jour après jour et est progressivement difficile d'accès dans l'obscurité, jusqu'à la guérison du malade. 

La vitamine B1 - Thiamine, aneurine, facteur anti-béri-béri

La vitamine B1 ou la thiamine est appelée la vitamine anti-béribéri. Comme dit précédemment dans l'introduction, le rôle de la vitamine B1 fut déterminant dans la découverte de l'existence des vitamines. La vitamine B1 est hydrosoluble.

Dates

 Généralités

La molécule de la vitamine B1 (figure 75 ) est composée d’un noyau pyrimidique et d’un noyau thiazole reliés par un pont méthylène.

 La forme chlorhydrate de la vitamine B1 a pour formule brute C₁₂H₁₈N_4OSCl₂ ,sa masse molaire est de 337,3 g/mol et sa température de fusion est de 100°C environ.

Dans les tissus animaux la thiamine existe essentiellement sous forme de thiamine pyrophosphate qui est sa forme coenzymatique (figure 76 ). 

Pour être active dans l’organisme, la thiamine exogène (venant de l’alimentation) est transformée en pyrophosphate de thiamine (TPP). Pour cela, elle est phosphorylée sur sa fonction alcool primaire par deux molécules d’ATP .  

Figure 76 - Pyrophosphate de thiamine (TPP)

 Chez la levure de Boulanger, la cocarboxylase , coenzyme impliqué dans la décarboxylation du pyruvate en acétaldéhyde, lequel est réduit en éthanol par une autre enzyme, l’alcool déshydrogénase, contient du pyrophosphate de thiamine (TPP).

La vitamine B1 est soluble et les opérations de transformation de l'aliment utilisant l'eau peuvent limiter l'apport en quantité de cette vitamine (lorsque l'eau résiduelle ou résiduaire n'est pas consommée).   

En alimentation, la technologie post récolte  a une influence sur la qualité nutritionnelle des grains de céréales notamment ceux du riz. L' étuvage du riz paddy en est un exemple (Figure 77). C'est un traitement hydro-thermique où l'apport de la vapeur entraîne les composants (les minéraux, les pigments et les vitamines hydrosolubles dont la thiamine) des téguments,  la balle, et du péricarpe vers l'intérieur du grain, lui conférant ainsi des caractéristiques culinaires, organoleptiques et nutritionnels que n'a pas le riz non étuvé et poli. 

La vitamine B1 en solution est thermosensible. Aussi, dans l'industrie, les conditions de conduite de l'étuvage, l'entrainement par la vapeur, sont définies de manière à préserver son intégrité.

De nombreuses populations africaines ont eu, depuis toujours, le riz comme la base de leur alimentation, notamment dans les vallées des fleuves. La carence en thiamine, n'y avait jamais été décrite, était-ce à cause de l'étuvage traditionnel  ? La donne peut-elle  changer ? en effet, de nos jours et dans les grandes villes, l'engouement pour le riz poli  constitué exclusivement d'amidon est réel.  

Par ailleurs, il n'est pas exclu que cet engouement pour le riz poli  constitué exclusivement d'amidon des grandes villes, puisse favoriser en terrains propices d'autres maladies nutritionnelles comme le diabète. Mais le riz n'est pas consommé seul, il est le plus souvent accompagné de beaucoup d'autres produits d'intérêt nutritionnel certain (les viandes, le poisson et les légumes) qui demandent d'être  naturellement accessibles. 

La vitamine B2 - Riboflavine, vitamine G, lactoflavine

Figure 78 - Structure de la riboflavine

La vitamine B2 ou la riboflavine est un facteur de croissance.  Sa découverte est liée à celle de la vitamine B1. La vitamine B2 est hydrosoluble.  

Dates

La molécule de la vitamine B2 (Figure 78 ) résulte de la condensation  d’une flavine, l’isoalloxazine et d’un sucre, le ribose. 

La molécule de la vitamine B2 a pour formule brute  C₁₇H₂₀N₄O₆, pour masse molaire 376,36 g/mol et pour température de fusion  280 °C.

La riboflavine est un constituant de deux coenzymes : la flavine  mononucléotide (FMN) et  la flavine adénine dinucléotide  (FAD). 

Ces coenzymes interviennent au niveau de la chaîne respiratoire chez la levure aussi bien que dans les cellules animales et végétales. Toutes deux sont liées aux enzymes déshydrogénases à flavine appelées aussi flavoprotéines à FMN ou FAD .  

Le choix de la technologie de transformation importe dans la préservation de la quantité et de la qualité de la vitamine. La vitamine B2 étant étroitement liée à  la vitamines B1 dans les enveloppes du grain de riz, subit la même migration, répartition et fixation au sein du grain à l'étuvage. 

Contrairement à la vitamine B1 thermosensible nécessitant au cours de la transformation des conduites adaptées aux températures usuelles, la vitamine B2, quant à elle, résiste à la chaleur (température de fusion  280 °C). Cependant, elle est sensible à la lumière et principalement dans les produits laitiers.   

La vitamine B3 - Vitamine pp,  Niacine, acide nicotinique

Figure 79 - Structure des deux composés 

La vitamine B3 ou niacine  ou encore vitamine antipellagre est appelée vitamine pp (pellagre-preventive). La vitamine B3 prévient et corrige une affection non infectieuse de la peau et de la langue. La vitamine B3 est hydrosoluble. Elle est présente dans les céréales et dans les produits d'origine animale. 

La vitamine B3 contenue dans certaines céréales comme le maïs n'est pas assimilable par l'organisme.

 Dates

Généralités

Deux composés de structure très proche ayant une activité anti-pellagre constituent la vitamine pp (pellagro-preventive) et sont  groupés sous l’appellation vitamine B3. Il s’agit de l’acide nicotinique ou niacine et de sa forme amine la nicotinamide (Figure 79).

L’acide nicotinique a pour formule brute‎ ‎C₆H₅NO₂, pour masse molaire 123,110 g/mol et pour température de fusion : ‎236,6 °C. L’acide nicotinique est formé essentiellement d’un cycle pyrimidique (figure 79 ci-contre). 

La nicotinamide a pour formule brute C₆H₆N₂O, pour masse molaire 122,12 g/mol et pour température de fusion 128 °C. 

La nicotinamide est un constituant de deux coenzymes la NAD (Nicotinamide Adénine Dinucléotide) et la NADP (Nicotinamide Adénine Dinucléotide phosphate).

Comme pour toutes les vitamines hydrosolubles, les opérations de traitement utilisant l'eau (lavage, trempage, essorage ou cuisson) peuvent occasionner une perte quantitative de la vitamine B3 et appauvrir l'aliment lorsque l'eau résiduaire ou résiduelle n'est pas consommée. La vitamine B3 est thermostable dans les opérations usuelles de transformations. 

La vitamine B5 -  Acide pantothénique 

Figure 80 - Structure de l'acide panthothénique

La vitamine B5  ou l'acide pantothénique est considérée comme une vitamine bien qu'aucune carence n'est pu être observée ou provoquée. Son importance tient au fait qu'elle est un constituant du coenzyme A sous forme d'acétyl CoA. 

Dates

Généralités

La vitamine B5 a une structure linéaire, formée d’union de deux molécules : un dérivé de l’acide butyrique (l’acide pantoïque) et un acide aminé la bêta-alanine (figure 80 ).  

La vitamine B5 a pour formule brute C₉H₁₇ O₅N, pour masse molaire  219,235 g/mol et pour température de fusion 183,8 °C. 

La vitamine B5, l’acide pantothénique, est un constituant structural du Coenzyme A, sous forme de l'acétyl CoA, produit de la glycolyse et élément précurseur dans de nombreuses biosynthèses de métabolites (les intermédiaires du cycle de Kreb, les acides gras, le cholestérol, les acides aminés cétogènes). 

Le Coenzyme A est aussi transporteur d’acyles dans l'oxydation des acides gras. 

La vitamine B5 est hydrosoluble. Dans les traitements thermiques des aliments, la vitamine B5 est moins sensible à la chaleur que la vitamine B1 et plus sensible que  les vitamines  B2 et B3.   

La vitamine B6 Pyridoxine, pyridoxal, pyridoxamine

Figure 81  - Structure du principal composé du groupe de la vitamine  B6, la pyridoxine 

La vitamine B6 a une activité anti-dermique chez le rat. Elle est aussi un facteur de croissance chez d'autres animaux de laboratoire et chez les bactéries. Elle est coenzyme dans de nombreuses réactions du métabolisme. Compte tenu de la simplicité de sa structure (Figure 81) la vitamine B6 a contribué à élucider les mécanismes d'actions des coenzymes.  

Dates 

Généralités

Un  noyau pyridine caractérise la molécule de la pyridoxine, l’une des trois formes de la vitamine B6 (figure 81 ).

La pyridoxine a pour formule brute C₈H₁₁O₃N, pour masse molaire 169,118 g/mol et pour température de fusion 160°C.

Les autres composants du groupe de la vitamine B6 (figure 82 ci-dessous) sont étroitement apparentés à la pyridoxine. Il s'agit du pyridoxal (aldéhyde dérivé de la pyridoxine) et de la pyridoxamine (dérivé amine de la pyridoxine).

Figure 82 - Structure des deux autres composés du groupe de la vitamine B6

La vitamine B6 possède également  une activité coenzymatique sous les formes phosphate de pyridoxal et pyridoxamine phosphate (figure 83 ci-dessous). 

Figure 83 - Structure des formes coenzymatiques de la pyridoxine Ces deux composés sont étroitement liés dans les réactions de transamination : le phosphate de pyridoxal  étant la forme réceptrice du groupement amine (NH₂) et la pyridoxamine phosphate la forme porteuse de ce groupement.

La vitamine B8 -  Biotine – Vitamine H

Figure 84 - Structure de la biotine

La vitamine B8  ou  biotine  est un facteur de croissance de micro-organismes, aussi elle est un composant essentiel des milieux minima de leur culture, notamment celui de  la levure. 

 Dates

Généralités

La molécule de la biotine est constituée de deux cycles : (imidazolidone et tétrahydrophène) et d’une chaîne d' acide valérique  ou acide  pentanoïque  ou  encore acide méthyléthylacétique (Figure 84). 

La biotine a pour formule brute C₁₀H₁₆N₂O₃S , pour masse molaire 244,31 g/mol et pour température de fusion 231 à 233 °C.

La biotine est le constituant de la biocytine groupement prosthétique de certaines enzymes carboxylases. Facteur de croissance de micro-organismes dont la levure, la biotine est présente chez les animaux. Elle  ne peut provoquer de maladie de carence car elle peut être produite par les bactéries de l’intestin. Toutefois, l’avidine, une protéine du blanc d'œuf  limite l’absorption de la biotine, d’où le paradoxe suivant : le blanc d’œuf riche en biotine en limite l'utilisation par l’organisme.  Outre que la levure est un aliment, elle est aussi impliquées dans les opérations de biotransformations (fermentation, manipulation génétique et enzymatique) comme agent, matériau ou outil. Ses besoins de croissance dont les vitamines intéressent l'alimentation. 

La vitamine B9 – Folate, folacine, acide folique, acide ptéroyglutamique

Figure 85 - Structure de l'acide folique  

C'est de la feuille (du latin folium) que l'acide folique du groupe de la vitamine B9 tient son nom. Elle fut isolée la première fois des feuilles d'épinards. La vitamine B9 corrige l'anémie due à une maturation incorrecte des globules rouges. La vitamine B9 est hydrosoluble. 

Dates

 Généralités

L’acide folique  a pour formule brute C₁₉H₁₉N₇O₆, pour masse molaire 441,397 g/mol et pour température de fusion 250 °C.

La molécule de l’acide folique (figure 85 ci-contre) est constituée d’un noyau ptéridine lié à une molécule d’acide parabenzoïque liée à une molécule d’acide glutamique (dans certains folates plusieurs molécules d’acides glutamiques peuvent s’enchainer. Ce composé  qui  peut se former porte le nom de polyglutamate). La vitamine B9 est hydrosoluble  

L’acide folique ne possède pas en lui-même une activité coenzymatique, mais réduit en tétrahydrofolate (THF). la réduction porte sur le noyau ptéridine (Figure 86 ). 

Le THF intervient comme transporteur d’unités monocarbonées (méthyle, méthylène,  hydroxyméthyle, formyle, formimino…), il est coenzyme de transméthylases  et transformylase dans le métabolisme de divers composés comme celui de  la méthionine, de l'histidine de phosphatides complexes, d'hormone (adrénaline) ou des constituants de l'ADN. 

Figure 86 - Structure de la forme coenzymatique de l'acide folique 

La vitamine B9 est d'origine végétale, elle a une température de fusion très élevée donc ne comporte pas de risques majeurs de décomposition par la chaleur lors des opérations de transformations. 

La molécule de la vitamine B9 compote des groupements amines et amides lesquels la  dispose à la réaction de Maillard lors des opérations de transformation utilisant la chaleur. 

Hydrosoluble, la vitamine B9  peut se retrouver dans les eaux de toutes les opérations post récolte aboutissant à l'aliment comestible. Aussi, d'un point de vue technologique, les opérations utilisant de l'eau peuvent limiter sa disponibilité.     

Vitamine B12 - Cobalamine

Figure 87 - Structure de la cobalamine

La vitamine B12 ou cobalamine corrige ou prévient l'anémie pernicieuse ou anémie de Biermer, une anémie particulièrement grave

Dates

 Généralités

La vitamine B12 est une macromolécule constituée de deux parties principales:  un noyau tétrapyrrolique portant à son centre un atome de cobalt (Co), cet ensemble est appelé corrine ; un groupement nucléotidique comprenant le 5,6 diméthylbenzimidazole, le ribose et le phosphate (Figure 86). 

La vitamine B12 a pour formule brute C₆₃H₈₈CON₁₄O₁₄P, pour masse molaire 1355,365 g/mol et pour température de fusion>300°C.

Les formes coenzymatiques de la cobalamine résultent de la formation d’une liaison (liaison faible) de l’atome de cobalt avec un groupement représenté par R (Figure 87 ) qui peut être l’un des  groupements : désoxyadénosyl, méthyle ou cyano (Figure 88 ). 

Figure 88 - Groupements représentés par R de la figure 86 

Les deux principales formes  coenzymatiques  sont : l’adénosyl cobalamine(AdoCbl) où l’atome Co  est en  liaison avec 5’-désoxyadénosyl, la méthyl-cobalamine (MetCbl) où le groupement  méthyle est à la place du R.   Ces coenzymes sont impliquées dans les réactions de réarrangement intramoléculaire et des méthylations. Dans le métabolisme du cyanure, la vitamine B12 se  rencontre sous forme de cyanocobalamine. 

La vitamine B12 n’est pas synthétisée par les végétaux, aussi elle provient soit d’aliments d’origines animales soit de la synthèse bactérienne au sein de la lumière intestinale. La vitamine B12  exogène peut être produite par culture de certains microorganismes des genres Streptomyces et Bacillus.

Concernant les technologies alimentaires, la vitamine B12 pour sa température de fusion élevée est peu sujette à la dégradation thermique lors des opérations ordinaires de transformations comme la cuisson. Cependant, la vitamine B12 dispose de nombreux groupements amine, ce qui l'expose à la réaction de Maillard. De plus, hydrosoluble, les risques de perte en vitamines B12, existent lors des opérations de transformation utilisant l'eau.   

Vitamine C - Acide ascorbique

Figure 89 - Structure des deux composés du groupe de la vitamine C

La vitamine C ou acide ascorbique, est aussi appelée vitamine anti-scorbut. Elle vint à bout du scorbut,  une maladie quelque fois mortelle chez les marins des longs cours  Elle est caractérisée  par une altération progressive des fonctions de l'organisme. 

  Dates

Généralités

La structure de la molécule  de l'acide ascorbique (Figure 88) est apparentée à celle des sucres à six atomes de carbone. Elle est formée d’un cycle lactone comportant une fonction cétone, une fonction ène-diol et deux fonctions alcool. L’acide ascorbique a pour formule brute C₆H₈O₆ a quatre atomes d’hydrogène de moins qu’un hexose (glucose et fructose).

De masse molaire 176,12 g/mol et la  température de fusion de la vitamine C est de 193°C. 

L’acide ascorbique s’oxyde facilement et donne un composé proche, l’acide déhydroascorbique de mêmes propriétés métaboliques.

L’acide ascorbique est présent  dans les tissus animaux et dans les tissus des végétaux supérieurs. Les micro-organismes n’en possède pas et n’en ont pas besoin pour leur croissance. L’acide ascorbique n’est une vitamine que chez l’homme et quelques mammifères.

Au niveau du métabolisme, on ne connait pas de forme coenzymatique de la vitamine C. Et si   l’action antiscorbutique de la vitamine C est connue, on ne sait pas suffisamment  son mode de fonctionnement : la vitamine C intervient comme cofacteur enzymatique dans l’hydroxylation de certains acides aminés notamment la proline et l’histidine constituantes du collagène, protéine du tissu conjonctif dont celui des vaisseaux sanguins. 

L’on sait, depuis les dernières années du 20^ème siècle, que l’acide ascorbique stimule la synthèse du collagène en stimulant l’expression de gènes. On connait depuis la seconde moitié du 20^ème siècle le caractère anti-infectieux de la vitamine C. De nombreuses autres vertus sont reconnues à la vitamine C.

En alimentation, l’acide ascorbique est utilisé comme antioxydant dans la conservation d'aliments hydratés riches en lipides. Les esters de l'acide ascorbique, le palmitate d'ascorbyle E 304 et le stéarate d’ascorbyle E 305,  semi-liposolubles, sont des antioxydants utilisés aussi bien dans la conservation des matières grasses que de celle d'aliments riches en lipides.

Les  réactions d'oxydation des acides gras non saturés (RH) se déroulent en trois phases (figure 90). La phase d'initiation conduit à la formation des premiers radicaux libres  (R.). En effet, celle-ci est favorisée par  la chaleur,  l'oxygène, la lumière et certains métaux à l'état de traces dont le fer et le cuivre. L'oxydation des radicaux libres en hydroperoxydes (ROOH) constitue la phase de propagation. Les hydroperoxydes (ROOH) donneront par décomposition aldéhydes et cétones volatils qui font le rancissement ou par polymérisation des composés stables, c'est la phase terminale. Les antioxydants comme la vitamine C  (AH) s'oxyde en (A.) en réagissant avec les radicaux libres (R.) pour donner un (RH) qui peut donner de nouveau un (R.). Aussi les antioxydants retardent seulement l'oxydation des lipides. En effet (A.) la forme oxydée de l'antioxydant dont la vitamine C est stable et ne réagit pas avec les radicaux libres(R.).  

L'acide ascorbique est également antioxydant en tant que"oxygène scavengers" ("balayeurs d'oxygène"). Il réagit dans ces aliments avec l'oxygène libre et peut ainsi l'éliminer en vase clos, bloquant ainsi la phase d'initiation.

De structure proche  des sucres hexoses, la vitamine C peut subir les mêmes réactions de dégradation du traitement thermique conduisant à la formation de composés antinutritives produits de la réaction de Maillard ou de la caramélisation. Dans les jus de fruits l'acide ascorbique peut subir des dégradations aussi bien en aérobie qu'en anaérobie conduisant à la formation de l'acide furoïque responsable du brunissement du jus et la libération de CO2 responsable du gonflement des boîtes. L'acide ascorbique est  sensible à l'oxydation, à la chaleur et à lumière. 

 Figure 90 : La vitamine C en antioxydant 

La vitamine D - Calciférol

Figure 91 - Structures des précurseurs et de la forme active de la vitamine D3 

La vitamine D ou calciférol  est aussi appelée vitamine anti-rachitique. Elle prévient et corrige le rachitisme, une maladie de la croissance qui fragilise les os. La vitamine D aide à la fixation du calcium des os.   

Dates 

Généralités

Le groupe de la vitamine D comprend des composés ayant tous une activité anti-rachitique. Ce sont des stéroïdes et se caractérisent par un noyau dérivé du cyclopentano – hydrophenanthrène ou stérane. Ils diffèrent par leur chaîne latérale portée par le carbone 17. 

Les plus communes de ces vitamines D sont la vitamine D2 ou ergocalciférol qui dérive de  l’ergostérol (un stérol d’origine végétale) et la vitamine D3 ou cholécalciférol qui dérive du cholestérol d'origine animal. 

La figure 91 représente  la molécule du cholécalciférol ou vitamine D3 et ses deux dérivés. 

La vitamine D3,  de formule brute C₂₇H₄₄O, de masse molaire 384,637 g.mol-1, a pour température de fusion 80-82 °c . 

La vitamine D dans toutes ses formes  est liposoluble

La vitamine D3, a pour forme  active le 1-25 dihydroxycholécalciférol. Ce composé est le produit de la double hydroxylation du  cholécalciférol. Il est obtenu en deux étapes successives, l’une hépatique et l’autre rénale. La vitamine D3, est obtenue également par la transformation photochimique d’un précurseur,  le 7-deshydro-cholestérol. Aussi, l'insolation est avec les aliments d'origines animales, l'une des sources  exogènes de la vitamine D3. 

La vitamine D2 (ergocalciférol ) est obtenue par la transformation photochimique d’un précurseur le 7-deshydro-ergostérol. La vitamine D2 a pour forme active le 1-25 dihydroxyergocalciférol

On ne connait pas de forme coenzymatique de la vitamine D3. Toutefois,  sa forme active, le 1-25 dihydroxycholécalciférol (calcitriol)  agit comme une hormone.  Au niveau du rein il favorise la réabsorption  des ions phosphate et calcium. Dans la muqueuse intestinale il induit la synthèse d’une protéine spécifique qui fixe et assure le transport du calcium dans le sang et au niveau des os,  il induit la synthèse de l’ostéocalcine capable de fixer et de mobiliser le calcium au sein de la trame osseuse.

En alimentation, la vitamine D par sa structure  est peu sujette aux phénomène d'oxydation conduisant à la formation de composés responsables du rancissement compromettant la flaveur spécifique des aliments. 

La température de fusion relativement peu élevée l'expose aux dégradations thermiques dans les conditions de transformations ordinaires (cuisson des aliments). De plus, à ces températures de fusion de la vitamine D, certains micro-organismes sont actifs. Pour  préserver  l'intégrité de la vitamine et éliminer tout risque dû aux germes, des précautions  ou des traitements spécifiques  dont l'addition de conservateurs peuvent être nécessaires .  

 La vitamine E  - Tocophérol 

Figure 92 - Structure des deux tocophérols actifs

La vitamine E est aussi appelée  vitamine antistérilité et comprend huit formes vitaminiques que sont les tocophérols et leurs formes oxydées, les tocotriénols.  La vitamine E est liposoluble.

Dates 

Généralités

La vitamine E désigne un groupe de huit composés dont les tocophérols (a, b, d et g ) et les tocotriénols (a b d et g). Ces composés sont de structures très voisines caractérisés par un noyau chromane  hydroxylé et une chaîne phytyle entièrement saturée. 

La figure 92   représente la  structure  de l’a-tocophérol et celle de la b- tocophérol les deux formes les plus actives de la vitamine E. 

Les formes actives de la vitamine E ne diffèrent que par le groupement en C7 (marqué en jaune à la figure 91) du noyau chromane hydroxylé l’a – tocophérol  est le composé le plus représentatif  du groupe de la vitamine E. Il a pour formule brute  C₂₉H₅₀O₂ , pour masse molaire : 430,69 g.mol-1  et pour température de fusion 2-3°C. .

La vitamine E est un anti oxydant en milieu lipidique par piégeage des radicaux libres. In vivo, la vitamine E interviendrait dans les systèmes d’oxydation cellulaire, elle agit au niveau de la membrane cellulaire (point d’impact de l’hormone et de la cellule) qu’elle protège contre l'attaque de l’oxygène.

En alimentation la vitamine E est un antioxydant et agit  comme la vitamine C (Figure 89) utilisée dans la conservation d’aliments riches en lipides (beurres, huiles et graisse). Elle est instable à la chaleur. 

 Vitamine K - Phytoménadione,     phylloquinone

La vitamine K est aussi appelée vitamine antihémorragique car favorise la formation de caillot. Elle intervient dans la correction de troubles hémorragiques. 

Dates 

 Généralités

La molécule de la vitamine K est formée d’un noyau à double cycle , le noyau naphtoquinone, et d’une chaîne latérale polyisoprénique. Le groupe vitamine K comprend trois composés : la vitamine K₁ (ou phylloquinone ou phytoménadione), la vitamine K₂ (ou ménaquinone) et la vitamine K₃(ou ménadione) qui est une molécule de synthèse. La figure 93 représente les structures des trois molécules (K₁, K₂ et K₃).  Ces structures  diffèrent que par la longueur de la chaîne latérale. La vitamine K₁ a pour formule brute C₃₁H₄₆O₂, pour masse molaire 450,696 g.mol-1 et pour température de fusion -20°C.  Elle est liposoluble et de source végétale. La vitamine K₂ a pour formule brute C₄₆H₆₄O₂, pour masse molaire,  648,999 g.mol-1 et pour température de fusion 54°C. Elle est liposoluble et d'origine animale. La vitamine K₃ a pour formule brute C₁₁H₈O₂  pour masse molaire 172 est une molécule de synthèse, elle est convertie dans l'organisme en vitamine K₂. 

La vitamine K intervient chez la bactérie dans les oxydations cellulaires.  

Chez l’homme, elle agit au niveau du gène sur la synthèse de RNA messagers spécifiques des protéines et enzymes  de la coagulation sanguine dont la protrombine (précurseur de la trombine qui transforme le fibrinogène en fibrine dans la formation du caillot), aussi son action est anti-hémorragique. La vitamine K est stockée dans le foie. On ne connaît pas de toxicité de ses deux formes naturelles, les vitamines K₁ et K₂. 

En alimentation, la chaîne latérale étant presque entièrement saturée  devrait préserver, relativement, la vitamine K naturelle des aliments des phénomènes d'oxydation. Toutefois, les températures de fusion étant aussi celles à partir desquelles on peut estimer qu'une décomposition ou une perte de fonctionnalité thermo-dépendante de la substance débute,  on peut préjuger de la perte d'intégrité que peut subir la vitamine K lors des traitements de transformation ou au cours de la conservation des aliments.  

Ainsi, les vitamines appartiennent à des classes chimiques très différentes. Leurs structures sont aussi complexes que diverses: la vitamine C, l’acide ascorbique, a une structure  apparentée aux sucres à 6 atomes de carbone,  tandis que  la vitamine B12, la cobalamine, est une  macromolécule dont la structure est proche de celle du groupement prosthétique (comme l’hème) des chromoprotéines.  

En alimentation, certaines vitamines, A, C et E particulièrement,  en milieu lipidique jouent le rôle naturel d'antioxydant ce qui contribue à diminuer leur disponibilité dans les aliments, mais en fait des conservateurs. Elles sont utilisées comme additifs. 

Le tableau XVI  ci-après récapitule les rôles des vitamines et les troubles dus aux carences... suite  

 Tableau XVI - Les vitamines, rôles et  troubles  liés aux  carences