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Additifs alimentaires inorganiques : caractérisation et devenir au cours de la digestion

H. Terrisse, S. Quillard, B. Humbert

Notre objectif est de caractériser différents additifs alimentaires, tels que le dioxyde de titane (E171), l’argent colloïdal et les phosphates de calcium (E341), qui sont actuellement présents sous forme de nanoparticules dans différentes formulations alimentaires (confiseries, laits infantiles), ou pharmaceutiques. Nous déterminons dans un premier temps les caractéristiques physico-chimiques de ces composés par un large panel de techniques (microscopie électronique, spectroscopies infrarouge, Raman, RMN du solide, XPS, diffraction des rayons X, UV-visible, etc.). Nous analysons dans un deuxième temps leurs propriétés aux interfaces avec les milieux biologiques, et identifions leurs interactions avec des molécules présentes dans le système digestif (protéines, enzymes) ou au niveau des parois cellulaires (phospholipides), grâce à des isothermes d’adsorption, par des mesures de potentiel zêta, et à l’aide d’outils spectroscopiques permettant de sonder la surface des particules.

Pour en savoir plus : [TiO2-Phospholipides], [Caractérisation E171]

additifs
Autres personnes impliquées : 
Y. El Moussaoui (2020-2023)
 Mots-clés : 
TiO2, argent colloïdal, phosphates de calcium.

  • Projet TiO2

Des interactions entre le dioxyde de titane et certaines molécules de phospholipides ont été mises en évidence [1, 2] et nous ont amenés à caractériser finement les modes d’accroche de petites molécules phosphatées à la surface du TiO2, à la fois par des méthodes expérimentales (isothermes d’adsorption, spectroscopies infrarouge et RMN, mesures de potentiel zêta), et par des approches théoriques, en collaboration avec l’équipe MIOPS de l’IMN (Camille LATOUCHE).

Par ailleurs, l’additif alimentaire E171 (constitué d’anatase, et présent dans de nombreuses formulations alimentaires, principalement à destination des enfants) a été caractérisé par un large panel de techniques et comparé à un composé, le P25 (mélange d’anatase et de rutile), largement étudié dans la littérature notamment sur le plan toxicologique. Cette étude a montré que leurs propriétés de surface sont en réalité très différentes et que le P25 ne constitue pas un modèle adapté pour identifier la toxicité du dioxyde de titane de grade alimentaire [3]. L’additif E171 a également été caractérisé après extraction de différents enrobages de chewing-gums [4], puis son devenir au sein du tractus gastro-intestinal a été élucidé à l’aide d’un digesteur in vitro [5], en collaboration avec l’INRAE (Marie-Hélène ROPERS, Unité BIA, Nantes). Cette étude a montré qu’il existe des interactions entre les particules de TiO2 et certaines enzymes présentes dans les milieux digestifs.

[1] Thèse de Quoc Chon LE, Université de Nantes, soutenue en 2014

[2] Q.-C. LE et al., Colloids and Surface B : Biointerfaces, 123, 150-157 (2014)

[3] W. DUDEFOI, et al., Food Additives and Contaminants, Part A, 34(5), 653-665 (2017)

[4] W. DUDEFOI et al., Food Additives and Contaminants, Part A, 35(2), 211-221 (2018)

[5] Thèse de William DUDEFOI, Université de Nantes, soutenue en 2017

additifs nps


  •  Projet argent colloïdal

La caractérisation physico-chimique, par un large panel d’outils analytiques (microscopie électronique, potentiel zêta, diffusion dynamique de la lumière, analyses élémentaires par ICP-AES, spectroscopie Raman et UV-visible, absorption des rayons X), d’un grand nombre de lots d’argent colloïdal est en cours d’investigation, en collaboration avec l’INRAE (Marie-Hélène ROPERS, Unité BIA, Nantes et Muriel MERCIER-BONIN, Unité Toxalim, Toulouse). Dans ce cadre, des études sur l’exposition de cellules intestinales modèles à des solutions d’argent colloïdal ont été menées [6], ainsi que des expérimentations animales sur des souris, afin d’identifier les tissus où une bioaccumulation de l’argent pourrait intervenir.

[6] K. GILLOIS et al., Science of the Total Environment, 754, 142324 (2021)

Projet : NANOSTRESS (porté par l’INRAE – Unités BIA et Toxalim, 2018-2020)

Exposition orale à l’argent des additifs et compléments alimentaires : transformations physico-chimiques et conséquences sur le mucus dans son dialogue avec le microbiote intestinal en condition de stress chronique.

additifs nps2


  • Projet phosphates de calcium

Nous travaillons actuellement sur le devenir de l’additif alimentaire E341 (constitué de phosphates de calcium), présent dans des laits infantiles sous forme de fines aiguilles nanométriques, au cours de la digestion. Les transformations physico-chimiques subies par ce composé dans le tractus gastro-intestinal sont analysées par des techniques ad hoc (microscopie électronique, RMN du solide, diffraction des rayons X, spectroscopies IR-Raman, potentiel zêta), après mise en place d’un protocole de digestion in vitro, en collaboration avec l’INRAE (Marie-Hélène ROPERS, Unité BIA, Nantes). Les processus de dissolution – recristallisation, et d’adsorption d’espèces ioniques ou moléculaires à la surface des particules sont mis en évidence, afin d’identifier les interactions potentielles de ces nano-aiguilles avec certaines protéines ou enzymes digestives.

additifs nps3

 

 

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