B A S E Biotechnol. Agron. Soc. Environ. Les esters …

1 BASEB iotechnol. Agron. Soc. 5(4), 209 industrie des tensioactifs est la recherche denouvelles mol cules poss dant des caract ristiquesfonctionnelles bien pr cises et r pondant auxexigences de plus en plus strictes en termes de qualit environnementale. Les tensioactifs sont de plus enplus utilis s dans les formulations et, par cons quent,une quantit importante de tensioactifs est produite etse retrouve ensuite dans la nature. Ceci implique laproduction de compos s la fois conomiques(mati res premi res et proc d s de fabrication) et res-pectueux de l environnement. Les v g taux constituentune source in puisable et diversifi e de mat riaux debase.

2 Chaque ann e, la photosynth se permet la fixationd environ 1010 Tde gaz carbonique soit environ 10fois l nergie utilis e durant cette p riode dans lemonde. Il faut absolument envisager d utiliser cettebiomasse dans des applications autres qu nerg tiquesafin de rentabiliser au mieux son esters de sucres: voies de synth se et potentialit sd utilisationSalvator Piccicuto (1), Christophe Blecker (1), Jean-Christophe Broh e (2),Aim eMbampara (2), Georges Lognay (2), Claude Deroanne (1), Michel Paquot (3),MichelMarlier(2)(1)Unit de Technologie des Industries universitaire des Sciences agronomiques de des D port s, 5030 Gembloux (Belgique). E-mail: de Chimie g n rale et universitaire des Sciences agronomiques de desD port s, 5030 Gembloux (Belgique).

3 (3)Unit de Chimie biologique universitaire des Sciences agronomiques de desD port s, 5030 Gembloux (Belgique).Re u le 10 janvier 2001, accept le 15 octobre esters de sucres sont des tensioactifs non-ioniques pr sentant de nombreux avantages dont notamment la diversit desstructures disponibles et le caract re inoffensif, tant pour la sant que pour l environnement. Leurs applications potentiellestouchent des domaines aussi vari s que l alimentation humaine (avec par exemple la mousse au chocolat), la formulation dem dicaments et de produits phytosanitaires ou encore l tude des prot ines membranaires. Il faut galement noter qued int ressantes activit s biologiques ont t mises en vidence dans certains groupes d esters de sucres.

4 Le nombre depublications relatives aux esters de sucres a consid rablement augment depuis dix ans. Ces textes d crivent essentiellementles multiples modes de synth se envisageables pour la production de telles mol cules, le plus souvent l chelle dulaboratoire. Une m thode de synth se a t la plus tudi e au cours de cette derni re d cennie: la voie biotechnologiqueexploitant les capacit s de synth se d enzymes. Pour toutes ces raisons, il a sembl opportun de rassembler les connaissancesdisponibles au sujet de ces mol de sucres, sucroester, biosurfactant, synth se chimique, synth se enzymatique, applications, alimentation,activit s biologiques, m : ways of synthesis and potential applications.

5 Sugar esters are nonionic surfactants and exhibit relevantproperties as structural diversity and environmental and health potential applications extend from human foodto drugs formulation and biochemical studies. Some sugar esters also exhibit interesting biological activities. Alot of papershave been submitted during the last ten years. Those articles describe the various ways of synthesis of those compounds atthe laboratory scale. During the last ten years, the most studied method was the biotechnological way using enzyme as acatalyser. For all those reasons, a review of available knowledge on theses molecules has been esters , surface active agents, chemical synthesis, enzymic synthesis, applications, food, biologicalactivities, esters de sucres sont arriv s dans ce contexte,apportant de nouvelles solutions aux industriels dusecteur des tensioactifs (Sin e ta l.)

6 , 1998). Lesavantages des esters de sucres (Tableau1) seront sansdoute d cisifs dans un avenir proche. Constitu s d ungroupement osidique hydrophile et d une cha negrasse hydrophobe, les sucroesters poss dent uncaract re amphiphile (Figure1). Cette caract ristiqueleur conf re une affinit particuli re pour lesinterfaces de type air/eau et eau/huile et, encons quence, la capacit d abaisser l nergie libre deces interfaces. Ce ph nom ne est la base de lastabilisation de syst mes dispers premiers esters de sucres commercialis s sontles esters de saccharose. Tout d abord autoris s en1959 au Japon, ces compos s ont ensuite t agr spar la Food and Drug Administration(USA) en 1983(Nakamura, 1997).

7 Parmi les sucroesters disponiblesdans le commerce, on retrouve les esters de saccharoseet galement les esters de sorbitan, mieux connus sousles appellations commerciales Tween e tS p a n(F i g u re2) .Une troisi me famille de tensioactifs d riv s de sucresm rite d tre cit e: les alkylpolyglycosides (F i g u re3) .Ces mol cules, issues de la transformation del amidon, ne sont pas des esters de sucres maisd rivent du esters de sucres amphiphiles et de structuresimple ne sont pas disponibles dans la nature. Leursynth se est r alis e par voie chimique, entra nant laproduction d une quantit non n gligeable de produitssecondaires. Ces derniers doivent tre limin s, ce quiimplique des co ts de purification relativementimportants.

8 Ce probl me peut tre contourn en optantpour une voie de synth se beaucoup plus sp cifique :la biocatalyse (Sarney,Vulfson, 1995). L utilisation delipases permet d envisager le greffage d un acide grassur un sucre gr ce une liaison ester. Dans le pr sentarticle, l accent sera plac sur cette derni re voie desynth se tout en gardant l esprit que seule la voiechimique est exploit e ce VOIES DE SYNTH SE DES esters Synth se chimiqueD un point de vue g n ral, la r action envisag e estune est rification (Figure4) ou une transest rification(Figure5) r alis e haute temp rature en pr senced un catalyseur alcalin (Fregapane etal., 1994). Lessubstrats n cessaires sont tout d abord la source desucre et ensuite un chlorure ou un anhydride d acidegras.

9 Ce type de synth se ne permet de contr ler ni lesite de r action, ni le nombre de groupementshydroxyles qui seront est rifi s (Plou etal., 1995; Sinetal., 1998; Spiliotis etal., 2000). Toutefois, un choixjudicieux du catalyseur alcalin et des conditions der action permet d orienter la r action: Liu e ta l .(1996) ont employ un m lange d ol ate de sodium et210 Biotechnol. Agron. Soc. Environ. 2001 5(4), 209 et des esters de sucres en tant quetensioactifs Advantages of sugar esters as surface activemolecules(Ducret etal., 1995; 1996). mati res premi res peu co teuses et renouvelables biod gradabilit compl te tant en a robiose qu enana robiose mol cules ne pr sentant ni toxicit (lors de la digestion,les sucroesters sont convertis en sucres et en acides gras,donc en mol cules m tabolisables), ni caract re irritant absence de go t et d odeur mol cules non-ioniques large gamme de structures de saccharose Sucrose de sorbitan Sorbitan esters de sucres: voies de synth se et potentialit s d utilisation211d ol ate de lithium leur permettant d obtenir unproduit constitu de 33% de monoesters et de 36% dediesters.

10 Le tableau2reprend quelques exemples desynth ses syst mes se partagent l essentiel de la pro-duction des esters de sucres (Wa g n e re ta l ., 1990, 1991): la transest rification partir d esters m thyliquesd acides gras et de sucres, catalys e par une basedans un milieuanhydre ; l mulsion transparente qui consiste r aliser unetransest rification par une base partir d estersm thyliques d acides gras et d un sucre dans unemicro mulsion sous vide (afin d vacuer lem thanol form au cours de la r action) ; l utilisation de chlorures d acide comme donneursd acyle dans les solvants principaux inconv nients de ces m thodes, end pit des nombreuses am liorations apport es etbrevet es, sont l obtention de sous-produits(provoquant une coloration), l utilisation de solvantstoxiques qu il faut liminer et la production enm lange d esters portant un nombre variable decha nes grasses (Cao, Fisher, 1997).