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LES PARABENS UTILISATION ET TOXICITÉ PHOTO : XEOPHIN ELIE Nicolas RIPOLL Lionel

LES PARABENS UTILISATION ET TOXICITÉ PHOTO : XEOPHIN ELIE Nicolas RIPOLL Lionel Master 1 Chimie Fine Le Havre, 2007 Table des matières Introduction :............................................................................................................... 1 1. Que sont les parabens :............................................................................................. 2 1.1. Propriétés et structures chimiques :...................................................................... 2 1.2. Emploi :............................................................................................................ 2 1.3. Mode d'action :.................................................................................................. 3 1.4. Législation :....................................................................................................... 3 2. Moyens d'obtention possibles :.................................................................................... 4 2.1. Synthèse industrielle :........................................................................................ 4 2.2. Biosynthèse :..................................................................................................... 5 3. Méthodes officielles de dosage et d'analyse :................................................................ 6 3.1. Identification :................................................................................................... 6 3.1.1. Solution de référence :................................................................................. 6 3.1.2. Échantillon :................................................................................................ 6 3.1.3. Exploitation des résultats :............................................................................ 7 3.2. Dosage :........................................................................................................... 7 3.2.1. Gamme étalon :.......................................................................................... 8 3.2.2. Échantillon :................................................................................................ 8 3.2.3. Exploitation des résultats :............................................................................ 8 4. Toxicité :................................................................................................................. 9 4.1. DJA, DL50 et doses absorbées :........................................................................... 9 4.2. L'hydrolyse des parabens................................................................................... 10 4.3. Toxicité de l'acide p-hydroxybenzoique :.............................................................. 11 4.4. Bioaccumulation :............................................................................................. 11 4.5. L'effet oestrogénisant :...................................................................................... 12 4.6. Parabens et cancer du sein :.............................................................................. 13 4.7. L'effet allergisant.............................................................................................. 13 5. Produits de substitution :.......................................................................................... 14 6. Conclusion :........................................................................................................... 15 Bibliographie INTRODUCTION : La famille des parabens regroupe les esters de l'acide p-hydroxybenzoïque. Le nom de parabens est d'ailleurs une compression du nom de PARAhydroxyBENzoates [1]. On peut les retrouver commercialement sous différentes appellations. Par exemple, le méthylparaben se retrouve sous les noms de 4-(méthoxycarbonyl)phénol, nipagin®, méthyl-p-hydroxybenzoate, méthyl-4-hydroxybenzoate, p-hydroxybenzoate de méthyle, ... Cependant, dans les produits alimentaires et cosmétiques, la législation prévoit une appellation commune sous les noms de méthyl, éthyl, propyl et butylparabens [2]. Leur première utilisation en tant que conservateur remonte à 1920. Selon la définition de la Communauté Européenne [3], on entend par conservateur toute substance “ qui prolonge la durée de conservation des denrées alimentaires en les protégeant des altérations dues aux micro-organismes ”. L'absence de problèmes liés à leur utilisation depuis cette date en font des substances considérées comme sûres. Ce n'est que dernièrement que des études ont remis en cause leur utilisation et lancé la polémique actuelle, suite à la découverte de leur effet oestrogénisant et de leur présence dans des cellules cancéreuses. Notre travail consistera en la synthèse de divers travaux sur le sujet afin de faire le point sur l'état des connaissances actuelles. Page 1/15 Structure générale R Methyl Ethyl Propyl Butyl N° CAS 99-76-3 120-47-8 94-13-3 94-26-8 N° EINECS 202-785-7 204-399-4 202-307-7 202-318-7 N° INS/E (ester / sel) E218 / E219 E214 / E215 E216 / E217 - Masse Molaire (g.mol-1) 152,05 166,06 180,08 194,09 Pf (°C) 131 116-118 96-98 68-69 Peb (°C) 270-280 297-298 - - Solubilité dans l'eau à 25°C 0,25 % 0,17 % 0,05 % 0,02 % pKa 8,17 8,22 8,35 8,37 Apparence (à 25°C) Cristaux incolores sans odeur et sans goût Tableau 1 : Propriétés physico-chimiques des principaux parabens OR HO O 1. Que sont les parabens : 1.1. Propriétés et structures chimiques : Comme nous l'avons déjà vu, les parabens constituent la famille des esters de l'acide p-hydroxybenzoïque. Les différentes propriétés physico-chimiques des parabens les plus couramment utilisés sont regroupées dans le tableau 1. Cependant, on trouve aussi l'isopropyl, l'isobutyl et le benzylparaben qui ne sont pas détaillés dans le tableau du fait de leur faible emploi. Les produits cosmétiques et alimentaires sont généralement sous forme liquide ou gel et ont un pH compris entre 5 et 7 (pour les produits H/E). Avec un pKa moyen de 8,2, les parabens sont des acides faibles. Ils se trouvent donc sous leur forme acide dans ce domaine de pH. À température ambiante, ils se présentent sous la forme de cristaux, il faudra donc les solubiliser dans un solvant adéquat pour les incorporer dans la matrice souhaitée. Leur solubilité dans l'eau étant assez faible, on emploie souvent des solubilisants et on les substitue, notamment en alimentaire, par leurs sels. Compte tenu de leurs hauts points d'ébullition, supérieurs à 270°C, les parabens sont stables à la température, ils peuvent donc être employés dans des produits destinés à la cuisson [4]. 1.2. Emploi : Les parabens sont employés dans un grand nombre de produits alimentaires et cosmétiques pour leurs propriétés antifongiques et antimicrobiennes [5][6]. De plus, leur faible toxicité, leur large spectre d'activité (sur les bactéries, levures, moisissures et champignons), leur bonne stabilité chimique (vis-à-vis du pH et de la température), leur biodégradabilité et leur faible coût en font des conservateurs très employés [4]. Ils peuvent être utilisés dans des produits en contact avec la peau, les muqueuses, les cheveux, les ongles, les aisselles. Ils sont actuellement utilisés dans 80 % des formulations cosmétiques [2]. En alimentaire, on les trouve dans les pâtisseries, les glaces, les boissons non alcoolisées, les crèmes, les confitures et gelées, les conserves, les sirops, ... Les parabens méthyliques et propyliques sont les plus utilisés dans ce domaine [4]. Ils sont très efficaces contre les champignons et les bactéries. Cependant, ils sont plus actifs contre les bactéries Gram-positives que contre les Gram-négatives. Ils sont souvent employés en combinaison avec d'autres conservateurs comme des précurseurs du Page 2/15 formaldéhyde, des isothiazolinones ou du phénoxyéthanol afin de compléter leur spectre d'action [7]. Leur solubilité dans l'eau décroît et leur pouvoir antibactérien augmente avec la longueur de leur chaîne alkyle. Ainsi, les méthyl et éthylparabens, bien que présentant les plus faibles actions antimicrobiennes, sont les plus utilisés du fait de leur grande solubilité en phase aqueuse. En effet, les attaques microbiennes sont majoritaires dans cette phase [6][8]. C'est pourquoi, en formulation, on préfère souvent utiliser une combinaison des différents parabens, à chaînes alkyles courtes et moyennes, plutôt qu'un seul. La protection de toutes les phases (aqueuse et huileuse) est ainsi assurée [9]. 1.3. Mode d'action : Le mécanisme d'action des parabens sur les bactéries est à l'heure actuelle encore mal connu. Toutefois, certaines études proposent un modèle expliquant la lyse cellulaire. Les études actuelles permettent de postuler un mécanisme d'activation moléculaire du canal MscL [10]. Pour rappel, les organismes procaryotes possèdent une membrane plasmique constituée, entre autre, de trois familles de canaux mécanosensibles (MscM, MscS et MscL). Ceux-ci sont impliqués dans la régulation de la pression osmotique de la bactérie. Une étude menée par Nguyen et al. [6] explique que les parabens activeraient les canaux MscL et MscS en diminuant leur seuil d'activation. Les canaux s'ouvrent alors anormalement pour tenter de réguler la pression osmotique et une partie du contenu cytoplasmique, indispensable à la survie de la bactérie, est expulsée. Ceci conduit à la lyse de la cellule. Cependant, ce mode d'action n'est pas complètement admis et d'autres études proposent des mécanismes différents de lyse cellulaire. 1.4. Législation : Leur emploi en tant qu'additifs alimentaires est régi par la directive Européenne 95/2/CE du 20 Février 1995 [3]. Ainsi, l'isopropyl, le butyl, l'isobutyl et le benzylparaben ne sont pas autorisés pour cet usage et ne portent, par conséquent, pas de numéros d'additifs alimentaires. La directive 76/768/CEE du 27 Septembre 1976 [11] régit, quant à elle, l'utilisation des esters de l'acide para-hydroxybenzoïque et de ses sels dans les produits cosmétiques et fixe leur emploi à 0,4 % (en acide) pour un ester et 0,8 % (en acide) pour les mélanges d'esters. Page 3/15 Température (°C) Pourcentage Acide Salicylique Acide p-hydroxybenzoïque Acide 4-hydroxyisophtalique Na1 K Na K Na K 100 942 46 4 54 2 0 150 97 54 2 44 1 2 200 96 79 2 16 2 5 250 95 67 1 1 4 32 1 : Les symboles Na et K se référent respectivement à la carboxylation du phénolate de sodium et de potassium. 2 : Ces valeurs rapportent les pourcentages d'acides isolés dans le mélange. Tableau 2: Carboxylation du phénol (D'après Lindsey et Jeskey, 1957) Figure 2: Mécanisme (a) et diagramme d'énergie (b) de la réaction de Kolbe-Schmitt. A et E représentent respectivement les réactifs et les produits ; B, C et D représentent les intermédiaires, alors que o-TS1, TS2 et TS3 sont les états de transition (D'après Marković et al., 2002) 2. Moyens d'obtention possibles : 2.1. Synthèse industrielle : Les parabens, en tant qu'esters, sont préparés à partir de l'acide p-hydroxybenzoïque et l'alcool correspondant à la chaîne alkyle souhaitée. Le procédé industriel utilise le phénol comme précurseur de l'acide, selon la réaction de Kolbe-Schmitt. Cette réaction consiste en la carboxylation à chaud et sous pression du phénol en présence d'un sel métallique et de dioxyde de carbone (figure 1). Figure 1: Réaction de Kolbe-Schmitt [12] Un mécanisme probable de réaction a été mis en évidence par les travaux de Z. Marković et al. [13]. Celui passe par la formation d'un complexe entre le phénol, le sel et le dioxyde de carbone (figure 2a). Cette publication comprend également une étude thermodynamique de la réaction de Kolbe-Schmitt. Celle-ci suppose que la formation du para passe par un intermédiaire réactionnel moins stable, nécessitant une énergie d'activation plus élevée que dans le cas de la formation de l'ortho (figure 2b). On assisterait alors à une déformation du cycle permettant la formation d'un chélate, orientant la réaction en para. Cette déformation pourrait être à l'origine de la formation préférentielle du composé ortho. Malgré tout, il reste possible d'orienter l'addition en ortho ou uploads/Industriel/ monographie-parabens.pdf