Tanin

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Les tanins sont des substances végétales de la famille des polyphénols, le plus souvent hydrosolubles, d’origine végétale et qui possèdent la capacité de précipiter les protéines, alcaloïdes et polysaccharides, à partir de leur solution aqueuse[1],[2],[3]. Après la cellulose (35 à 50 % de la biomasse terrestre), l'hémicellulose (30 à 45 %) et la lignine (15 à 25 %), biopolymères constitutifs de la paroi cellulaire végétale, les tanins forment avec leurs dérivés la quatrième famille de composés par ordre d’abondance dans les plantes et dans les écosystèmes terrestres où domine la biomasse végétale morte ou vive[4]. Disposés dans les vacuoles et les parois cellulaires, ils représentent moins de 1 % du poids sec des plantes, mais de 15 à 25 % dans les feuilles, et jusqu'à 40 % dans l’écorce, 50 % dans certaines galles[5].

Ces métabolites secondaires sont utilisés par les plantes supérieures (arbres, plantes à fleur, etc) comme moyen de défense chimique contre les microbes pathogènes et les herbivores[3]. On les retrouve dans quasiment tout type de partie végétale exposée à des risques de prolifération microbienne (écorcesracines, feuilles, fruits, etc.), et donc, dans certaines boissons comme le thé, le café, la bière et le vin.

Les propriétés particulières de ces composés polyphénoliques leur permettent d'être utilisés à des usages divers notamment dans le tannage des peaux, la fabrication des encres ou en pharmacologie [6]. Sur le plan chimique, ils sont constitués soit de polyol (glucose le plus souvent), ou de catéchine ou de triterpénoïde auxquels sont attachés des unités galloyles (en) (ou leurs dérivés), soit d'oligomères, ou de polymères de flavanols.

Histoire[modifier | modifier le code]

Les tanins sont connus depuis la plus haute Antiquité. Au Moyen Âge, pour la préparation du cuir, on les extrayait d'écorces de chênes ou de châtaigniers qu'on broyait dans des moulins à tan et qu'on commercialisait sous forme de poudre, le tan qui a donné le nom de tanins[7]. Les peaux étaient trempées dans des fosses à tan pendant au moins un an avant d'être travaillées. À la fin du XIXe siècle, l'industrie substitua le chrome au tan.

Le tannage s'obtient en établissant des liaisons entre les fibres de collagène de la peau ce qui a pour conséquence de transformer des peaux fraîches en cuir imputrescible.

La première description chimique des tanins végétaux est redevable au chimiste allemand Emil Fischer (1852-1919) dans les premières décennies du XXe siècle. En 1920, Karl Freudenberg distinguait les tanins hydrolysables, de ceux non-hydrolysables (ou tanins condensés). L'invention de la chromatographie sur papier durant la Seconde Guerre mondiale permit à Bate-Smith de mener un travail considérable d'identification de polyphénols chez les plantes.

Il y aurait actuellement un millier de tanins naturels dont la structure aurait été déterminée de manière non ambiguë[8].

Classification des tanins[modifier | modifier le code]

Bate-Smith et Swain (1962) définissaient les tanins végétaux comme des composés phénoliques solubles dans l'eau, ayant une masse moléculaire comprise entre 300 et 3000 Da, et qui présentent à côté des réactions classiques des phénols (coloration vert-bleu au test du chlorure ferrique), la propriété de précipiter les alcaloïdes, la gélatine et d'autres protéines.

Les deux catégories de tanins distinguées depuis Freudenberg et Gross, les tanins hydrolysables (gallotanins et ellagitanins) et les tanins condensés, sont d'origines biosynthétiques différentes. On les trouve dans les plantes supérieures mais on n'en trouve pas chez les algues ou les animaux. Il existe des tanins particuliers, ou phlorotanins, qui existent chez les algues brunes et les Diatomées.

Cette définition n'est plus maintenant complètement valide[8] pour plusieurs raisons :

  • on a trouvé des tanins ayant une masse moléculaire très élevée (jusqu'à 20 000 Da) et non hydrosolubles
  • il y a des « ellagitanins non hydrolysables » en raison d'un couplage C-C de leurs résidus polyphénoliques avec l'unité polyol (par exemple, la vescalagine du bois de chêne utilisé en tonnellerie)
  • une nouvelle classe de tanins a été décrite en 1985 formée par des acides hexahydroxydiphéniques (HHDP) et une unité catéchine C-C couplée avec la partie glycosidique. Cette classe de « tanins complexes » ou « flavanoellagitanins » est formée de composés partiellement hydrolysables.

Il est donc clair que l'opposition hydrolysable/non hydrolysable est un critère de classification peu satisfaisant.

Khanbabae et van Ree[8] proposent de répartir les tanins en quatre classes suivant leurs structures chimiques :

  1. Les gallotanins sont des tanins formés d'unités galloyles ou de leurs dérivés meta-depsidiques liées à diverses unités polyol-, flavanol- ou triterpénoïdes
  2. Les ellagitanins sont des tanins formés d'au moins deux unités galloyles C-C couplées entre elles et sans liaison glycosidique avec des unités flavanols (catéchines).
  3. Les tanins complexes sont des tanins formés par une unité gallotanin ou ellagitanin comportant une liaison glycosidique à un flavanol
  4. Les tanins condensés sont des proanthocyanidols comportant des liaisons entre le C-4 d'une unité flavanol et un C-8 (ou C-6) d'une autre flavanol monomère.
Beta-D-Glucose.svg
D-glucose
Les gallotanins ou tanins galliques sont formés autour d'un sucre (glucose ou polyol dérivé du D-glucose) comportant plusieurs liaisons esters avec des acides galliques (ou leurs dérivés) ; les fonctions hydroxy OH des résidus polyoliques sont partiellement ou totalement substitués par des unités galloyles. Les tetra-esters et penta-esters sont les intermédiaires fondamentaux dans la biosynthèse de presque tous les polyphénols hydrolysables naturels. Il peut se constituer des chaînes latérales de plusieurs acides galliques liés selon un mode meta- ou para-depsidique. penta-O-galloyl-D-glucose
penta-O-galloyl-D-glucose, précurseurs de nombreux tanins
Gallic acid.svg
Acide gallique
HHDP.PNG
HHDP
Les ellagitanins ou tanins ellagiques sont formés autour d'un sucre (glucose ou polyol dérivé du D-glucose) comportant plusieurs liaisons esters d'acide hexahydroxydiphénique (HHDP) (ou de ses dérivés DHHDP, acide chébulique). Ils sont produits à partir des gallotanins par couplage oxydatif C-2-C-2' d'au moins deux unités galloyles. Avec plus de 500 composés, les ellagitannins forment le groupe le plus important de tanins. Après hydrolyse des liaisons ester, les acides diphéniques libérés se réarrangent spontanément en acide ellagique stable. Casuarictin.PNG
Casuarictine, tiré de l'arbre australien Casuarina stricta
Catechin structure.svg
(+)-catéchine
Les tanins complexes sont construits par une unité gallotanin ou ellagitanin comportant une liaison à une catéchine. Acutissimin A.png
Acutissime
Flavonoid nu.png numérotation des flavanols Les tanins condensés sont des oligomères ou polymères de flavanols. Ils sont constitués d'unités de flavan-3-ols liées entre elles par des liaisons carbone-carbone de type 4→8 ou 4→6. Ils sont non hydrolysables mais traités à chaud par un acide, ils se dégradent en pigments colorés formés d'anthocyanidols. Procyanidin B3.svg
Procyanidol B-3, dimère catéchol-(4α→8)-catéchol

Étymologie et orthographe[modifier | modifier le code]

Tanin dérive de tan par le suffixe -in*. Le tan est la poudre extraite de l'écorce du chêne qui sert à tanner les peaux. Ce terme de tan est très probablement issu du gaulois *tanno- signifiant « chêne » que l'on peut restituer d'après le breton tann « chêne rouvre » et l'ancien cornique (parlée en Cornouailles jusqu'au XVIIe siècle) tannen « chêne » ou l'ancien irlandais teine « houx »[9].

Le mot peut prendre un « n » simple ou double, tanin ou tannin, mais tous les dérivés s'écrivent avec 2 « n », tannage, tannerie, tanneretc.

On dit plutôt du tanin, en parlant du produit utilisable (poudre) et des tanins lorsqu'on évoque la substance organo-chimique générique, car il existe de très nombreux tanins.

Extraction[modifier | modifier le code]

Les tanins sont solubles dans l'eau sous forme de solutions colloïdales mais leur solubilité diminue lorsque le degré de polymérisation augmente.

L'extraction des tanins[1] est réalisée en général par un mélange d'eau et d'acétone. On élimine ensuite l'acétone par distillation puis les pigments et les lipides par un solvant (comme le dichlorométhane). On extrait de cette solution aqueuse par l'acétate d'éthyle les proanthocyanidols dimères et la plupart des tanins galliques.

Les techniques de chromatographie permettent seules d'obtenir des molécules pures.

Propriétés biologiques[modifier | modifier le code]

Les tanins sont capables de former des complexes avec les macromolécules et particulièrement avec les protéines.
Le collage des vins rouges trop tanniques s'effectue en rajoutant du blanc d'œuf qui en floculant entraîne les particules qui troublent le vin.
Les tanins vacuolaires dans les cellules végétales, en réagissant avec les protéines cytosoliques, expliquent le brunissement des fruits[10].
La cuticule joue un rôle protecteur chez les Arthropodes. Elle est durcie par des tanins qui se combinent avec les scléroprotéines de l'exocuticule. La combinaison avec le collagène de la peau est à l'origine du tannage.
La réaction des tanins des végétaux verts[11] et des vins trop jeunes avec les glycoprotéines de la salive est à l'origine de la sensation d'astringence. La faculté de percevoir l'amertume et l'astringence (sensation induite par les tanins qui se complexent avec les protéines salivaires de type mucine et leur font perdre leurs propriétés lubrifiantes) a probablement été sélectionnée au cours de l'évolution pour avertir les herbivores et les omnivores de l’absorption de ces composés potentiellement toxiques, ces sensations pouvant provoquer un rejet de l'aliment par l'animal (anti-appétent), voire l'arc réflexe du vomissement[12]. Les tanins peuvent en effet avoir une toxicité propre mais ils agissent généralement en interférant avec les protéines, soit celles de l'aliment végétal ce qui diminue alors sa digestibilité, soit celles de la salive, soit encore les enzymes digestives (rappel du rôle des tanins des plantes qui interviennent dans leur défense contre les herbivores et les microbes pathogènes) ou les glycoprotéines membranaires au niveau de la muqueuse intestinale qui peuvent être partiellement inhibées[13].

La complexation[1] peut être réversible quand elle s'effectue par liaison hydrogène et interactions hydrophobes[14]. Les tanins condensés (proanthocyanidols) ont une affinité moindre pour les protéines que les esters polygalliques[10].

La complexation peut devenir irréversible lorsque les tanins par autoxydation donnent des O-quinones qui forment des liaisons covalentes[10].

Distribution[modifier | modifier le code]

Mole[15] (1993) a étudié la distribution des plantes à tanin chez 180 familles des Dicotylédones et 44 familles des Monocotylédones. La majorité des familles de Dicotylédones contiennent des espèces dépourvues de tanin (testé par leur aptitude à précipiter les protéines).

Les familles les plus connues dont toutes les espèces testées contiennent du tanin sont les : Aceraceae, Actinidiaceae, Anarcadiaceae, Bixaceae, Burseraceae, Combretaceae, Dipterocarpaceae, Ericaceae, Grossulariaceae, Myricaceae pour les Dicotylédones et les Najadaceae et Typhaceae pour les Monocotylédones. Pour la famille du chêne, les Fagaceae, 73 % des espèces testées (N= 22) contiennent du tanin. Pour celle des acacias, les Mimosaceae, seul 39 % des espèces testées (N= 28) contiennent du tanin, chez les Solanaceae le taux chute à 6 % et les Compositae à 4 % des espèces. Quelques familles comme les Boraginaceae, Cucurbitaceae, Papaveraceae n'en contiennent aucune.

Plantes à tanin[modifier | modifier le code]

Gravure représentant la coupe et l'écorcage de Pruches (dont l'écorce est particulièrement riche en tanins), ici pour la tannerie de Prattsville, aux États-Unis dans les années 1840, alors qu'elle était la plus grande du monde et en faisait une grande consommation.


  • Thé vert : riche en tanins, ses propriétés sont multiples. Ce sont ces polyphénols antioxydants qui donnent au thé son arôme et son goût amer particulier.

Écorces à tanin[modifier | modifier le code]

  • Acacia mearnsii De Wild. (Mimosaceae), ou acacia noir[16] est un arbre originaire du sud-est de l'Australie qui a été introduit dans toutes les régions tropicales et subtropicales. Il existe de grandes plantations commerciales en Afrique (Kenya, Afrique du Sud, Zimbabwe). L'acacia noir est devenu la principale source mondiale d'écorce à tanin.
L'écorce contient de 30 à 40 % de tanin de haute qualité (en matière sèche). Ce sont des proanthocyanidols (tanins condensés) formés d'une quarantaine de composés, principalement des polymères de (+)-catéchine, (-)-robinetinidol et de (+)-gallocatéchine. Ce tanin sert au tannage de gros objets en cuir ou de semelles de cuir pour les chaussures. Il est aussi utilisé pour la préparation de colles de tanin formaldéhyde pour le contreplaqué ou les bois agglomérés ou stratifiés.

Plantes à tanin médicinales[modifier | modifier le code]

  • Chênes, Quercus spp. : le tanin officinal[1] peut être préparé à partir des galles de Quercus infectoria Olivier, un chêne méditerranéen. La galle est produite par les tissus de l'arbre en réaction à la ponte d'œufs par une petite guêpe cécidogène Cynips (Hyménoptère). Elle est riche en esters galliques du glucose : m-depsides du pentagalloylglucose, pédanculagine, telligrandine etc. et des acides galliques et ellagiques libres. Elle est utilisée (par voie externe) contre certaines maladies inflammatoires de la peau et des muqueuses.
  • Chênes, hêtres : les jeunes feuilles de hêtre, les écorces et les fruits de ces deux types d'arbres, consommés à doses modérées, étaient utilisés pour leurs propriétés médicinales. Leur richesse en tanins, flavonoïdes et mucilages était censée soulager les bronches, les maux de gorge et des troubles digestifs (notamment les parasites intestinaux chez les ruminants). Cet usage médicinal s'est perdu car les tanins leur confèrent une saveur amère et astringente, les rendant immangeables à moins de les faire bouillir à plusieurs eaux. En revanche à hautes doses (à l'exception des faînes doux des hêtres, dépourvus de tanins, comme les glands doux des chênes méditerranéens), les tanins hydrolysables ingérés sont métabolisés par l'organisme en acide gallique et en pyrogallol responsable d'effets rapidement toxiques : constipation, lésions hépatiques et rénales, troubles neurologiques[17].

Boissons tirées de plantes à tanins[modifier | modifier le code]

  • Vin : on trouve deux types de tanins ayant une origine différente. Les tanins condensés viennent du raisin, les ellagitanins viennent du bois de chêne des fûts ou des tanins commerciaux additionnés aux vins, conformément à la législation. Des tanins extraits de la noix de galle, du quebracho, du chêne et du châtaignier sont additionnés pendant la phase de vinification, alors que des tanins extraits des pépins et pellicules de raisin sont ajoutés pendant la phase d'affinage du vin[18].

Utilisations[modifier | modifier le code]

On emploie les tanins pour protéger le cuir, car ils transforment les protéines contenues dans le cuir en produits insolubles résistant à la décomposition organique. La principale utilisation du tanin est le tannage (comme son nom l'indique) des peaux. Les tanins confèrent aux cuirs leurs qualités d'imputrescibilité qui ont fait la richesse de la mégisserie à Mazamet en particulier, mais aussi à Graulhet ou Millau.

Autres utilisations :

  • encres (par réaction avec des sels ferriques) ;
  • teinture d'étoffes ;
  • encollage du papier ou de la soie ;
  • coagulation du caoutchouc ;
  • clarification des vins et des bières ;
  • recherchés également pour leurs propriétés antioxydantes (après couplage avec d'autres chaînes carbonées);
  • développement de résines époxy issues de ressources renouvelables[19].

Pharmacopée[modifier | modifier le code]

Au niveau biochimique, ce sont des composés phénoliques faisant précipiter les protéines. Lorsqu'il s'agit de celles de la salive, la lubrification de la bouche fait alors défaut, expliquant la sensation d'assèchement.

Certains tanins auraient des propriétés antioxydantes, expliquant certains effets bénéfiques du jus de raisin et du vin sur la santé (protection cardio-vasculaire) à doses modérées. Ils stopperaient également le développement des microbes.

Les phénols interviennent dans les caractères organoleptiques du vin (saveur, astringence, dureté), dans les problèmes d’hygiène alimentaire (effet vitaminique P et effet bactéricide) et dans les transformations du vin (traitements et vieillissement). En particulier, ces substances, qui proviennent de la partie solide de la grappe, sont responsables de toutes les différences entre les vins blancs et les vins rouges.

Les tanins du thé ont des effets sur l'assimilation du fer, la rendant moins efficace.

L'acide tannique est utilisé en médecine externe comme astringent antidiarrhéique.

Notes[modifier | modifier le code]

  1. a, b, c et d Bruneton, J., Pharmacognosie - Phytochimie, plantes médicinales, 4e éd., revue et augmentée, Paris, Tec & Doc - Éditions médicales internationales, , 1288 p. (ISBN 978-2-7430-1188-8)
  2. (en) T. Ozcan, A. Akpinar-Bayizit, L. Yilmaz-Ersan et B. Delikanli, « Phenolics in Human Health », International Journal of Chemical Engineering and Applications, Vol. 5, No. 5,‎ , p. 2 (lire en ligne)
  3. a et b « Qu'est-ce que le tanin ? », sur blog.laruedesartisans.com (consulté le 2 avril 2017)
  4. (en) Commission of the European Communities, Biomass for energy, UK Section of the International Solar Energy Society, , p. 73.
  5. (en) J.B. Harborne, Methods in plant biochemistry, Academic Press, , p. 389-419.
  6. « Tanin, Tannin », sur www.cnrtl.fr (consulté le 2 avril 2017)
  7. Pierre Avenas, Henriette Walter, La majestueuse histoire du nom des arbres, Robert Laffont, , p. 204.
  8. a, b et c Karamali Khanbabaee, Teunis van Ree, « Tannins : classification and definition », Nat. Prod. Rep., vol. 18,‎ , p. 641-649 (DOI: 10.1039/b1010611)
  9. CNRTL
  10. a, b et c Les tannins, fiche de Marc-André Selosse, Institut de Systématique, Évolution, Biodiversité du Muséum national d’Histoire naturelle de Paris
  11. À maturité, juste avant la phase de sénescence, les fruits amers deviennent doux car leurs tanins vacuolaires, ont attaqué les protéines cytosoliques à la rupture du tonoplaste.
  12. (en) Georg G. Gross, Richard W. Hemingway, Takashi Yoshida, Plant Polyphenols: Chemistry, Biology, Pharmacology, Ecology, Springer, , p. 877.
  13. Jean-Jacques Macheix, Annie Fleuriet, Christian Jay-Allemand, Les composés phénoliques des végétaux, PPUR presses polytechniques, , p. 88.
  14. Les interactions hydrophobes se produisent par exemple entre électrons π des cycles des tannins et des radicaux hydrophobes des acides aminés. Les interactions hydrophobes (liaison hydrogène) impliquent les groupements hydroxyles des phénols et l’oxygène du lien peptide ou d’amides tertiaires, comme dans la proline)
  15. Simon Mole, « The Systematic Distribution of Tannins in the Leaves of Angiosperms: A Tool for Ecological Studies », Biochemical Systematics and Ecology, vol. 21, no 8,‎ , p. 833-846
  16. Paulos Cornelis Maria Jansen, Dominique Cardon, Colorants et tanins, Fondation PROTA/Backhuys Pub./CTA Wageningen,
  17. François Couplan, Eva Styner, Guide des plantes sauvages comestibles et toxiques, Delachaux et Niestlé, , p. 32-33
  18. Institut français de la vigne et du vin -- Les tannins ou tanins œnologiques, visite du 17 novembre 2012
  19. NOVEL METHOD FOR PRODUCING THERMOSETTING EPOXY RESINS, WO2010136725 (A1) ― 2010-12-02