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Displaying Record for Publication: International Journal of Biological and Chemical Sciences

Entry Type Active Serial

Title International Journal of Biological and Chemical Sciences

Abbreviated Title Int. J. Biol. Chem. Sci.

CODEN IJBCHZ

ISSN 1997-342X

Language of Text English

Summaries In English

History v1 n1 2007+

Publication Notes Avail. from Internet at URL: http://www.ajol.info/index.php/ijbcs

Publisher Name International Formulae Group

Alternate Title(s) IJBCS

Abbreviated Alternate Title(s)

IJBCS

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Available online at http://ajol.info/index.php/ijbcs

Int. J. Biol. Chem. Sci. 7(2): 861-871, April 2013

ISSN 1991-8631

2013 International Formulae Group. All rights reserved. DOI : http://dx.doi.org/10.4314/ijbcs.v7i2.41

Original Paper http://indexmedicus.afro.who.int

Etude comparative des teneurs en polyphnols et en antioxydants totaux dextraits de graines de 44 varits de voandzou

(Vigna subterranea (L.)Verdcourt)

Abel MBAIOGAOU 1, Adama HEMA 1*, Mahama OUDRAOGO 2, Eloi PAL 1, Michel NAITORMBAIDE 3, Yaya MAHAMOUT 4 et Mouhoussine NACRO 1

1 Laboratoire de Chimie Organique et de Physique Appliques, Dpartement de Chimie, UFR-SEA, Universit de Ouagadougou; 03 BP 7021 Ouagadougou 03, Burkina Faso.

2Institut de lEnvironnement et de Recherches Agricoles (INERA), Ouagadougou, Burkina Faso. 3Institut Tchadien de Recherche Agronomique pour le Dveloppement (ITRAD) de Bebedja, Tchad.

4Laboratoire de Recherche sur les Substances Naturelles, Facult des Sciences Exactes et Appliques (F.S.E.A) de l'Universit de NDjamena, Tchad.

*Auteur correspondant; E-mail: hemaadama@yahoo.fr

RESUME

44 varits de Vigna subterranea provenant de lInstitut de lEnvironnement et de Recherches Agricoles, au Burkina Faso et de lInstitut Tchadien de Recherche Agricole pour le Dveloppement au Tchad, ont fait lobjet dune tude comparative de leurs teneurs en polyphnols et en antioxydants totaux. Les teneurs en polyphnols totaux ont t dtermines par la mthode utilisant le ractif du Folin-Ciocalteu et les teneurs en antioxydants ont t values par trois mthodes courantes, simples et disponibles : Trolox Equivalents Antioxidant Capacity (TEAC), 1,1-Diphenyl-1-picrylhydrazyl (DPPH) et Ferric Reducing Antioxidant Power (FRAP). Ltude a montr que les polyphnols, responsables de la couleur des pricarpes contribuent 94% la teneur en antioxydants totaux des extraits tudis. Ainsi, travers les comparaisons effectues, les 17 varits suivantes ont t slectionnes comme tant les plus riches en polyphnols ( 4,536 mg dEAG/g) et en antioxydants totaux ( 10,72 mg dET/g ; FRAP) : KVS350, KVS314, M2, D2, KVS311, M3, KVS109, KVS67, KVS288, KVS153, KVS360, M4, KVS141, M7, KVS225, KVS97, KVS312 (P

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Les lgumineuses du genre Vigna font partie des aliments les plus consomms en Afrique au sud du Sahara (Brink et al., 2006). Connu sous les noms courants voandzou en franais, souma en moor (au Burkina Faso) et oule-nd en ngambaye (au Tchad), le voandzou est la deuxime lgumineuse conomiquement importante aprs le nib [Vigna unguiculata (L.) Walpers] dans les pays au sud du Sahara. Cest une plante qui sadapte bien aux conditions climatiques difficiles (Heller et al., 1997). Les graines sont trs nutritives et les analyses chimiques ont montr qu'elles contiennent 32.72% dacides amins totaux essentiels et 66.10% daminoacides totaux non-essentiels (Minka et al., 2000 ; Mahama et al., 2008 ). Dautres lgumineuses du mme genre sont reconnues renfermer des micronutriments responsables des couleurs observes au niveau des graines. Ces micronutriments, gnralement antioxydants, sont trs abondants dans les fruits et les lgumes et interviennent dans la prvention des cancers, des maladies cardio-vasculaires et dautres maladies dgnratives lies au stress oxydant (Navindra, 2008 ; Yanjun et al., 2008). Dans les pays au sud du Sahara o les lgumineuses du genre Vigna notamment le V. subterranea sont beaucoup consommes, il convient davoir une base de donnes sur leurs teneurs en antioxydants qui informe les consommateurs sur leurs effets bnfiques sur la sant (Liangli et al., 2005). En effet, ces donnes sur leurs teneurs en antioxydants totaux constituent des informations nutritionnelles supplmentaires qui faciliteront une meilleure intgration du voandzou parmi les aliments locaux caractre fonctionnel linstar dautres fruits et lgumes (Liu et al., 2003; Jimaima et al., 2007).

Plusieurs mthodes ont t frquemment utilises pour valuer les activits antioxydantes dans les extraits vgtaux. On peut entre autres citer le DPPH (1,1-diphenyl-1-picrylhydrazyl), lABTS (2,2-azinobis (3-ethylbenzothiazoline-6-sulfonique)), et le FRAP (ferric reducing

antioxidant power). Ces techniques ont montr des rsultats diffrents des chantillons de plante tests travers les laboratoires. Le ractif de Folin-Ciocalteu est utilis pour valuer les teneurs en polyphnols totaux et la mthode du pH-diffrentiel est utilise pour valuer les teneurs en anthocyanes totales.

Lobjectif de la prsente tude tait de dterminer les teneurs en polyphnols et en anthocyanes totaux et destimer les teneurs en antioxydants totaux en utilisant les mthodes de DPPH, ABTS, et FRAP (Stephanie et al., 2009) de 44 varits de voandzou du Burkina Faso et du Tchad. Ces trois mthodes bases sur diffrents mcanismes chimiques ont t choisies pour prendre en compte la large variabilit et de gamme daction des antioxydants individuels des extraits tudis. Le TEAC mesure la capacit des antioxydants piger le radical-cation ( ) (Pellegrini et al., 2003), le DPPH mesure la capacit de pigeage du radical stable commercial ) (Brand-Williams et al., 1995) et le FRAP, une mthode directe qui value le pouvoir rducteur dun chantillon (Benzie et al., 1996).

MATRIEL ET MTHODES Matriel vgtal

Ltude porte sur 30 varits de V. subterranea du Burkina Faso et quatorze varits du Tchad rcoltes en fin octobre. Ces diffrentes varits sont fournies respectivement par INERA de Ouagadougou (Burkina Faso) et ITRAD de Deli (Tchad).

Extraction Les graines des diffrentes varits de

V. subterranea ont t broyes. Ensuite, 3 g de poudre de chaque varit sont extraits avec 15 mL du systme actone-eau-acide actique (70 : 29,5 : 0,5) par macration pendant 24 heures 4 C. Les extraits sont filtrs et les rsidus sont extraits de nouveau deux fois avec 10 mL de solvant pendant 24 heures. Les filtrats sont conservs au rfrigrateur 4 C pour la dtermination des teneurs des

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polyphnols et des antioxydants totaux (Asami et al., 2003).

Ractif de Folin-Ciocalateu Les teneurs en polyphnols totaux des

extraits de voandzou ont t dtermines par la mthode de Folin-Ciocalteu (Nihal et al., 2007). Elle consiste faire ragir 60 L de lchantillon tudi avec 60 L du ractif de Folin (dilu 10 fois). Aprs 8 min, 120 L de carbonate de sodium 7,5% (p/v) y sont ajouts. Aprs 30 min dincubation, labsorbance est lue 765 nm. Les blancs sont prpars pour chaque varit en remplaant le ractif de Folin par de leau distille. Lacide gallique est utilis comme standard (Tableau 1) et les rsultats sont exprims en mg dquivalents dacide gallique (EAG)/g de matriel sec.

pH diffrentiel Les teneurs en anthocyanes totales des

extraits sont estimes par la mthode de pH-diffrentiel utilisant deux systmes tampon : la solution de chlorure de potassium, pH 1,0 (0,025 M) et la solution dactate, pH 4,5 (0,025 M). 100 L de lextrait sont mlangs 200 L des tampons correspondants et labsorbance est lue par rapport au blanc 510 nm et 700 nm 15 minutes plus tard. L'absorbance A a t calcule comme suit :

( ) ( ) 5.4pH7005100.1pH700510 AAAAA = La concentration monomrique en colorants anthocyaniques dans l'extrait est calcule comme la cyanidin-3-glucoside (Sellapan et al., 2002).

=

lFDPMALmg

1000/

o A : absorbance ; PM : poids molculaire ; (449,2); FD : facteur de dilution ; : absorptivit molaire (26900). Les teneurs en anthocyanes totales ont t exprimes en microgrammes de cyanidin-3-glucoside par gramme de matriel sec.

Mthode du TEAC Le radical-cation ABTS est gnr en

mlangeant 1 mL de solution 39,2 mM de

persulfate de potassium K2S2O8 et 5 mL de solution dABTS 7,01 mM, le mlange est conserv labri de la lumire la temprature de 4 0C durant 16 heures, temps ncessaire pour la gnration du radical-cation. La solution bleu-vert obtenue est dilue pour avoir une absorbance de 0,70,5 734 nm. chaque chantillon (50 L) sont ajouts 200 L de solution de ABTS et labsorbance est mesure aprs 10 min 734 nm. Le rsultat est exprim en mg dEquivalents de Trolox (ET) (Tableau 1) (Pellegrini et al., 2003).

Mthode de DPPH Le radical commercial de DPPH est

dissout dans du mthanol une concentration de 0,04 mg/mL et gard 4 C labri de la lumire. chaque chantillon dextrait (50 L) sont ajouts 200 L de solution de DPPH et labsorbance est lue aprs 10 min 517 nm. Les rsultats sont exprims en mg dET (Tableau 1) (Stephanie et al., 2009).

Mthode du FRAP Le ractif de la mthode du FRAP

(TPTZ) est obtenu en mlangeant une solution de TPTZ (10 nM), une solution tampon dactate de sodium (pH3,6) et une solution FeCl3 (20 nM) dans les proportions 1:10:1. chaque chantillon dextrait (20 L) sont ajouts 30 L deau et 200 L de solution de FRAP et labsorbance est mesure aprs 10 min 595 nm. Les rsultats est exprims en mg dET (Tableau 1) (Benzie et al., 1996 ; Proteggente et al., 2002).

tude statistique Ltude statistique a t ralise par le

logiciel statistique GentStat14e Edition au seuil de probabilit de 5%. Toutes les expriences ont t ralises en triple. Les rsultats sont exprims sous la forme moyenne cart type. Les valeurs de p

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Tableau 1 : Etablissement des courbes-talons.

Courbes-talons Standard Equations coefficients de corrlation RFC Acide gallique y = 43,57x + 0,200 R = 0,990 ABTS (TEAC) Trolox y = -23,36x + 0,590 R = 0,999 DPPH Trolox y = -26,99x + 0,636 R = 0,999 FRAP Trolox y = 25,47x + 0,068 R = 1

RESULTATS Il a t systmatiquement dtermin les teneurs en antioxydants, en polyphnols et en anthocyanes totaux de 44 varits de voandzou provenant du Burkina Faso et du Tchad. Ces 44 varits sont caractrises par la couleur jaune-crme, noire pourpre ou bigarre de leur pricarpe. Les diffrences entre les teneurs en antioxydants, en polyphnols et en anthocyanes totaux (Tableau 2) de ces varits de voandzou sont souvent trs larges. Cette variation des teneurs est probablement lie la couleur de ces graines.

Teneurs en antioxydants totaux (TAO) En se basant sur les teneurs en

antioxydants, certaines varits de voandzou prsentent des valeurs trs diffrentes. En effet, les trois mthodes utilises pour dterminer les TAO (DPPH, TEAC et FRAP) rvlent des variations respectives denviron 28 fois, 13 fois et 50 fois. Par la mthode de DPPH (Tableau 2 ; Figure 1), il ressort que les varits KVS416, KVS411, KVS358 ont pratiquement la mme teneur en antioxydants denviron 0,072 mg dET/g de graines sches (les diffrences observes ne sont pas statistiquement significatives). Ces dernires sont moins riches que les varits KVS358, KVS202, KVS415 prsentant une teneur en antioxydants denviron 0,171 mg dET/g de graines sches. Par cette mthode, les plus riches sont les varits M4, KVS312, KVS97 prsentant une teneur denviron 2,039 mg dET/g de graines sches. Il en rsulte donc

que les teneurs en antioxydants varient largement entre 0,072 et 2,039 mg dET/g de graines sches.

Par la mthode de TEAC, il rsulte des diffrences trs significatives (P

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Tableau 2: Teneurs en antioxydants (TAO) (par les mthodes de DPPH, TEAC et FRAP), en polyphnols totaux (TPP) et en anthocyanes totales (TAT) dans les diffrentes varits des graines de V. subterranea.

TAO (mg/g) TPP (mg/g) TAT (mg/g) varits DPPH TEAC FRAP RFC pH-diff. KVS141 1,9210,019uvw 1,9230,003 t 8,5930,021 s 3,7360,051 op 0,0530,001 r KVS109 1,7930,021 t 1,7950,005 r 6,7010,155 n 2,828,045 n 0,0120,0008cdefg KVS61 0,64850,003ij 0,6560,003fgh 1,2150,008 de 0,4050,008 de 0,0170,0004hijk KVS416 0,0710,005 a 0,4110,016 d 0,4420,015 a 0,1250,014abc 0,0040,0005 a KVS407 0,5950,018 hi 0,6670,008gh 0,9380,030 cd 0,2720,006bcd 0,0150,0009efghij KVS350 1,5810,009 r 1,4740,016 op 5,1010,090 l 1,860,072 k 0,1610,004 t KVS225 1,9060,002 w 1,8420,007rs 10,7270,043 v 4,4060,055 q 0,0340,001 no KVS311 1,6770,010 s 1,630,026 q 6,0270,184 m 2,510,067 m 0,0110,0005bcdef KVS314 1,4020,013 o 1,4040,011mn 5,0180,014 l 2,2840,021 l 0,020,0009klm KVS358 0,130,023abc 0,3130,006bc 0,370,007 a 0,0520,006 a 0,0150,0003efghij KVS32 1,430,009 op 1,6770,035 q 4,2760,0075jk 1,5540,072 j 0,0410,0014pq KVS415 0,1710,015 c 0,370,025 cd 0,4190,009 a 0,1020,013ab 0,0070,0001abc KVS120 1,2620,011 n 1,2270,015 l 3,1480,042 i 1,0680,001 h 0,030,0007 n KVS360 1,8360,007 tu 1,8670,005st 9,2330,219 t 3,5950,006 o 0,0340,0008 no KVS128 0,4750,002ef 0,5860,009 e 0,8550,017 c 0,1560,015abc 0,0060,0007 a KVS199 0,4090,004 d 0,3740,012 cd 0,5200,016ab 0,1540,002abc 0,0180,0005ijkl KVS97 2,0380,002 x 2,2420,010 w 8,440,010rs 4,5330,128 q 0,3310,0023 v KVS153 1,9030,016vw 2,1070,006 v 7,4080,081pq 2,9970,051 n 0,010,0009bcde KVS288 1,8830,016uvw 2,0530,021uv 6,9290,101 no 2,9640,014 n 0,030,000008 n KVS351 0,4220,020 de 0,6330,015efg 1,0240,025 cd 0,3160,008 cd 0,0080,0002abc KVS210 0,580,035 h 0,7060,006 hi 1,1480,012cde 0,4050,013 de 0,0170,0008ghijk KVS312 2,0060,021 x 2,2390,002 w 8,4660,013rs 4,5360,089 q 0,030,0002 n KVS67 1,8390,006tuv 2,0380,004 u 7,2230,092 op 2,8760,027 n 0,0120,0007cdef M1 1,420,003 op 1,6630,005 q 3,1970,031 i 1,1010,024 hi 0,0370,0012 op KVS41 0,8510,009 kl 1,0420,031 k 1,7150,047fg 0,670,006fg 0,0420,0009 q KVS408 1,2080,009 n 1,3690,011 m 3,0430,088 i 1,1830,009 hi 0,0080,0006abc KVS411 0,0930,004ab 0,170,011 a 0,2130,010 a 0,0460,004 a 0,0070,0005ab M4 1,9910,009 x 2,3080,002 x 8,1540,085 r 3,6730,089 o 0,2810,0015 u KVS202 0,1420,020bc 0,2530,010 b 0,3790,013 a 0,1930,006abc 0,0050,0002 a KVS410 0,9180,012 m 1,0350,020 k 1,7720,025 g 0,5990,006ef 0,0240,0006 m KVS310 0,4970,030fg 0,6010,017ef 0,8370,009bc 0,2850,005bcd 0,0220,0020 lm KVS414 0,5560,014gh 0,6340,008efg 0,9440,023 cd 0,2780,003bcd 0,0090,0006abcd D2 1,4890,011pq 2,0130,012 u 7,6160,084 q 2,3860,054 lm 0,0160,0002fghijk D7 0,8020,0004 k 0,8320,010 j 3,3480,026 i 0,8290,023 g 0,0140,0016efghi D4 0,6710,003 j 0,4140,004 d 1,4490,002ef 0,2860,013bcd 0,0240,0003 m D6 1,2540,003 n 1,3690,001 m 4,0930,025 j 1,3040,035 i 0,0170,0007ghijk D1 0,8930,024 lm 0,7440,012 i 2,1330,013 h 0,5590,006ef 0,0360,0003 o D3 1,2290,013 n 1,4590,009 no 4,5270,036 k 1,5980,009 j 0,1390,0005 s D5 0,8650,007klm 0,8650,002 j 1,9980,035gh 0,60,009ef 0,0190,0002jkl M7 1,650,001 s 2,3260,003 x 9,7210,079 u 3,9130,083 op 0,030,0009 n M2 1,5480,001 r 2,0710,009uv 6,9740,017 no 2,3810,002 lm 0,0330,00008 no M3 1,540,0004qr 2,0080,010 u 7,7040,036 q 2,5380,046 m 0,0340,0004 no M5 1,2350,006 n 1,5320,006 p 4,5460,037 k 1,2980,046 i 0,0130,0001defgh

Les rsultats des teneurs en polyphnols, anthocyanes totaux et des activits antioxydantes (par les mthodes de DPPH, TEAC et FRAP) sont exprims sous la forme moyenne cart-type. Les comparaisons multiples entre les varits sont effectues par le multivariate analysis de Genstat version 14. Diffrentes lettres dune colonne indiquent une diffrence significative (P

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Tableau 3: Corrlation(R) entre les diffrentes mthodes

TEAC DPPH FRAP RFC DPPH 0,964 FRAP 0,939 0,934 RFC 0,917 0,923 0,973

pH-diff. 0,404 0,417 0,364 0,443

Teneurs en polyphnols totaux (TPP) Ces trois mthodes utilises pour

valuer les teneurs en antioxydants tendent toutes montrer quun certain nombre de varits sont homognes du point de vue de leur teneur en antioxydants tandis que les autres rvlent des diffrences statistiquement significatives (PVigna unguiculata (nib) >Lens culinaris (lentille) >Phaseolus vulgaris ssp.>Vigna radiata> dont les TAO correspondantes sont respectivement : 2,85 ; 2,05 ; 1,62 ; 1,22 ; 0,95 et 0,87 mg dET/g de graines sches (Bente et al., 2002). Les varits KVS411, KVS358, KVS202, KVS415, KVS199, KVS416 possdant une TAO moyenne de 0,214 mg dET/g de graines sches sont inferieures ces graines de la mme famille. Cependant, les varits KVS141, KVS109, KVS225, KVS311, KVS360, KVS97, KVS153, KVS288, KVS312, KVS67, M4, D2, M7, M2 et M3 possdent des TAO plus leves (> 6 mg dET/g de graines sches) que celle de Vicia faba/faba vulgaris (4,65 mg dET/g) comparable aux varits KVS350, KVS314 et KVS32 (environ 5 mg dET/g).

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Figure 1: Histogramme comparatif des TAO des diffrentes varits des graines de V. subterranea (DPPH).

Figure 2: Histogramme comparatif des TAO des diffrentes varits des graines de V. subterranea (TEAC).

Figure 3: Histogramme comparatif des TAO des diffrentes varits des graines de V. subterranea (FRAP).

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Figure 4: Histogramme des rsultats de mesure TPP dans les diffrentes varits des graines de V. subterranea.

Figure 5: Histogramme des rsultats de mesure des TAT des diffrentes varits des graines de V. subterranea.

La couleur du pricarpe des varits de V. subterranea explique certainement en partie les diffrences observes entre ces voandzou tudies. Il est connu que les polyphnols sont responsables travers des phnomnes de copigmentation intra- ou intermolculaire (Wigand et al., 1992 ; Leland et al., 2006), de la diversit de couleurs observes (rouge, bleu, mauve, pourpre, etc.) au niveau des feuilles, racines, tiges, corces, fruits et fleurs des plantes

(Kouda-Bonafos et al., 1994 ; Eloi et al., 1997). De plus, ils sont presquentirement responsables des activits antioxydantes des extraits botaniques (Ou et al., 2005 ;Wojdylo et al., 2007) ; ceci a t confirm dans cette tude travers les bons coefficients de corrlation (r~0,94) observs entre les TPP et les TAO (Tableau 3). En effet, il a t mis en vidence que les polyphnols contribuent prs de 94% aux teneurs en antioxydants. Cest ce qui explique que les varits de V.

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subterranea les plus colores surtout en rouge, noir ou plus ou moins bigarres, prsentent les TAO les plus leves. Un sous-groupe de polyphnols bien connu est celui des anthocyanes caractrises par leur couleur rouge en milieu acide et bleu en milieu basique (Eloi, 1998), illustrent leffet de la couleur du pricarpe sur les teneurs en polyphnols et par consquent sur les teneurs en antioxydants totaux. Parmi les 44 varits tudies, il y a seulement les quatre varits D3, KVS350, M4 et KVS97 dont les teneurs en TAT sont respectivement apprciables : 0,139 ; 0,161 ; 0,281 et 0,331 mg/g de graines sches. Excepte D3, ces quatre varits font partie des 17 varits possdant un minimum de TAO de 5 mg dET/g de graines sches. Ceci montre que la couleur elle seule ne saurait expliquer la TAO dun extrait botanique qui est en ralit un mlange trs complexe (de divers composs) (Dejian et al., 2005) du fait que les systmes de solvant dextraction ne sont pas toujours spcifiques ; ce qui est un facteur de sous- ou de surestimation dans les dosages.

Ainsi, ltude mene sur les quarante quatre (44) varits de graines de V. subterranea a permis didentifier KVS350, KVS314, M2, D2, KVS311, M3, KVS109, KVS67, KVS288, KVS153, KVS360, M4, KVS141, M7, KVS225, KVS97, KVS312 prsentant une teneur en antioxydants totaux minimum de 6 mg dET/g de graines sches par la mthode FRAP. Cette mthode et les deux autres (DPPH, TEAC), convergent montrer que le coefficient de corrlation entre la teneur des extraits des graines de V. subterranea en polyphnols et lactivit antioxydante est fortement significatif (environ R = 0,94) ; ce qui indique que 94% de la capacit antioxydante de ces extraits est due la contribution des composs phnoliques. Ces varits sus-cites possdent des teneurs en polyphnols totaux comparables celles de sept varits de sorgho blancs du Sngal (Khady, 2010).

La teneur en anthocyanes totales est trs faible pour la majorit des varits tudies, cette teneur tant lie la couleur du

pricarpe ; certaines tant plus colores que dautres. Ainsi les quatre varits qui se distinguent par la couleur pourpre ou noire de leur pricarpe prsentent les plus fortes teneurs en anthocyanes ; ce sont : D3, KVS350, M4 et KVS97.

Les graines de voandzou ne sont plus seulement perues comme une source protino-nergtique mais aussi comme une source de substances phytochimiques secondaires dites antioxydants et possdant des effets bnfiques sur la sant des consommateurs. Dans les pays au sud du Sahara, ces lgumineuses peuvent donc entrer dans la formulation daliments locaux fonctionnels pour la prvention des maladies lies au stress oxydant.

REMERCIEMENTS Les auteurs remercient lUniversit de

Ouagadougou, le CNRST/INERA (Burkina Faso) et lITRAD (Tchad) pour tous les efforts consentis dans la ralisation de cette tude. Ils remercient par ailleurs The MCKNIGHT Foundation" pour le financement de ce travail.

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