Éco-extraction de composés bioactifs à partir de marcs de fruits rouges & étude de leur impact sur l'homéostasie intestinale.

Discipline

Biologie Chimie Santé mention Chimie des substances naturelles

Classification

Chimie, minéralogie, cristallographie

Mots-clés libres

Marcs de fruit rouges, Extraction assistée par enzyme et ultrasons, Polyphénols, Activité antioxydante, Huile, Activité prébiotique

Mots-clés

Fruits rouges,

Polyphénols,

Antioxydants,

Prébiotiques

Depuis 2010, 100 millions de tonnes de fruits rouges sont produits chaque année dans le monde. 20% de déchets résultent de leur 1ère transformation industrielle, comprenant les graines et les peaux, appelés marcs. L’épandage et l’alimentation animale constituent leurs principales voies de valorisation, alors qu’ils peuvent être une source potentielle de composés bioactifs hydrophiles (fibres, protéines, polyphénols, oligo-éléments) et lipophiles (acides gras polyinsaturés, phytostérols, tocols). Par conséquent, il devient intéressant de concevoir des procédés d’extraction simultanée de l’ensemble de ces biomolécules pour exploiter pleinement les activités biologiques qui leurs sont associées.Le travail de cette thèse s'est fixé deux objectifs majeurs. Tout d'abord, développer un procédé d'éco-extraction innovant, combinant l’utilisation d’enzymes et d’ultrasons pour extraire, simultanément et en milieu aqueux, les composés hydrophiles et lipophiles des marcs de fruits rouges. Ensuite, évaluer in vitro les propriétés prébiotiques des extraits obtenus.Les différents travaux de la thèse se sont articulés autour de quatre phases successives : (i) la caractérisation chimique des marcs de framboise, de fraise, de mûre et de cassis, (ii) le développement du ou des procédé(s) d’éco-extraction, (iii) la caractérisation chimique globale des « éco-extraits » obtenus et (iv) l’évaluation in vitro de leur activité prébiotique potentielle.Le développement du procédé d’éco-extraction des composés d’intérêt à partir des quatre marcs de fruits s’est déroulé en trois étapes. Tout d'abord, trois enzymes (un mélange de glycohydrolases, une protéase acide et une protéase alcaline) ont été testées seules ou combinées séquentiellement. Ensuite, les systèmes enzymatiques sélectionnés ont été associés à des ultrasons, soit simultanément (enzyme + ultrasons) soit de manière séquentielle (enzyme → ultrasons ou ultrasons → enzyme). Le choix des systèmes enzymatiques et de leurs combinaisons avec les ultrasons s'est basé sur leur efficacité, leur facilité d'utilisation et leur caractère novateur par rapport aux travaux existants. Enfin, les combinaisons retenues ont été optimisées à l'aide d'un plan d'expérience (Definitive Screening Design) en ajustant six paramètres comprenant chacun trois niveaux : amplitude des ultrasons, pH, ratio enzyme/substrat, ratio solide/liquide, durée et température.La combinaison simultanée « protéase alcaline-ultrasons » a été retenue et optimisée pour les marcs de framboise, de fraise et de mûre. Elle a permis d’extraire, dans un solvant aqueux et en une seule étape, la totalité de leurs composés phénoliques, ayant préservé 75% de leur capacité antioxydante, ainsi que 75% de l’huile présente dans ces marcs. Concernant le marc de cassis, la combinaison simultanée « protéase acide-ultrasons » optimisée a permis l’extraction de 75% des polyphénols totaux (dont la totalité des anthocyanes), ainsi que 50% de l’huile.Les extraits obtenus ont également démontré des propriétés prébiotiques, favorisant la croissance de bactéries probiotiques (Lactobacillus plantarum 299v, Lactobacillus rhamnosus), les positionnant comme des candidats potentiels pour l'industrie nutraceutique. Ils pourraient être intégrés dans des compléments alimentaires visant à maintenir ou rétablir l'équilibre du microbiote intestinal.