Bioraffinage des drêches de tomates : procédés d'obtention de molécules d'intérêts biologiques et d'agromatériaux - TEL - Thèses en ligne
Thèse Année : 2022

Biorefining of tomato pomace : processes for obtaining molecules of biological interest and agromaterials

Bioraffinage des drêches de tomates : procédés d'obtention de molécules d'intérêts biologiques et d'agromatériaux

Aya Jamaleddine
  • Fonction : Auteur
  • PersonId : 1296473
  • IdRef : 268788081

Résumé

Nowadays the use of natural resources represents an opportunity to design safer formulations for the environment and human health. In a context of sustainable development, it is necessary to identify new sources of raw materials, such as tomato pomace, a co-product of the food industry consisting of tomato skins, fibers and seeds. Green processes were implemented to recover secondary metabolites and separate biopolymers. The pomace were brought into contact with biosourced solvents selected for their biocompatibility (organic solvents, natural deep eutectic solvents) or with supercritical CO2. The compositions of the extracts were analyzed by spectrophotometry and by HPLC-DAD, for the detection of phenolic acids, carotenoids, flavanones, flavones, flavanols, flavonols and tanins. - The fractions obtained with ethanol and with the ethanol: water mixture were particularly rich in polyphenols and flavonoids, which conferred antioxidant properties (70-71% of inhibition), anti-diabetic activities (anti α-amylase and anti α-glucosidase with IC50 = 5-6 μg/mL) as well as anti-viral properties against Zika. - The fraction obtained by supercritical CO2 rich in lycopene also led to high antioxidant properties (64% of inhibition) and to the best level of cytotoxic activity against HCT 116 cancer cell line (64.5% of inhibition). - We observed that the chemical pre-treatment enriched "ethyl acetate" extract in carotenoids, to limit the inflammatory process towards 15-lipoxygenase enzymes. - As for the enzymatic pre-treatment, it improves the antioxidant properties of this same fraction and is favorable to the cytotoxic activity of the ethanolic fraction. 4 - The fractionation of polar and apolar molecules did not improve the therapeutic properties, showing the synergy of molecules. - Extraction and formulation stages were coupled using natural deep eutectic solvents (NaDES) for the preparation of cosmetic formulations with film-forming properties, including the various bioactive molecules detected. Finally, for the recovery of residual biopolymers, thermopressing conditions were selected for the design of a biosourced material without the addition of a binder. The study of the mechanical properties and the analysis of the volatile organic compounds (VOC) emitted by the materials helped to define a field of applications. Thermoplastic composite materials including variable percentages of pomace were also prepared by hot melting. Thus, the work carried out shows the feasibility of a biorefinery from tomato pomace to obtain several ecodesigned products.
La mise au point de formulations alternatives plus sûres utilisant des matières premières renouvelables correspond aujourd’hui à une demande sociétale forte, pour une meilleure prise en compte des impacts environnementaux et sanitaires. Dans un contexte de développement durable, il est nécessaire d’identifier de nouveaux gisements de matières premières telles que les drêches de tomates, un coproduit de l’industrie agro-alimentaire constitué de peaux, de fibres et de pépins de tomates. Riches en métabolites secondaires et en biopolymères, leur valorisation par des procédés verts a été mise en oeuvre. Les drêches ont été mises en contact avec des solvants biosourcés sélectionnés pour leur biocompatibilité (éthanol, acétate d’éthyle, mélanges éthanol: eau, mélanges éthanol: acétate d’éthyle et solvants naturels eutectiques profonds) ainsi qu’avec le CO2 à l’état supercritique. Les compositions des extraits ont été analysées par spectrophotométrie et par HPLC-DAD, ce qui a permis de détecter des acides phénoliques, des caroténoïdes, des flavanones, des flavones, des flavanols, des flavonols et des tanins. - Les fractions obtenues avec l’éthanol et avec le mélange éthanol: eau sont particulièrement riches en polyphénols et en flavonoïdes, ce qui leur confère des propriétés anti-oxydantes (70-71% d’inhibition), des activités antidiabétiques (anti -amylase et anti -glucosidase avec IC50 = 5-6 g/mL) ainsi que des propriétés antivirales contre Zika. - La fraction obtenue par le CO2 supercritique, riche notamment en lycopène, conduit également à des propriétés anti-oxydantes élevées (64% d’inhibition) et au meilleur niveau d’activité cytotoxique contre la lignée cancéreuse HCT 116 (64,5% d’inhibition). - Nous avons observé que le prétraitement chimique permet d’enrichir l’extrait « acétate d’éthyle » en caroténoïdes, ce qui est bénéfique pour limiter le processus inflammatoire visˇà vis de l’enzyme 15-lipoxygenase. - Quant au prétraitement enzymatique, il améliore les propriétés anti-oxydantes de cette même fraction et est favorable à l’activité cytotoxique de la fraction éthanolique. - Le fractionnement des molécules polaires et apolaires ne s’est pas avéré favorable aux propriétés thérapeutiques évaluées, ce qui indique l’intérêt de conserver les fractions dans leur intégralité. - Le couplage réalisé entre les étapes d’extraction et de formulation, à l’aide de solvants naturels eutectiques profonds s’inscrit clairement dans une démarche d’écoconception pour la préparation de formulations cosmétiques aux propriétés filmogènes, incluant les différentes molécules bioactives détectées. 3 Enfin, pour la valorisation des biopolymères résiduels, des conditions de thermopressage ont été définies pour la conception d’un matériau biosourcé, sans ajout de liant. L’étude des propriétés mécaniques et l’analyse par GC-MS des composés organiques volatils (COV) émis par le matériau obtenu permettent de définir un champ d’applications. Des matériaux composites thermoplastiques incluant des pourcentages variables de drêches ont également été préparés par fusion à chaud. Ainsi, le travail réalisé montre la faisabilité et l’intérêt d’une bioraffinerie utilisant les drêches de tomates pour l’obtention de plusieurs produits écoconçus.
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Dates et versions

tel-04248254 , version 1 (18-10-2023)

Identifiants

  • HAL Id : tel-04248254 , version 1

Citer

Aya Jamaleddine. Bioraffinage des drêches de tomates : procédés d'obtention de molécules d'intérêts biologiques et d'agromatériaux. Autre. Institut National Polytechnique de Toulouse - INPT, 2022. Français. ⟨NNT : 2022INPT0090⟩. ⟨tel-04248254⟩
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