Valorisation de co-produits vinicoles par des méthodes d'extraction physique (fluides supercritiques et microondes) : caractérisation et impact du processus d'extraction sur la qualité des extraits

Valorization of wine co-products through physical extraction methods (supercritical fluids and microwaves) : characterization and impact of the extraction process on the quality of the extracts

• Auteur / Autrice : Gayane Hayrapetyan
• Direction : Ali Assifaoui, Karen Trchounian
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biotechnologies agro-alimentaires
• Date : Soutenance le 07/12/2023
• Etablissement(s) : Bourgogne Franche-Comté en cotutelle avec Université d'État d'Erevan (Erevan, Arménie)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Environnements, Santé (Dijon ; Besançon ; 2012-....)
• Partenaire(s) de recherche : Etablissement de préparation : Université de Bourgogne (1970-2024)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Génie de Procédés Microbiologiques et Alimentaires (Dijon)
• Jury : Président / Présidente : Camille Loupiac
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Guéba Agoda-Tandjawa, Anna Poladyan
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Astghik Pepoyan, Stéphane Desobry

Mots clés

Mots clés contrôlés

Micro-ondes

Dioxyde de carbone supercritique

Polyphénols

Protéines

Compostage

Méthanisation

Huile de pépins de raisin

Chimie verte

Pectine

Mots clés libres

Pectine

Co-Produits

Chimie verte

Vin

Sfe

L'huile de pépins de raisin

Pectin

By-Products

Green chemistry

Wine

Sfe

Grape seed oil

Résumé

Actuellement, le champ de valorisation des coproduits générés par la vinification reste limité à la distillation, à la méthanisation et au compostage. Certains composés (oligogalacturonides, pectines, protéines, polyphénols) présents dans ces coproduits du vin sont aujourd’hui inexploités. Le marc de raisin est un précieux sous-produit de l'industrie vinicole dont la valorisation peut contribuer à la fois à la durabilité économique et environnementale en réduisant les déchets et en créant des sources de revenus supplémentaires pour les vignobles. Cette thèse, nous nous sommes intéressés à l’extraction, à partir du marc de raisin, de quatre famille de molécules d’intérêts telles que les huiles, les polyphénols, les pectines et les protéines en utilisant des techniques respectant l’environnement (chimie verte). Ainsi, nous avons utilisé essentiellement deux techniques : le dioxyde de carbone supercritique (SC-CO2) et les micro-ondes. Plusieurs paramètres ont été étudié (température, pression, …). L’extraction séquentielle avec SC-CO2 a permis à partir du même échantillon d’extraire les quatre familles de molécules. La qualité et la quantité (rendement) de ces molécules a été étudié par différentes méthodes physicochimiques et biochimiques. L’utilisation de co-solvant (eau et/ou éthanol) permet d’être sélectif dans l’extraction de molécule. Ainsi, nous avons montré que les pectines ne peuvent être extraites qu’en présence d’eau comme co-solvant. Ce processus a extrait avec succès de l'huile de pépins de raisin de haute qualité (7-11.5 % en poids), des composés phénoliques et des isolats de poids moléculaire élevé (449-487 kDa), y compris des substances pectiques à faible degré de methylation (%DE=23%). De plus, une quantité non négligeable de protéine a été observé dans ces isolats. L’utilisation des microondes a permis de montrer l’importance du solvent (nature, pH) et du temps d’extraction sur la qualité et la quantité des substances pectiques.

Over the decades, the utilization of grape pomace has been limited to alcohol production, methanization, and composting. Grape pomace is a valuable by-product of the winemaking industry, and could be considered as a potential source of oil, oligogalacturonides, pectin, and phenolic compounds. Its utilization may contribute to both economic and environmental sustainability by reducing waste and creating additional revenue streams for the grape industry.This thesis focuses on the extraction of four families of molecules of interest, including oils, polyphenols, pectins, and proteins, while employing environmentally friendly techniques (green chemistry), namely supercritical carbon dioxide (SC-CO2) and microwave-assisted extractions (MAE). Various parameters were studied, including temperature and pressure.Sequential extraction with SC-CO2 enabled the extraction of four families of molecules (oil, pectin, phenolic compounds, and protein) from grape pomace. The quality and quantity (yield) of these molecules were analyzed using various physicochemical and biochemical methods. The use of co-solvents (water and/or ethanol) allowed selective extraction of molecules. For example, we demonstrated that pectins could only be extracted in the presence of water as a co-solvent.Furthermore, the process successfully extracted high-quality grape seed oil (7-11.5 % w/w), phenolic compounds, and high-molecular-weight isolates (449-487 kDa), including low methoxyl pectic substances (DE=23 %). Additionally, a significant quantity of protein was observed in these isolates. The use of microwaves highlighted the importance of the solvent (type, pH) and extraction time on the quality and quantity of pectic substances.