Valorisation du marc de pomme

Exploration de nouveaux solvants "verts"

Les résidus de transformation des industries agro-alimentaires génèrent des co-produits qui peuvent être sources de molécules à haute valeur ajoutée. Dans le souci de développer des procédés d'extraction ayant un faible impact sur l'environnement et permettre d'exploiter au maximum cette biomasse pour tendre vers le zéro déchet, une démarche de bioraffinage est engagée par l'exploration de nouveaux solvants "verts". Ces solvants appelés solvants eutectiques naturels (Deep eutectic solvents: DES, Natural Deep Eutectic Solvents: NADES)  sont constitués de molécules donneuses (HBD) et accepteuses (HBA) de liaison hydrogène qui fondent à des températures plus basses lorsqu'elles sont associées que lorsqu'elles sont seules pour former des liquides à température ambiante. Les molécules impliquées sont naturelles, de faible coût, renouvelables, non-toxiques, recyclables et biodégradables.

Différents NADES ont été testées au laboratoire, dans l'unité BIA à Nantes, pour revisiter l'extraction du gélifiant alimentaire, la pectine, à partir de marc de pomme à cidre. La pectine est classiquement obtenue en industrie par extraction avec un acide minéral dilué à chaud.

Une extraction moins polluante et un isolement de molécules valorisables dans d'autres applications

Outre, la recherche d'une extraction moins polluante, l'objectif était de conserver la capacité du résidu d'extraction à être source d'autres molécules valorisables, ce qui est impossible avec le résidu d’extraction industriel. Dans la très large gamme de NADES possibles, des solvants basés sur le chlorure de choline ou le carbonate de potassium comme HBA et sur l'urée, l'acide lactique, l'acide oxalique ou le glycérol comme HBD ont été testés. Utilisés en prétraitement à faible température et sur un temps court, ces solvants ont remarquablement facilité l'extraction de la pectine à l'eau chaude, donnant accès à des molécules de caractéristiques chimiques et physicochimiques comparables à celles issues d'une extraction classique. En séquence, ces prétraitements permettent l'accès à des sous-populations de pectine se distinguant par leur composition chimique avec un rendement global supérieur à la méthode d'extraction classique.

L'analyse des résidus d'extraction montre que ceux-ci restent exploitables pour l'isolement d'hémicelluloses et de cellulose valorisables dans d'autres applications.

Des prolongements à ces travaux viseront l’étude des métabolites extraits dans les NADES et à étendre la sélection de solvants eutectiques pour accéder de façon séquentielle à d'autres familles de molécules à partir de marcs et de drèches issus de la transformation de fruits et légumes.

Partenaires : Ces travaux ont été réalisés par l'unité BIA, dans le cadre du programme de l'UMT Nova²Cidre porté par l'Institut Français des Productions Cidricoles.

Financement : Mingrui Chen a bénéficié d'une de bourse de thèse du gouvernement chinois.

Publications associées :

• Chen, M., & Lahaye, M. (2021). Natural deep eutectic solvents pretreatment as an aid for pectin extraction from apple pomace. Food Hydrocolloids, 115. https://doi.org/10.1016/j.foodhyd.2021.106601.
• Chen, M., Falourd, X., & Lahaye, M. (2021). Sequential natural deep eutectic solvent pretreatments of apple pomace: A novel way to promote water extraction of pectin and to tailor its main structural domains. Carbohydrate Polymers, 266. https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2021.118113.