Recherche Avancée

Thèse soutenue

Intensification du procédé d’extraction, de purification et de fonctionnalisation des acides caféoylquiniques à partir de coproduits de la culture de l’endive

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Auteur / Autrice : Étienne Diemer
Direction : Nabil Grimi, Morad Chadni
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Génie des Procédés et Chimie : Transformations intégrées de la matière renouvelable (EA-4297)
Date : Soutenance le 30/09/2024
Etablissement(s) : Compiègne
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences pour l'ingénieur (Compiègne)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Transformation Intégrée de la Matière Renouvelable / TIMR

Résumé

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La racine forcée d’endive est un coproduit de la culture de l’endive, produit caractéristique du Nord de la France, de la Belgique et des Pays-Bas. Actuellement sous utilisé en méthanisation ou en alimentation animale, ce coproduit contient pourtant des molécules d’intérêts à haute valeur ajoutée : les acides caféoylquiniques. Ces molécules possèdent des activités antioxydantes, anti-inflammatoires et permettent de limiter les maladies du désordre métabolique. Ce travail de thèse vise à intensifier le prétraitement, l’extraction, la purification et la fonctionnalisation des acides caféoylquiniques à partir des racines forcées pour développer de nouvelles molécules bioactives biosourcées potentiellement intéressantes pour le secteur cosmétique et nutraceutique. Une dernière partie de la thèse porte sur l’étude technico-économique du procédé pour estimer sa rentabilité économique en fonction du secteur d’application visé. La première partie porte sur l’effet des prétraitements conventionnels (découpe et séchage) ainsi que l’effet d’un prétraitement électrique par champs électriques pulsés sur les teneurs en acides caféoylquiniques dans la biomasse. L’effet de l’ajout d’une solution antioxydante lors de l’extraction est également étudié. Dans un deuxième temps, une optimisation de l’extraction est réalisée à partir de biomasse sèche et fraiche. L’influence de facteurs tels que la température, le ratio solide/liquide, ainsi que la nature du solvant a été étudiée. De plus, des cinétiques d’extraction ont été tracées pour étudier les paramètres cinétiques à l’aide d’un modèle empirique. La pureté de l’extrait obtenu étant faible, des étapes de purification sont donc nécessaires. Par la suite, les travaux se sont portés sur la purification de l’extrait brut à l’aide de résines macroporeuses ainsi que par extraction liquide/liquide. Pour la purification par résine, un screening de résines est réalisé suivi d’une optimisation des conditions opératoires de purification avec la résine choisie. Des modélisations des phénomènes d’adsorption sont réalisées pour déterminer les étapes limitantes ainsi que la capacité maximale d’adsorption. Pour l’extraction liquide/liquide, un screening de solvants verts est effectué à partir d’un milieu aqueux et hydro-éthanolique puis une optimisation des conditions opératoires avec le meilleur solvant est réalisée. La pénultième partie de la thèse cherche à fonctionnaliser par estérification les acides caféoylquiniques à partir d’une solution modèle puis d’un extrait réel. Les conditions d’estérification sont optimisées pour augmenter la vitesse de réaction ainsi que le taux de conversion. Des esters avec différentes longueurs de chaine sont obtenus et l’activité antioxydante ainsi que les propriétés anti-UV sont étudiées. La fonctionnalisation est par la suite effectuée sur un extrait réel. Une étude technico-économique conclut la thèse permettant d’ouvrir sur des perspectives quant aux conditions nécessaires à l’industrialisation du procédé de valorisation des racines forcées d’endive.