Études et développement de solvants eutectiques profonds pour l'extraction de métabolites d'algues à visée cosmétique

Studies and development of deep eutectic solvents for the extraction of seaweed metabolites for cosmetic purposes

• Auteur / Autrice : Lucie Percevault
• Direction : Ludovic Paquin
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie moléculaire et macromoléculaire
• Date : Soutenance le 02/12/2020
• Etablissement(s) : Rennes 1
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Matière, Molécules Matériaux et Géosciences (Le Mans)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut des Sciences Chimiques de Rennes

Mots clés

Mots clés contrôlés

Polyphénols végétaux

Antioxydants

Produits de la mer -- Métabolites

Solvants

Eutectiques

Mots clés libres

Solvant eutectique profond

Métabolites d’algues

Extraction

Antioxydant

Polyphénols

Physico-Chimie

Deep eutectic solvent

Seaweed metabolites

Extraction

Antioxidant

Polyphenols

Physicochemistry

Résumé

Dans ce travail, nous développerons l’utilisation de solvants eutectiques profonds (DES) pour l’hydrolyse des polysaccharides et l’extraction de métabolites de macroalgues. Nos cibles privilégiées seront les polyphénols, les caroténoïdes ou encore les chlorophylles présentant un pouvoir antioxydant intéressant en cosmétique. L’objectif de ces travaux est de caractériser les DES et d’extraire des métabolites d’algues avec ces solvants pour qu’ils soient formulés en cosmétique. Les DES sont composés de deux ou trois constituants pouvant s’associer via des liaisons hydrogènes. Ils ont la particularité de former un eutectique leur donnant un point de fusion plus bas que leurs composants seuls. De nombreux constituants peuvent jouer le rôle d’accepteur et de donneur de liaison hydrogène dans les DES comme les alcools, les sucres, les acides organiques, les acides aminés ou encore les ammoniums quaternaires. Dans ce manuscrit, nous aborderons la caractérisation physico-chimique de ces solvants (teneur en eau, miscibilité, pH, viscosité, conductivité, polarité…). Une étude de l’impact de la dilution dans l’eau sera également effectuée. Une partie de ces travaux sera consacrée aux interactions et liaisons hydrogènes établies par spectroscopie RMN, spectrométrie de masse et RAMAN. Après l’étude de ces paramètres physico-chimiques et structuraux, les différents facteurs d’extraction des composés d’intérêt seront évalués. Nous aborderons ainsi l’influence de l’espèce d’algue utilisée, le pourcentage de matière sèche introduit, le solvant utilisé, la température ou encore le temps d’extraction. L’ensemble de ces facteurs sera étudié au travers de plans d’expériences de criblage.

In this work, we will develop the use of deep eutectic solvents (DES) for the hydrolysis of polysaccharides and the extraction of seaweed metabolites. Our selected target will be polyphenols, carotenoids or chlorophylls which show antioxidant capacity interesting for cosmetics. The aim of this work is to charaterize DES and extract seaweed metabolites with these solvents for formulation in cosmetics. DES are formed by association of two or three constituents via hydrogen bonds. The eutectic giving them a lower melting point than their separated components. Many constituents can be hydrogen bond acceptors or donnors in DES such as alcohols, sugars, organic acids, amino acids or quaternary ammoniums. In this manuscript, we will discuss the physicochemical characterization of these solvents (water content, miscibility, pH, viscosity, conductivity, polarity…). Impact of the water dilution will also be performed. Part of this work will be devoted to the interactions and hydrogen bonds established by NMR spectroscopy, mass spectrometry and RAMAN. After the study of this physicochemical and structural parameters, different extraction factors of the compounds of interest will be assessed. We will broach in this way the influence of the species of seaweed, the percentage of dry matter, the solvent used and the extraction temperature and time. All of this factors will be studied through design of experiments.