Academic literature on the topic 'Extraction assistée par enzyme et ultrasons'

Depuis 2010, 100 millions de tonnes de fruits rouges sont produits chaque année dans le monde. 20% de déchets résultent de leur 1ère transformation industrielle, comprenant les graines et les peaux, appelés marcs. L’épandage et l’alimentation animale constituent leurs principales voies de valorisation, alors qu’ils peuvent être une source potentielle de composés bioactifs hydrophiles (fibres, protéines, polyphénols, oligo-éléments) et lipophiles (acides gras polyinsaturés, phytostérols, tocols). Par conséquent, il devient intéressant de concevoir des procédés d’extraction simultanée de l’ensemble de ces biomolécules pour exploiter pleinement les activités biologiques qui leurs sont associées.Le travail de cette thèse s'est fixé deux objectifs majeurs. Tout d'abord, développer un procédé d'éco-extraction innovant, combinant l’utilisation d’enzymes et d’ultrasons pour extraire, simultanément et en milieu aqueux, les composés hydrophiles et lipophiles des marcs de fruits rouges. Ensuite, évaluer in vitro les propriétés prébiotiques des extraits obtenus.Les différents travaux de la thèse se sont articulés autour de quatre phases successives : (i) la caractérisation chimique des marcs de framboise, de fraise, de mûre et de cassis, (ii) le développement du ou des procédé(s) d’éco-extraction, (iii) la caractérisation chimique globale des « éco-extraits » obtenus et (iv) l’évaluation in vitro de leur activité prébiotique potentielle.Le développement du procédé d’éco-extraction des composés d’intérêt à partir des quatre marcs de fruits s’est déroulé en trois étapes. Tout d'abord, trois enzymes (un mélange de glycohydrolases, une protéase acide et une protéase alcaline) ont été testées seules ou combinées séquentiellement. Ensuite, les systèmes enzymatiques sélectionnés ont été associés à des ultrasons, soit simultanément (enzyme + ultrasons) soit de manière séquentielle (enzyme → ultrasons ou ultrasons → enzyme). Le choix des systèmes enzymatiques et de leurs combinaisons avec les ultrasons s'est basé sur leur efficacité, leur facilité d'utilisation et leur caractère novateur par rapport aux travaux existants. Enfin, les combinaisons retenues ont été optimisées à l'aide d'un plan d'expérience (Definitive Screening Design) en ajustant six paramètres comprenant chacun trois niveaux : amplitude des ultrasons, pH, ratio enzyme/substrat, ratio solide/liquide, durée et température.La combinaison simultanée « protéase alcaline-ultrasons » a été retenue et optimisée pour les marcs de framboise, de fraise et de mûre. Elle a permis d’extraire, dans un solvant aqueux et en une seule étape, la totalité de leurs composés phénoliques, ayant préservé 75% de leur capacité antioxydante, ainsi que 75% de l’huile présente dans ces marcs. Concernant le marc de cassis, la combinaison simultanée « protéase acide-ultrasons » optimisée a permis l’extraction de 75% des polyphénols totaux (dont la totalité des anthocyanes), ainsi que 50% de l’huile.Les extraits obtenus ont également démontré des propriétés prébiotiques, favorisant la croissance de bactéries probiotiques (Lactobacillus plantarum 299v, Lactobacillus rhamnosus), les positionnant comme des candidats potentiels pour l'industrie nutraceutique. Ils pourraient être intégrés dans des compléments alimentaires visant à maintenir ou rétablir l'équilibre du microbiote intestinal
Since 2010, 100 million tons of red fruits have been produced globally each year. 20% of wastes result from their first industrial transformation, which includes the seeds and the skins, known as pomace. While spreading and animal feeding are common ways to valorise these wastes, they are also a potential source of hydrophilic and lipophilic bioactive compounds (fibres, proteins, polyphenols, minerals & poly-unsaturated fatty acids, phytosterols, tocols). Therefore, it is interesting to design simultaneous extraction processes to extract simultaneously all of these biomolecules to fully exploit their biological activities.This thesis aimed to achieve two goals. The first goal was to develop an innovative extraction process by combining the use of an enzyme(s) with the use of ultrasounds to extract simultaneously, in an aqueous medium, the hydrophilic and lipophilic bioactive compounds of red fruit pomaces. The second goal was to assess in vitro the prebiotic properties of the extracts.The thesis was divided into four successive steps: (i) the characterisation of the proximate compositions of the raspberry, strawberry, blackberry and black currant pomaces, (ii) the design of one or several eco-extraction process(es), (iii) the global chemical characterization of the “eco-extracts” and (iv) the in vitro assessment of their potential prebiotic properties.The design of the eco-extraction process was divided into three steps. First, three enzymes (a cocktail of glycohydrolases, an acid protease and an alkaline protease) were tested, alone or sequentially combined. Secondly, the selected enzymatic systems were associated with ultrasounds, either simultaneously (enzyme + ultrasounds) or sequentially (enzyme → ultrasounds and ultrasounds → enzyme). The choice of the enzymatic system(s) and their combination with ultrasounds was based on their extraction efficiencies, ease of implementation and innovative character compared to existing literature. Finally, the selected combination(s) were optimised by an experimental design (Definitive Screening Design) by adjusting six parameters comprising three levels: ultrasound amplitude, pH, enzyme/substrate ratio, solid/liquid ratio, extraction time and temperature.The simultaneous combination “alkaline protease-ultrasounds” was selected and optimised for the raspberry, strawberry and blackberry pomaces. All of the polyphenols, with 75% of their antioxidant capacities, and 75% of the oil present in the pomaces were extracted in a single step in an aqueous medium. The optimised simultaneous combination “acid protease-ultrasounds” extracted 75% of the polyphenols, with the totality of the anthocyanins, and 50% of the oil of the black currant pomace.The eco-extracts demonstrated prebiotic properties towards probiotic bacteria (Lactobacillus plantarum 299v, Lactobacillus rhamnosus) by favouring their growth. This makes them potential candidates for the nutraceutical industry. The eco-extracts could be integrated into dietary complements to maintain or restore the intestinal microbiota balance

En France et Indonésie, Sargassum est une espèce abondante mais elle algue n’a pas encore été exploitée de façon optimale. Sargassum contient de nombreux métabolites primaires ainsi que des composés bioactifs, dont les phlorotannins, ayant une large gamme de propriétés pharmacologiques intéressantes à valoriser. L’hétérogénéité et la complexité de la paroi cellulaire des algues réduisent fortement l’efficacité d’extraction conventionnelle. Cette étude a eu trois principaux objectifs (1) la caractérisation de la composition biochimique de Sargassum et ses variations saisonnières, (2) l'extraction solide-liquide et (3) l'extraction assistée par enzymes des phlorotannins et l’étude de leurs activités biologiques. Dans cette étude, les minéraux de Sargassum représentent d’une valeur importance avec une teneur qui atteint 33% suivi par les protéines avec 24% de la matière sèche. Les sucres ne représentent que 13% de la matière sèche. La composition biochimique de Sargassum, comme pour la plupart des algues, est fortement affectée par les saisons et est liée au cycle de vie de l’algue. La saisonnalité affecte également la production de phlorotannins. L’étude des différents procédés d’extraction montre que les rendements sont plus faibles pour une extraction solide-liquide traditionnelle (5 à 24% de la matière sèche de l'algue) par rapport à l'extraction assistée par enzyme (21 à 38% de la matière sèche de l'algue). L’extraction assistée par enzymes augmente le rendement d’extraction des polyphénols par rapport à l'extraction solide-liquide. Les extraits obtenus par extraction assistée par enzymes présentent une forte activité antiradicalaire
In France and Indonesia, Sargassum is quite abundant yet this alga has not been optimally exploited. Sargassum contains macro and micro molecules and also bioactive compounds, the most known is phlorotannins, showing a wide range of pharmacological properties. Therefore, it is interesting to further valorize this alga. The heterogeneity and complexity of algal cell wall strongly reduces the extraction efficiency application of conventional extraction. Subjects of interest in this study were to characterize the seasonal variation of Sargassum biochemical composition and to extract phlorotannins using conventional and alternative method, i.e. solid-liquid and enzyme- assisted extraction. In this study, minerals represented a significant value with a content reaching 33% followed by proteins with 24% of algal dry material. In the contrary, sugars showed only 13% of algal dry material. Further, the biochemical composition of Sargassum, like most algae, was highly affected by the seasons and related to Sargassum life cycle. In terms of polyphenol compounds in Sargassum, season might be the most influential factor but suitable methods of extraction determine the efficiency to collect these compounds from Sargassum. Solid-liquid extraction, in certain extent, yielded lower (ranging from 5 to 24% of dry algal material) than the enzyme-assisted extraction (ranging from 21 to 38% of dry algal material). Concerning the polyphenol content of Sargassum extracted with these two methods, enzyme-assisted extraction, in certain extent, had higher content than the solid-liquid extraction. Enzymatic extracts showed a strong antiradical activity

Le café est l'une des boissons les plus populaires à l'échelle mondiale. Entre 2017 et 2022, sa production a augmenté de 2,2% tandis que sa consommation a progressé de 7,7% d'après l'Organisation Internationale du Café. L'unique coproduit solide résultant de l'extraction aqueuse permettant d'obtenir la boisson chaude caféinée est le marc de café. Ce biodéchet représente environ 6 millions de tonnes chaque année.L'objectif principal de cette thèse est de définir et d'évaluer une approche de valorisation en cascade du marc de café, visant à l'épuiser de manière progressive et efficace pour générer différents produits d'intérêt industriel. Pour atteindre cet objectif, deux procédés ont été sélectionnés. Tout d'abord, l'éco-extraction solide-liquide, notamment assistée par ultrasons, a été utilisée pour la récupération des composés phénoliques antioxydants du marc. Puis, de manière séquentielle, la fermentation en milieu solide a été mise en œuvre sur le marc appauvri avec l'aide de Penicillium solitum pour la production d'un cocktail enzymatique hydrolytique.La cascade de valorisation a été appliquée sur un marc qui a été collecté et stocké par la société Gecco (SCG-1), provenant de bars et de restaurants de la région Hauts-de-France. Un marc frais provenant du laboratoire d'accueil de la thèse (SCG-2) a également été étudié, pour une meilleure compréhension des contraintes industrielles liées au stockage. La comparaison de deux méthodes d'extraction appliquées au SCG-1, une conventionnelle (CE) et une assistée par ultrasons (UAE), a permis de mettre en évidence l'influence positive des ultrasons sur la récupération des composés phénoliques antioxydants. L'UAE a permis d'extraire environ 30% de plus de polyphénols totaux (11,8 contre 9,1 mg GAE/g) et de réduire la consommation d'énergie d'au moins 3 fois (170 contre 630 Wh) dans les conditions optimales d'extraction (eau-éthanol 50-50 (v/v), 40 mL/g, puissance de 571 W/L pour l'UAE ou température de 70°C pour la CE). L'application de ces conditions optimisées sur le SCG-2 a permis d'obtenir 23% d'activité antioxydante supplémentaire (77,9 contre 63,5 µmol Trolox/g) dans l'extrait par rapport au SCG-1.L'extrait de composés phénoliques obtenu à partir de SCG-2 dans les conditions d'UAE optimisées montre la présence d'acides chlorogéniques fréquemment retrouvés dans un marc de café avec 4,3 mg/g, 5,9 mg/g et 0,4 mg/g de 3-CQA, 5-CQA et 3,5-diCQA respectivement. Ces trois composés sont absents de l'extrait obtenu dans les mêmes conditions à partir de SCG-1, qui montre la présence d'autres composés aux propriétés antioxydantes formés lors du stockage par divers micro-organismes colonisateurs.Suite à l'isolement et l'identification d'une quarantaine de champignons filamenteux présents sur SCG-1, Penicillium solitum a été retenu pour l'optimisation d'une fermentation en milieu solide (FMS) en vue de la production d'un cocktail enzymatique. Les conditions optimisées d'extraction (7 mL/g, 55 minutes) et de fermentation (74,1% d'humidité, 7 jours d'incubation et un inoculum de 10^7 spores/g) obtenues par modélisation, ont permis de produire un complexe enzymatique avec des activités lipase, mannanase et glucanase sur SCG-1. Au regard de la production de ces mêmes enzymes, les conditions optimales de fermentation sur SCG-2 ont été : (75% d'humidité, 7 jours d'incubation et un inoculum de 8,1x10^6 spores/g). Les activités calculées dans ces conditions par le modèle ont été de 65,3 et 49,5 U/g pour l'activité lipase, 948 et 939 mU/g pour l'activité mannanase, 295 et 206 mU/g pour l'activité glucanase respectivement pour les extraits obtenus à partir des fermentations sur SCG-1 et SCG-2. L'extrait produit sur SCG-1 dans les conditions optimisées par Penicillium solitum montre aussi d'autres activités mesurées avec 56,4 U/g, 626 mU/g et 856 mU/g respectivement d'activité protéase, xylanase et pectinase
Coffee is one of the most popular beverages. According to the International Coffee Organization, between 2017 and 2022, its production increased by 2.2%, while consumption grew by 7.7%. The sole solid co-product resulting from aqueous extraction to obtain the caffeinated hot beverage is spent coffee grounds. This bio-waste represents approximately 6 million tons annually.The primary objective of this thesis is to define and evaluate a cascade valorization approach for spent coffee grounds, aiming to progressively and efficiently exploit this resource to generate various industrially valuable products. To achieve this goal, two processes were selected. Firstly, solid-liquid eco-extraction, including ultrasound-assisted extraction, was used for the recovery of antioxidant phenolic compounds from spent coffee grounds. Subsequently, in a sequential manner, solid-state fermentation was implemented on the depleted grounds with the assistance of Penicillium solitum to produce a hydrolytic enzyme cocktail.The valorization cascade was applied to a type of spent coffee grounds collected and stored by the Gecco company (SCG-1), sourced from bars and restaurants in the Hauts-de-France region. Fresh marc from the thesis host laboratory (SCG-2) was also investigated to gain a better understanding of the industrial constraints related to storage. The comparison of two extraction methods applied to SCG-1, conventional extraction (CE) and ultrasound-assisted extraction (UAE), revealed the positive influence of ultrasound on the recovery of antioxidant phenolic compounds. UAE enabled the extraction of approximately 30% more total polyphenols (11.8 vs. 9.1 mg GAE/g) and consumed at least 3 times less energy (170 vs. 630 Wh) under optimal extraction conditions (50-50 (v/v) water-ethanol, 40 mL/g, power of 571 W/L for UAE, or temperature of 70°C for CE). The application of these optimized conditions to SCG-2 resulted in a 23% additional antioxidant activity (77.9 vs. 63.5 µmol Trolox/g) in the extract compared to SCG-1.The phenolic compound extract obtained from SCG-2 under optimized UAE conditions showed the presence of chlorogenic acids commonly found in spent coffee grounds, with concentrations of 4.3 mg/g, 5.9 mg/g, and 0.4 mg/g for 3-CQA, 5-CQA, and 3,5-diCQA, respectively. These three compounds were absent in the extract obtained under the same conditions from SCG-1, which exhibited the presence of other antioxidant compounds formed during storage by various colonizing micro-organisms.Following the isolation and identification of around forty filamentous fungi present on SCG-1, Penicillium solitum was selected for optimizing solid-state fermentation (SSF) to produce a hydrolytic enzyme cocktail. The optimized extraction conditions (7 mL/g, 55 minutes) and fermentation conditions (74.1% moisture, 7 days of incubation, and an inoculum of 10^7 spores/g) obtained through modeling allowed for the production of an enzymatic complex with lipase, mannanase, and glucanase activities on SCG-1. Regarding the production of these same enzymes on SCG-2, the optimal fermentation conditions were (75% humidity, 7 days of incubation, and an inoculum of 8.1x10^6 spores/g). The activities calculated under these conditions for both types of spent coffee grounds were 65.3 and 49.5 U/g for lipase activity, 948 and 939 mU/g for mannanase activity, and 295 and 206 mU/g for glucanase activity, respectively, for extracts obtained from fermentations on SCG-1 and SCG-2. Additionally, the optimized extract produced on SCG-1 by Penicillium solitum also exhibited other measured activities, with 56.4 U/g, 626 mU/g, and 856 mU/g, respectively, for protease, xylanase, and pectinase activities

Solieria chordalis (Rhodophyta, Gigartinales) s’échoue depuis de nombreuses années sur la presqu’île de Rhuys dans le sud de la Bretagne. À hauteur de plus de 2 000 tonnes par an, ces arrivées massives d’algues causent de réels problèmes écologiques et économiques pour les communes du littoral breton. L’objectif des travaux de recherche a été d’étudier S. chordalis, dans l’optique de proposer une gestion raisonnée voire durable de cette biomasse ainsi que des perspectives d’applications. Les résultats d’un suivi mensuel de l’algue d’octobre 2013 à octobre 2015 ont montré une variation saisonnière de la biomasse sur l’estran, de la morphologie macro- et microscopique, du taux de matière sèche et de la composition biochimique de l’espèce. En fonction des facteurs saisonniers environnementaux, il est désormais possible d’estimer la quantité et la composition biochimique de l’algue et de proposer des applications. Le procédé d’Extraction Assistée par Enzymes pour ses avantages écologiques, sa spécificité et pour son efficacité catalytique a été choisi pour la production d’extraits hydrosolubles antiviraux, antibactériens et immunostimulants. La protéase commerciale Alcalase permet d’augmenter significativement de 30 % la quantité de composés hydrosolubles disponibles, par rapport à une extraction sans enzyme. Près de 60 % de la matière sèche de l’algue a été liquéfiée et solubilisée après optimisation des paramètres d’extraction. Les extraits hydrosolubles produits en présence d’enzymes ont montré des activités anti-herpétiques (CE50 de 86,0 à 145,9 µg/mL), sans montrer de cytotoxicité sur les cellules saines. L’activité immunostimulante a été évaluée en utilisant le modèle de pathogénicité Caenorhabditis elegans – Pseudomonas aeruginosa. L’application d’extraits hydrosolubles de S. chordalis prolonge l’espérance de vie du nématode infecté par la bactérie pathogène, notamment en stimulant l’expression de certains gènes de son système immunitaire (zk6.7, spp-1, f28d1.3 et f38a1.5). Les extraits produits présentent donc des activités antivirales et immunostimulantes intéressantes qui permettent d’envisager des applications dans divers domaines
These last decades, Solieria chordalis (Rhodophyta, Gigartinales), a red and proliferative macroalga appears every year in south of Brittany on the peninsula of Rhuys. It is a question of removing more than 2 000 tons of red seaweeds, mainly composed of S. chordalis. These proliferations represent a true ecological problem and an economic constraint for the affected communities. This project aims to study S. chordalis in order to find a way to add more value to this seaweed by proposing a rational and sustainable management as well as potential applications. From October 2013 to October 2015, S. chordalis was collected monthly. Results have shown seasonal variations of the biomass on the shores, in the macro- and microscopic morphologies, in the dry matter rate and in the biochemical composition. In relation with the seasonal environmental factors, it is now possible to estimate the quantity and the biochemical composition of the seaweed and to propose potential applications. With characteristics of high catalytic efficiency, specificity, the environmental-friendly process of Enzyme-Assisted Extraction was chosen to produce water- soluble extracts with antiviral, antibacterial and immunostimulant activities. The commercial protease Alcalase improved the extraction yield with a significant gain of 30 % of the water-soluble and free compounds compared to an extraction without the action of enzymes. Almost 60 % of the dry matter of algae was liquefied and water-solubilized after the optimization of extraction parameters. Water-soluble extracts produced after the action of enzymes have shown anti- herpetic activities (EC50 from 86.0 to 145.9 µg/mL) and no cytotoxicity was detected. The immunostimulant activity was evaluated by using the pathogenicity model Caenorhabditis elegans Pseudomonas aeruginosa. The life span of infected nematods by pathogen bacteria increased after the application of water-soluble extracts from S. chordalis. Some immune genes of C. elegans were stimulated (zk6.7, spp-1, f28d1.3 and f38a1.5). Produced extracts present antiviral and immunostimulant activities that allow to anticipate applications for diverse domains

Les ulvanes sont des polysaccharides matriciels sulfatés constitutifs de la paroi de l’algue verte Ulva sp.. Bien que proliférative et quantitativement disponible, Ulva sp. est peu valorisée avec des applications dans des domaines à faible valeur ajoutée. Ce projet de thèse a pour objectif la production de fractions enrichies en ulvanes et en oligo-ulvanes dans le but d’évaluer leurs propriétés biologiques sur le système cutané. Les fractions d’ulvanes ont été produites par macération et extraction assistée par enzyme suivie de différents procédés de purification : précipitation éthanolique et dialyse. Des dépolymérisations radicalaire et acide ont permis d’obtenir des fractions d’oligo-ulvanes. Ces fractions d’ulvanes et d’oligo-ulvanes stimulent la prolifération de fibroblastes dermiques humains. Une augmentation de la synthèse protéique de composants matriciels dont les collagènes de type I et III, et les glycosaminoglycanes a été mise en évidence. Les fractions stimulent également l’expression, la synthèse et l’activité enzymatique de MMP-1. Au niveau du microbiote cutané, ces fractions n’altèrent pas la croissance des bactéries commensales S. epidermidis, S. aureus et C. acnes, mais peuvent modifier la formation de biofilm. Les fractions d’ulvanes et d’oligo-ulvanes diminuent également le potentiel inflammatoire des kératinocytes HaCaT induit par C. acnes. Ainsi, les travaux ont démontré que les fractions d’ulvanes et d’oligo-ulvanes présentent des activités biologiques prometteuses pour des applications dermo-cosmétiques dans le cadre de stratégies de réparation tissulaire, anti-vieillissement, ou anti-inflammatoire, dans le respect du microbiote commensal cutané
Ulvans are matrix sulfated polysaccharides constitutive of green seaweed Ulva sp. cell wall. Although proliferative and quantitatively available, Ulva sp. is little valued with applications in low added value sectors. The objective of this project is to produce fractions enriched in ulvans and oligo-ulvans in order to evaluate their biological properties on cutaneous system. Ulvan fractions were produced by maceration and enzyme-assisted extraction followed by different purification processes: ethanolic precipitation and dialysis. Radical and acid depolymerization processes allowed to obtain oligo-ulvan fractions. Ulvan and oligo-ulvan fractions have been shown to stimulate human dermal fibroblasts proliferation. An increase in the synthesis of extracellular matrix components such as type I and III collagens, and glycosaminoglycans has been demonstrated. Fractions also stimulate the expression, synthesis and MMP-1 enzymatic activity. At the skin microbiota level, the fractions do not alter the growth of commensal bacteria S. epidermidis, S. aureus and C. acnes, but may modify the biofilm formation. Ulvan and oligo-ulvan fractions also reduce the inflammatory potential of HaCaT keratinocytes induced by C. acnes. Thus, this work has shown that the ulvan and oligo-ulvan fractions exhibit promising biological activities for dermo-cosmetic applications in tissue repair, anti-ageing or anti-inflammatory strategies while preserving commensal skin microbiota

Un groupe d'études épidémiologiques fournit une bonne preuve de la relation inverse associé à la consommation de fruits et légumes et les maladies chroniques important comme maladies cardiovasculaires et certains types de cancers. Après les longues années d'études sur phytomacronutrients, le rôle de phytomicronutrients tels que les polyphénols est désormais très étudiée et appréciée dans le contrôle de ces maladies dégénératives. La présente étude combine les études d'extraction, de synthèse et d'analyse sur les principaux polyphénols des fruits d'agrumes, FLAVANONES. Connaissance de nutritionnels et de santé a augmenté la production d'agrumes en provenance des dernières décennies. Ces productions plus générer des bye-produits. Pour leur utilisation alternative à des antioxydants extraits riches, l'extraction assistée par ultrasons (UAE) des polyphénols en particulier flavanones de l'orange (Citrus sinensis L.) par son peau en utilisant l'éthanol comme solvant de qualité alimentaire a été prouvé son efficacité en comparaison avec la méthode conventionnelle . Un plan composite central (CCD) a révélé que l'approche des conditions optimisées pour UAE ont une température de 40 ° C, une puissance de 150W sonication et un 4:1 (v / v) d'éthanol: ratio de l'eau. En outre, l'activité antioxydante déterminée par les tests DPPH et ORAC a confirmé la pertinence des UAE pour la préparation d'extraits de plantes riches en antioxydants.Les glucuronides de flavanone sont les principaux métabolites phénoliques détectés dans le plasma humain après la consommation d'agrumes. Jusqu'à maintenant, toutes les études sur les cellules liées au cancer ou les maladies cardiovasculaires ont été réalisées soit sur les aglycones ou sur leurs glycosides. Par conséquent, il ya grand besoin de glucuronides flavanone pure pour démontrer le potentiel réel de flavanones dans la prévention de ces maladies. Dans ce travail, glucuronides de naringénine (4'- et 7-O-β-D-glucuronides) et de hespérétine (3'- et 7-O-β-D-glucuronides), les aglycones flavanone majeur dans le pamplemousse et d'orange, respectivement, ont été synthétisés chimiquement par une protection et la déprotection sélective des groupements d'acide glucuronique et de flavanone. La caractérisation structurale complète de composés purifiés a été réalisée par résonance magnétique nucléaire et spectrométrie de masse.L'affinité des quatre glucuronides pour l'albumine sérum d'humaine (HSA) a été testée par leur capacité à éteindre la fluorescence intrinsèque de HSA (Trp, seul résidu de sous-domaine IIA). Leurs constantes de fixation (K) ont été estimées de l'ordre de 30 à 60 × 103 M-1 et comparées à celles de l'aglycones (70 à 90 × 103 M-1). Les enquêtes de la liaison compétitive ou non compétitive de la glucuronides dans la présence de sondes fluorescentes (sarcosine dansyl) nous a permis d'obtenir un aperçu dans les sites de liaison. L'étude a également été étendue aux chalcones hespérétine et naringénine (synthétisés en utilisant des conditions alcalines optimisée), qui sont les précurseurs de biosynthèse des flavanones

L’objectif de la thèse est une mise au point des espèces de Stephania répertoriées au Cambodge par l’étude systématique, phytochimique et pharmacologique. Du point de vue systématique, les travaux ont permis de répertorier sept espèces et deux variétés de Stephania au Cambodge : S. cambodica, S. japonica var. discolor et var. timoriensis, S. oblata, S. pierrei, S. rotunda (espèce-type), S. suberosa, et S. venosa. La clef de détermination établie lors de ce travail de thèse permet d’identifier ces espèces. D’après les résultats phylogénétiques, seul S. pierrei est monophylétique, ce qui représente moins de 10% des espèces de Stephania. L’étude chimique de cinq espèces a été réalisée par des méthodes chromatographiques (CLHP, UCLHP) et des méthodes spectroscopiques. Différents alcaloïdes ont été proposés comme marqueurs : la palmatine, la roémérine et la tétrahydropalmatine pour S. cambodica et S. rotunda, la cépharanthine, la tétrahydropalmatine et la xylopinine pour S. suberosa, la cépharanthine pour S. pierrei, la crébanine, et la tétrahydropalmatine pour S. venosa. Neuf alcaloïdes ont été isolés à partir du tubercule de S. cambodica, dont un nouveau composé dénommé «angkorwatine ». Une méthode d’éco-extraction des alcaloïdes assistée par ultrasons a été mise au point et optimisée par un plan d’expérience pour cette espèce. Une méthode analytique par UCLHP a été développée et validée pour le contrôle qualité de S. cambodica. Les résultats montrent que les extraits hydroéthanoliques obtenus par macération à partir du tubercule de S. suberosa, S. venosa et S. rotunda présentent une activité anti-inflammatoire importante (in vitro) avec un ratio anti-inflammatoire élevé
The thesis aims to provide update on species of the genus Stephania recorded in Cambodia by systematic, phytochemical and pharmacological studies.The systematic study allowed to list seven species and two varieties of Stephania in Cambodia: S. cambodica, S. japonica var. discolor and var. timoriensis, S. oblata, S. pierrei, S. rotunda (type species), S. suberosa and S. venosa. The presence of S. japonica var. timoriensis and S. oblata is reported for the first time in Cambodia. According to the phylogenetic results, only S. pierrei is monophyletic, which represents less than 10% of species in the genus Stephania. Chemical studies on the tubers of five species were carried out using chromatographic methods (HPLC, UHPLC) and spectroscopic methods. Different isolated alkaloids have been proposed as markers: palmatine, roemerine and tetrahydropalmatine for S. cambodica and S. rotunda, cepharanthine, tetrahydropalmatine, and xylopinine for S. suberosa, cepharanthine for S. pierrei, crebanine, and tetrahydropalmatine for S. venosa. Nine alkaloids belonging to five classes were isolated from the tuber of S. cambodica and a new compound namely "angkorwatine" was described. Ultrasound assisted extraction of alkaloids was developed and optimized by Design of Experiment for this species. This innovative extraction is a good alternative to conventional methods. An analytical UHPLC method was developed and validated for the quality control of S. cambodica. Results show that hydroethanolic extracts obtained by maceration of S. suberosa, S. rotunda and S. venosa exhibit significant anti-inflammatory activity with high anti-inflammatory ratio (selectivity index)

Le retour à la naturalité a favorisé le développement des compléments alimentaires à base de ressources végétales qui apparaissent comme un réservoir quasi-infini de nutriments et de substances naturelles bioactives. Ceci fait de l’extraction solide/liquide une étape incontournable au sein des industries intéressées par ce type de molécules. Avec les préoccupations environnementale set sociétales, il est devenu nécessaire d’inventer et développer de nouveaux procédés qui répondent aux six principes de l’éco-extraction. Cette démarche a totalement inspiré cette thèse qui a pour principal objectif le développement d’une technique d’éco-extraction assistée par ultrasons en substitution de la technique conventionnelle. Ce travail a permis de montrer qu’il était possible d’intensifier l’extraction de composés d’intérêt en utilisant les ultrasons avec une meilleure sélectivité et de meilleurs rendements d’extraction. Une attention particulière a été accordée à la compréhension des mécanismes d’action des ultrasons via une étude macroscopique et microscopique approfondie des structures végétales. Cette investigation a prouvé que les ultrasons agissent différemment en fonction des structures végétales et de leurs propriétés morphologiques et chimiques qui leur confèrent un degré de résistance plus ou moins important face à l’action des ultrasons. Partant de ces résultats, l’étude macroscopique et microscopique a été définie comme un outil de décision pour une extraction ciblée. Cette variabilité a été aussi constatée à l’échelle industrielle prouvant davantage l’importance de l’analyse microscopique. Enfin, le procédé d’extraction par ultrasons a été adopté à l’échelle industrielle pour ses performances d’extraction et pour son empreinte environnementale significativement réduite par rapport au procédé CV. Ce travail a également conduit à des travaux complémentaires sur l’étude du potentiel de solubilisation des produits naturels en vue d’une utilisation pour l’extraction de composés végétaux difficiles à solubiliser dans l’eau. Des résultats prometteurs ont été obtenus en termes de pouvoirs de solubilisation et d’extraction notamment à partir de la matière végétale broyée. Les résultats de cette dernière partie soulèvent cependant des questions qui pourraient faire l’objet de futures recherches et de perspectives pour ce travail qui sont principalement liés à l’étude des problèmes liés au changement du solvant et au prétraitement de la matière première et de la faisabilité industrielle de ce nouveau procédé
With recent trends in the increasing interest to environmental, economic and safety considerations,extraction techniques have largely focused on finding solutions with sustainable and green values toimplement in food processing, cosmetic and pharmaceutical industries. In this context, new “green”extraction techniques were developed such as Ultrasound-Assisted Extraction (UAE). The mainobjective of this thesis is industrial implementation of this new process in substitution to theconventional (CV) process. It has been shown in this work that the extraction of compounds ofinterest from rosemary and other plant matrices could be intensified using ultrasound, and thatdifferent performance gain could be achieved according to the plant matrix structural properties.Indeed, macroscopic and microscopic investigation of untreated and treated raw materials provedthat US act through different mechanisms and its resulting impacts can be extremely limited by plantstructural morphological and chemical properties, especially those of the specialized structures.Significant variability in performance gain was also observed at the industrial scale. Overall, USappears as a promising technique with a significant performance gain in terms of extraction yield andselectivity. Moreover, this process presents low environmental footprint compared to the CV one.Finally, it has been shown that natural products, such as honey and fruit juices, can be used toimprove solubilization and extraction of molecules that are poorly soluble in water. Encouragingresults were obtained in terms of solubilization and extraction abilities, especially from ground rawmaterials. However, these results raise questions related to the feasibility of industrialimplementation of this new process

Des préoccupations d’ordre économique et environnemental ont introduit depuis quelques années déjà le concept d’intensification de procédés. En traitant de la maîtrise et de l’intensification de procédés enzymatiques, cette thèse s’est partagée en deux parties. La première s’est focalisée sur la mise en œuvre et l’étude microcinétique de réactions enzymatiques en microréacteur. Elle visait à optimiser la préparation d’un peptide opioïde à partir d’une réaction protéolytique, l’hydrolyse de l’hémoglobine bovine par la pepsine porcine. Tout d’abord, une modulation de la sélectivité cinétique de la réaction a été mise en évidence. Puis, en adoptant une démarche d’intensification, un couplage du microprocédé de protéolyse enzymatique à un microprocédé séparatif a été mis au point. Il a permis la récupération sélective et continue de l’hémorphine LVV-h7 par un enchaînement de deux extractions liquide-liquide consécutives. Au travers de l’ensemble de ces résultats, la première partie de ce travail de thèse tente de mettre en évidence quelques bénéfices attrayant que peut procurer l’utilisation de technologies microfluidiques en génie des procédés. Enfin, la deuxième partie de cette thèse s’est étendue à la conception d’un réacteur microstructuré à enzyme immobilisé en proposant l’utilisation exclusive d’un matériau organosilicié, le TétraMéthylDiSiloxane. La technologie des plasmas froids employée a d’abord permis la mise au point d’une méthodologie originale d’immobilisation enzymatique par piégeage stérique. Le protocole développé a ensuite permis d’imaginer la conception « bio-intégrante » d’un microréacteur à enzyme immobilisé, par polymérisation assistée par plasma
New economic and environmental issues previously introduced the concept of process intensification since some years ago. Dealing with the control and the intensification of enzyme processes, this thesis was divided into two parts. The first part focused on the study of enzyme reactions in microreactor from a microkinetic perspective. It was intended to optimize the preparation of an opioid peptide from a proteolytic reaction, the hydrolysis of bovine hemoglobin by porcine pepsin. Firstly, a modulation of the reaction kinetic selectivity was highlighted. Then, on the basis of a sustainable approach, the enzymatic process was coupled to a separative process. It allowed the selective and continuous recovery of the hemorphin LVV-h7 by a sequence of two consecutive liquid-liquid extractions. Through all of the results, the first part of this thesis attempts to highlight some attractive benefits derived of the use of microfluidics in process engineering. Finally, the second part of this thesis has been extended to the design of a microstructured reactor with immobilized enzyme by exclusively using an organosilicon material, TetraMethylDiSiloxane. First, cold plasma technology allowed the development of an original methodology for enzyme immobilization by steric entrapment. Then, by using plasma-assisted polymerization, this protocol was used to design an immobilized enzyme microreactor according to a “bio-integrating” methodology

Ce travail de recherche porte sur l’intensification de l’extraction des polyphénols à partir des écorces de chêne pédonculé et d’épicéa commun par des technologies innovantes : les champs électriques pulsés (CEP), les ultrasons (US) et les micro-ondes (MO). Ces prétraitements permettent l’amélioration de l’extraction par endommagement des membranes et/ou parois cellulaires. L’effet de chacune de ces techniques (CEP, US et MO) sur l’extraction des polyphénols a été mis en évidence à travers une étude d’optimisation quantitative et qualitative : suivi du rendement des polyphénols, de l’activité antioxydante et caractérisation chimiques des composés extraits.Une étude comparative des prétraitements (CEP, US et MO) couplés à une diffusion en milieu hydro-alcoolique alcalin, a permis de mieux comprendre les mécanismes mis en jeu lors d’un traitement d’un tissu fibreux. L’étude a prouvé que l’efficacité du procédé est indépendante de la famille d’arbre à laquelle appartiennent les écorces (résineux ou feuillus). De plus, pour valoriser les écorces de bois, l’application d’un prétraitement par CEP (20 kV/cm, 200 impulsions, 3,2 kJ/g bois) suivi d’une diffusion semble être une alternative aux ultrasons, micro-ondes et à l’extraction avec des écorces préalablement broyées. En effet, grâce à l’action électrique et mécanique des CEP, ce prétraitement permet d’obtenir un extrait riche en polyphénols (10,5 g EAG/100g MS pour l’épicéa soit 83 % d’efficacité et 5 g EAG/100g MS pour le chêne soit 82 % d’efficacité)
This research work focuses on the intensification of polyphenols extraction from Quercus robur and Norway spruce barks using innovative technologies : pulsed electric field (PEF), ultrasound assisted extraction (UAE) and microwave assisted extraction (MAE). These pre-treatments enhance the release of intracellular compounds by damaging the membrane and/or cell wall. The effect of each of these technologies (PEF, UAE and MAE) on polyphenols extraction has been highlighted in a quantitative and qualitative optimization analysis by evaluating the polyphenols concentration, antioxidant activity and by the chemical characterization of the extracted compounds.A comparative study of pre-treatments (PEF, UAE and MAE) coupled with an extraction step in an alkaline hydro-alcoholic medium allowed us to better understand the involved phenomena. The induced process efficiency is independent of the tree family to which the bark belongs (coniferous and hardwood). For bark valorization, the application of PEF treatment (20 kV/cm, 200 pulses, 3.2 kJ/g bark) followed by a diffusion step seems to be an alternative to ultrasound and microwave assisted extractions and to the extraction from grinded barks. In fact, the electrical and mechanical effect of PEF treatment allow to obtain an extract rich in polyphenols (10.5 g GAE/100g DM and an efficiency of 83 % for Norway spruce and 5 g GAE /100g DM and an efficiency of 82 % for Quercus robur bark)