Extraction de grignons par ultrasons – Récupération durable des composés bioactifs

Les sous-produits de la transformation des fruits, en particulier le marc, représentent un réservoir inexploité de composés bioactifs avec des applications potentielles dans les nutraceutiques, l'enrichissement des aliments et les produits pharmaceutiques. Pourtant, la récupération efficace et durable de ces composés reste un défi technique. Parmi les technologies d'extraction verte émergentes, l'extraction assistée par ultrasons à l'aide de sonicateurs à sonde permet d'obtenir des rendements de récupération exceptionnels. Les ultrasons permettent une extraction rapide et efficace des composés phénoliques, des acides triterpéniques et d'autres composés bioactifs à partir de matrices végétales telles que le marc de pomme.

Valorisation efficace des sous-produits de fruits par extraction aux ultrasons

L'extraction ultrasonique du marc est un moyen efficace de valoriser le sous-produit de la production de jus, de vin et de cidre. – Il s'agit d'une solution scientifiquement validée, industrialisable et adoptée, et économique pour la valorisation des déchets de fruits. La sonication étant efficace et polyvalente, elle offre une stratégie d'extraction verte permettant d'utiliser le potentiel des sous-produits agroalimentaires tels que le marc de pomme.
Comme l'ont montré de récentes recherches, la combinaison de temps de sonication courts, de concentrations modérées d'éthanol et d'une amplitude contrôlée permet une récupération sélective et efficace des composés bénéfiques pour la santé.
Dans la recherche de la circularité, la sonication n'est pas seulement un outil – La sonication est synonyme d'intensification et d'efficacité du processus.

Valorisation des grignons par extraction ultrasonique

Le marc de fruits, un sous-produit de la production de jus et de vin, comprend l'écorce, la pulpe, les graines et les tiges. Traditionnellement sous-utilisé ou relégué à des applications de faible valeur telles que l'alimentation du bétail ou la biomasse, le marc est désormais reconnu comme une source précieuse de polyphénols (par exemple, les glycosides de quercétine, la phloridzine), de flavonoïdes, de dihydrochalcones et d'acides triterpéniques (notamment l'acide ursolique). Ces molécules sont associées à des propriétés antioxydantes, anti-inflammatoires et antimicrobiennes.
L'extraction par ultrasons offre une approche transformatrice de la valorisation du marc en permettant la libération efficace de ces bioactifs. Comparée aux méthodes d'extraction conventionnelles, l'extraction par ultrasons offre :

• Des délais de traitement plus courts
• Réduction de la consommation de solvants
• Des rendements plus élevés
• Conditions d'extraction plus douces, préservant les composés sensibles à la chaleur

Ce que dit la science à propos de l'extraction ultrasonique des grignons

Deux études exemplaires démontrent scientifiquement les avantages de l'extraction assistée par ultrasons (UAE) pour le marc de pomme.

Étude 1 : Pando Bedriñana et al, 2024
En utilisant un plan composite central, les chercheurs ont optimisé l'extraction simultanée des polyphénols totaux et de l'acide ursolique du marc de l'industrie cidricole à l'aide d'un sonicateur Hielscher UP200Ht. Dans des conditions optimisées (5,1 min, 68 % d'éthanol, 90 % d'amplitude), le marc de pomme entier a produit :

• ~1300 µg/g de flavonols
• ~1200 µg/g de dihydrochalcones
• ~4200 µg/g d'acide ursolique

Notamment, la fraction de la peau de pomme présentait des concentrations encore plus élevées, l'acide ursolique atteignant 8500 µg/g de matière sèche. L'activité antioxydante des extraits est en forte corrélation avec la teneur en polyphénols, et la modélisation mathématique a confirmé l'efficacité de l'extraction.

Étude 2 : Razola-Díaz et al, 2022
Ce travail s'est concentré sur l'optimisation de l'extraction de la phlorétine et de la phloridzine – deux dihydrochalcones puissamment antioxydantes. En utilisant un sonicateur à sonde Hielscher UP400St, les rendements d'extraction suivants ont été obtenus :

• ~13 µg/g de phlorétine
• ~67 µg/g de phloridzine
• ~1878 µg/g de poids sec de phénolique total
• Activité antioxydante (FRAP) : jusqu'à 3,58 mg TE/g

Polyvalence - Sonication pour les pâtes, les jus et les smoothies

L'extraction par ultrasons n'est pas limitée au marc de pomme ; elle a été appliquée avec succès à une large gamme de matrices de fruits. Dans la pulpe de fruits tels que l'orange, la sonication améliore la libération des polyphénols, des flavonoïdes et des antioxydants, tout en préservant leur intégrité fonctionnelle. De même, les écorces d'agrumes – y compris le pamplemousse, le citron et l'orange – sont riches en pectines et en composés phénoliques, qui peuvent être efficacement libérés par la rupture de la paroi cellulaire provoquée par la cavitation. Même les pépins de raisin, connus pour leur contenu polyphénolique dense (catéchines et proanthocyanidines, par exemple), réagissent bien au traitement ultrasonique, produisant de fortes concentrations d'antioxydants. Cette polyvalence entre les tissus végétaux montre que la sonication est un outil robuste pour l'extraction verte de substances bioactives à partir de divers sous-produits agro-industriels.

En outre, la polyvalence des sonicateurs Hielscher s'étend à divers produits et applications :

• Extraction en phase liquide dans les jus et les purées
• Homogénéisation de boissons et d'émulsions à base de plantes
• Inactivation microbienne et enzymatique pour prolonger la durée de conservation sans dommage thermique

Dans la production de jus et de smoothies, une sonication très performante garantit.. :

• Dispersion stable de fibres et de solides
• Amélioration de la sensation en bouche
• Amélioration de la biodisponibilité des composés phénoliques
• Préservation des propriétés sensorielles et nutritionnelles

L'utilisation polyvalente des sonicateurs Hielscher permet de combler facilement le fossé entre le traitement du marc et celui du jus. – permettant l'extraction, l'homogénéisation et la pasteurisation avec la même installation ultrasonique.

Pleins feux sur le développement durable

L'ultrasonication contribue de manière significative au développement durable en permettant la récupération à haute valeur des composés bioactifs des sous-produits de la transformation des fruits qui, autrement, contribueraient au gaspillage alimentaire mondial. Dans le contexte de l'industrie du jus, où jusqu'à 25 % des fruits et légumes sont jetés après la récolte ou pendant le traitement, la sonication offre une solution ciblée et efficace. Par exemple, il a été démontré que le traitement par ultrasons des mélanges de pulpe et d'écorce d'orange améliore les principales propriétés des fibres alimentaires, ce qui permet de les réutiliser comme nouveaux ingrédients alimentaires. Cette voie de valorisation permet non seulement de réduire la charge environnementale des déchets agroalimentaires, mais aussi de s'aligner sur l'objectif de développement durable 12 des Nations unies. – promouvoir une consommation et une production responsables.
Il est important de noter que la sonication est une technologie verte et économe en énergie – nécessitant une faible consommation d'énergie et réduisant l'utilisation de solvants d'extraction agressifs, puisqu'il fonctionne avec de l'eau, de l'éthanol aqueux et des NADES.
En transformant les flux de déchets en ingrédients fonctionnels, la sonication contribue à une économie circulaire et améliore la durabilité écologique et économique dans le secteur de la transformation alimentaire.

Améliorez votre processus de fabrication de marc avec les sonicateurs Hielscher

Hielscher Ultrasonics est un fabricant de premier plan de systèmes ultrasoniques de haute performance conçus pour des applications en laboratoire et dans l'industrie. Ses sonicateurs industriels – tels que UIP2000hdT, UIP4000hdT, UIP6000hdT et UIP16000hdT – offre :

• Débit évolutif (de litres à tonnes par heure)
• Contrôle précis de l'amplitude
• Fonctionnement 24/7 dans des environnements exigeants
• Réacteurs ultrasoniques pressurisables
• Compatibilité avec le traitement continu en ligne
• Intégration simple dans les lignes de production (existantes)

Les sonicateurs Hielscher sont déjà validés dans des recherches publiées pour l'extraction de polyphénols, d'antioxydants et d'autres composés bioactifs, avec une efficacité et une reproductibilité prouvées.

Le tableau ci-dessous vous donne une indication de la capacité de traitement approximative de nos ultrasons :

Conception, fabrication et conseil – Qualité Made in Germany

Les ultrasons Hielscher sont réputés pour leur qualité et leurs normes de conception les plus élevées. La robustesse et la facilité d'utilisation permettent une intégration aisée de nos ultrasons dans les installations industrielles. Les conditions difficiles et les environnements exigeants sont facilement gérés par les ultrasons Hielscher.

Hielscher Ultrasonics est une entreprise certifiée ISO et met l'accent sur les ultrasons de haute performance, dotés d'une technologie de pointe et d'une grande facilité d'utilisation. Bien entendu, les ultrasons Hielscher sont conformes à la norme CE et répondent aux exigences des normes UL, CSA et RoHs.

Littérature / Références