FR3090008A1 - Procédé de production d'une huile brute riche en polyphénol par extraction solide/liquide - Google Patents
Procédé de production d'une huile brute riche en polyphénol par extraction solide/liquide Download PDFInfo
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Abstract
Le présente invention porte sur une procédé de production d'une huile brute riche en polyphénol par extraction solide/liquide. Le procédé comprend une étape d'extraction solide/liquide mettant en œuvre un solvant comprenant du 2-methyloxolane et de l'eau.
Description
Description
Titre de l'invention : Procédé de production d'une huile brute riche en polyphénol par extraction solide/liquide
Domaine technique
[0001] L’invention relève du domaine de la production des huiles brutes riches en polyphénol par un procédé par extraction solide/liquide.
Contexte de l'invention
[0002] Les huiles tiennent une place importante dans l'industrie alimentaire, pharmaceutique, nutraceutique et cosmétique. Depuis peu l'attention s'est focalisée sur la production d'huiles riches en polyphénols. En effet selon des études récentes les huiles riches en polyphénols auraient des effets bénéfiques sur la santé, en particulier sur la peau et contre les maladies cardio vasculaires et les cancers. Les développements industriels récents se sont donc portés sur la production d'huiles riches en polyphénols.
[0003] Il existe deux grandes catégories connues de procédés de production des huiles, le procédé mécanique qui permet d'obtenir une huile vierge et le procédé par extraction solide/liquide permettant de produire une huile à partir d'un substrat solide. Classiquement, le procédé par extraction solide/liquide comprend une étape d'extraction solide/liquide mettant en jeu un solvant pour obtenir une fraction liquide comprenant une huile et le solvant.
[0004] Les deux procédés mécanique et d’extraction solide/liquide, peuvent être combinés, à savoir un premier procédé mécanique suivi d’une extraction solide liquide, le solide étant constitué par le résidu solide provenant du procédé mécanique.
[0005] Actuellement, l'hexane est le solvant le plus utilisé dans le procédé par extraction solide/liquide car il présente des propriétés avantageuses. En effet, l’hexane permet une extraction à haut rendement de l’huile (> 97%) et permet de laisser moins de 3% d’huile résiduelle dans le substrat solide, ce qui évite que ce dernier ne rancisse. L’hexane est facile à séparer de l'huile extraite, il présente un point d'ébullition adapté ( i.e. assez élevé pour limiter les pertes durant l'extraction mais assez faible pour limiter la consommation d'énergie durant sa séparation avec l'huile extraite et durant son recyclage), il est stable, et présente une bonne sélectivité en lipide.
[0006] Cependant l’hexane présente des inconvénients importants. Il est d'origine pétrolière, il est neurotoxique et est classé comme toxique pour la reproduction de catégorie 2. Il est également toxique pour l'environnement aquatique de catégorie 2.
[0007] De plus des analyses sur les huiles obtenues par extraction avec l'hexane ont mis en évidence que le procédé mettant en œuvre l'hexane ne permet pas de produire une huile riche en polyphénol.
[0008] La présente invention vise donc à fournir un procédé industriel de production d'une huile par extraction solide/liquide qui permet de produire une huile riche en polyphénol.
[0009] De façon surprenante, la Demanderesse a mis au point un procédé qui répond à ce besoin.
Exposé de l’invention
[0010] Selon un premier aspect, l'invention porte sur un procédé de production d'une huile brute riche en polyphénol à partir d'un substrat biologique comprenant les étapes suivantes :
a) extraction solide/liquide du substrat biologique avec un solvant pour obtenir d'une part une fraction liquide comprenant l'huile brute et le solvant et d'autre part un résidu solide, caractérisé en ce que, le solvant comprend du 2-méthyloxolane et de l'eau, et le pourcentage massique d'eau dans le solvant lors de l'étape a) d'extraction est de 0,3% à 20%.
[0011] Au sens de la présente invention, on entend par extraction solide/liquide l'obtention d'une fraction liquide et d'un résidu solide à partir d'un substrat biologique solide en utilisant un solvant liquide comme solvant d'extraction. Typiquement l'extraction solide/liquide peut être réalisée par décoction, infusion, digestion, percolation, lixiviation ou macération.
[0012] Au sens de la présente invention, on entend par huile brute une huile non raffinée, i.e. n'ayant pas subie d'étape de raffinage chimique ou mécanique après son extraction par un procédé solide/liquide.
[0013] De façon avantageuse, et contrairement au procédé conventionnel mettant en œuvre de l'hexane, le procédé de l'invention permet de produire une huile brute riche en polyphénol.
[0014] De plus le rendement brut d'extraction en huile brute du procédé selon l'invention est avantageusement supérieur au rendement brut d'extraction en huile brute du procédé conventionnel mettant en œuvre de l'hexane.
[0015] Au sens de la présente invention, on entend par huile brute riche en polyphénol une huile brute comprenant un ou plusieurs polyphénols et dont la concentration massique en polyphénols est supérieure ou égale à 100 ppm, en particulier de 320 ppm à 2000 ppm, plus particulièrement de 350 ppm à 1500 ppm, plus particulièrement encore de 400 ppm à 1200 ppm.
[0016] L'homme du métier sait que la concentration massique en polyphénols d'une huile brute diminue au cours du raffinage. Ainsi la concentration massique en polyphénols de l'huile brute est supérieure à la concentration massique en polyphénols dans l'huile raffinée, i.e. dans l'huile brute après raffinage. Typiquement la concentration massique en polyphénols peut diminuer d'au moins 20% entre l'huile brute et l'huile brute raffinée.
[0017] Au sens de la présente invention, on entend par polyphénols une classe de molécules caractérisées par la présence de plusieurs groupes phénoliques arrangés en structures complexes.
[0018] Typiquement, la concentration massique en polyphénols dans l'huile brute est déterminée selon la méthode dite de Folin Ciocalteu décrite par Slinkard et Singleton dans la publication Total Phenol Analysis: Automation and Comparison with Manual Methods parue dans la revue « American Journal of Enology and Viticulture 28, no 1 (1 janvier 1977): 49-55 ». L'homme du métier sait adapter cette méthode pour sa mise en œuvre sur un lecteur de microplaques 96 puits (ELUOstar Omega, BMG LABTECH, Erance).
[0019] Typiquement l’huile brute peut également comprendre du 2-méthyloxoloane. En effet l’étape c) de séparation peut ne pas séparer totalement l’huile brute du solvant.
[0020] Typiquement la concentration massique en 2-méthyloxolane dans l’huile brute peut être de 0,5 ppm à 500 ppm, en particulier de 50 ppm à 300 ppm.
[0021] La concentration massique en 2-méthyloxolane dans l’huile brute diminue au cours du raffinage. Ainsi la concentration massique en 2-méthyloxolane dans l'huile raffinée est très faible car inférieure à 5 ppm.
[0022] Le procédé selon l'invention met en œuvre un solvant comprenant du 2-méthyloxolane (n° CAS 96-47-9) et de l'eau. De façon avantageuse, le 2-methyloxolane est d’origine biosourcée car sa matière première est typiquement issue de bagasse de canne à sucre ou de rafles de maïs. De plus le 2-methyloxolane est non toxique en ingestion pour les quantités envisagées (Un test publié de 3 mois en ingestion sur des rats a montré une dose dans effet indésirable observé - NOAEL, Non Observed Adverse Effect Limit, suivant la terminologie anglaise - de 250 mg/kg poids corporel/jour) et il n'est pas classé toxique pour l’environnement.
[0023] Selon un mode réalisation particulier, le pourcentage massique d'eau dans le solvant est de 1% à 15%, plus particulièrement de 4% à 6% lors de l'étape a) d'extraction.
[0024] Au sens de la présente invention, le pourcentage massique d'eau dans le solvant correspond à la masse d'eau dans le solvant divisée par la masse totale du solvant.
[0025] Sous certaines conditions, en particulier dans les plages de pourcentage massique d'eau dans le solvant indiquées ci-dessus, le 2-méthyloxolane et l'eau peuvent former des mélanges liquides homogènes.
[0026] En effet un azéotrope comprenant 89,4% en poids de 2-méthyloxolane et 10,6% en poids d'eau se forme à 71 °C. De plus l'eau est partiellement soluble dans le
2-méthyloxolane, la solubilité de l'eau dans le 2-méthyloxolane étant de 4,1% en poids à 20°C et de 4,6% en poids à 60°C.
[0027] De façon avantageuse, la mise en œuvre des étapes du procédé selon l'invention est plus simple lorsque que le solvant est un mélange liquide homogène que lorsque le solvant est un mélange liquide biphasique. Ceci est typiquement le cas pour l'étape a) d’extraction du procédé selon l'invention.
[0028] Au sens de la présente invention, on entend par substrat biologique une matière solide choisie parmi un végétal, une algue, un microorganisme et leurs mélanges.
[0029] Lorsque le substrat biologique est un végétal alors l'huile brute obtenue selon le procédé de l'invention est appelée huile brute végétale.
[0030] Typiquement le substrat biologique peut être un végétal choisi parmi l'amande, l’amarante, l'arachide, l'argan, l’argousier, l’anacardier l'avocat, la bourrache, la carthame, la cameline, la carotte, le cacao, le cajou, le chanvre, le colza, le coprah, la courge, le coton, le croton, le cynorrhodon, la figue, la figue de barbarie, la grenade, le houblon, l'illipé, le jojoba, le karité, le lin, le lupin, le maïs, le noisetier, le noyer, le cocotier, l'oeillette, l'olive, l'onagre, le palmiste, le paprika, le pécan, la pistache, le poivre, le ricin, le riz, le rosier musqué, le sésame, le soja, la tagète, le tournesol, le Calophyllum inophyllum, le madhuca, le noyer du Queensland, la framboise, le cassis, la courge, la grenade, le melon, le raisin, la tomate, le baobab, le babassu, la canneberge, le chia, la citrouille, la moutarde, le neem, le Nigella Sativa, le niger, le pavot, le Perilla, le Plukenetia volubili, le potiron, le rocou, le Taramira, l'abricot, la prune, la pêche, le blé, en particulier le soja, le colza, le tournesol, le baobab, le maïs, l’arachide, le cocotier, le palmiste, le coton, tout particulièrement le soja, le colza, le tournesol, le baobab et leurs mélanges.
[0031] Dans le cas où le substrat biologique est un végétal, l'étape a) d'extraction peut être effectué à partir du végétal en entier ou d'une ou plusieurs parties du végétal, et en particulier une partie choisie parmi la racine, la tige, l'écorce, la fleur, la graine, le germe, la feuille, le fruit, la noix, les pépins, le noyau.
[0032] En fonction du végétal, l’homme du métier saura quelle partie choisir.
[0033] Typiquement le substrat biologique peut être choisi parmi les pépins de framboise, les pépins de cassis, les pépins de grenade, les pépins de melon, les pépins de raisin, les pépins de tomate, les graines de baobab, les graines de babassu, les graines de canneberge, les graines de chia, les graines de maïs, les graines de coton, les graines d’arachide, les graines de colza, les graines de courge, les graines de madhuca, les graines de moutarde, les graines de neem, les graines de Nigella Sativa, les graines de niger, les graines de pavot, les graines de Perilla, les graines de Plukenetia volubili, les graines de potiron, les graines de rocou, les graines de soja, les graines de Taramira, les graines de tournesol, les noyaux d'abricot, les noyaux de prune, les noyaux de pêche, le fruit du Calophyllum inophyllum, la noix, la noix de cajou, la noix de macadamia, la noix de coco, la noix de pécan , en particulier les graines de soja, les graines de colza, les graines de tournesol, les graines de baobab et leurs mélanges.
[0034] Selon un mode de réalisation très particulier le substrat biologique est choisi parmi les graines de soja, les graines de colza, les graines de tournesol et leurs mélanges.
[0035] Lorsque le substrat biologique est une algue, il peut être choisi parmi les genres Arthrospira, Haematococcus, Dunaliella, Chlorella, Nannochloropsis, Schizochytrium, Crypthecodinium, Culindrotheca, Isochrysis, Nannochloris, Nitzchia, Phaeodactylum, Chaetoceros ou leur mélange.
[0036] Lorsque le substrat biologique est un microorganisme choisi parmi une levure, une moisissure, une bactérie, un champignon ou leur mélange. La levure peut typiquement être choisie parmi les genres Cryptococcus, Candida, Lipomyces, Rhodotorula, Saccharomyces, Trichosporon, Yarrowia ou leur mélange.
[0037] Typiquement, le substrat biologique peut avoir subi, avant l'étape a) d'extraction, une étape préalable de préparation. Cette étape de préparation peut être, par exemple, un aplatissage, un broyage, une extraction mécanique, une pression, une centrifugation, une cuisson, une lyophilisation, une lyse enzymatique, une lyse mécanique, une macération, une trituration pour obtenir un tourteau, un traitement par ultra-sons, un traitement par micro-onde, un séchage ou leur mélange ou toute combinaison des dites préparations.
[0038] L'étape a) d'extraction peut typiquement être réalisée en lot (batch en anglais) ou en continu.
[0039] Lorsque l'étape a) d'extraction est réalisée en lot, le substrat biologique et le solvant sont avantageusement mélangés dans un extracteur à lit fixe ou à charge dispersée. Lorsque l'étape a) d'extraction est réalisée en lot le rapport massique substrat biologique:solvant peut être de 1:1 à 1:50, en particulier de 1:2 à 1:20, plus particulièrement de 1:5 à 1:10.
[0040] Lorsque l'étape a) d'extraction est réalisée en continu, le substrat biologique arrive, de façon continue, dans un extracteur en lit mobile, tels que les extracteurs à compartiments mobiles, à panier mobiles, à chaîne de convoyage ou à bande transporteuse. Le solvant est mis en contact avec le substrat biologique par circulation ou percolation, typiquement à contre-courant du substrat biologique. Lorsque l'étape a) d'extraction est réalisée en continu le rapport massique substrat biologique:solvant peut avantageusement être de 1:0,5 à 1:5, en particulier de 1:0,75 à 1:3, plus particulièrement de 1:1 à 1:1,3.
[0041] Typiquement l'étape a) d'extraction est avantageusement réalisée à une température de 20°C à 100°C, en particulier de 40°C à 80°C, plus particulièrement de 55°C à 75°C. En effet l'étape a) d'extraction est facilitée dans ces plages de température car elles sont compatibles avec le point d'ébullition de l'azéotrope 2-méthyloxolane/eau qui est de 71°C.
[0042] Typiquement, le procédé selon l'invention peut comprendre, en plus de l'étape a) d'extraction, les étapes suivantes :
b) récupération de la fraction liquide, et
c) séparation de l'huile brute et du solvant de la fraction liquide pour récupérer d'une part l'huile brute et d'autre part le solvant.
[0043] L'étape b) de récupération de la fraction liquide permet de séparer la fraction liquide du résidu solide. Typiquement cette étape b) peut être réalisée par filtration.
[0044] L'étape c) de séparation peut être réalisée par extraction liquide/liquide, par entrainement à la vapeur d'eau, par chauffage, par distillation ou leur combinaison, en particulier par entrainement à la vapeur d'eau, par distillation ou leur combinaison, tout particulièrement par distillation.
[0045] Typiquement l'étape c) de séparation peut être réalisée en lot ou en continu.
[0046] Les étapes b) et c) sont des étapes classiques des procédés de production des huiles par extraction solide/liquide. L’homme du métier saura adapter les conditions opératoires de ces étapes pour les réaliser.
[0047] Typiquement, le procédé selon l'invention peut comprendre, après l’étape c), une étape d) de recyclage dans l'étape a) d'extraction de tout ou partie du solvant récupéré à la fin de l'étape c).
[0048] De façon avantageuse, recycler le solvant récupéré à la fin de l'étape c) permet de diminuer le coût économique en matière première du procédé selon l'invention et donc d'améliorer sa viabilité industrielle.
[0049] Selon une première variante, tout ou partie du solvant récupéré à la fin de l'étape c) subit, avant l'étape d) de recyclage, une étape d') de réduction du pourcentage massique d'eau. Cette première variante est particulièrement avantageuse lorsque le pourcentage massique d'eau dans le solvant récupéré à la fin de l'étape c) est supérieur à 20%, en particulier supérieur à 15%, tout particulièrement supérieur à 6%.
[0050] Selon une seconde variante, tout ou partie du solvant récupéré à la fin de l'étape c) est directement recyclé dans l'étape a) d'extraction lors de l'étape d) de recyclage. Ainsi dans cette seconde variante, le procédé ne comprend pas, entre l'étape c) et l'étape d), d'étape d') de réduction du pourcentage massique d'eau. Cette seconde variante est particulièrement avantageuse lorsque le pourcentage massique d'eau dans le solvant récupéré à la fin de l'étape c) est de 0,3% à 20%, en particulier de 1% à 15%, plus particulièrement de 4% à 6%.
[0051] Selon un mode de réalisation, l'étape d') de réduction du pourcentage massique d'eau peut être réalisée par condensation, par décantation, par distillation ou leur combinaison, en particulier par condensation, par décantation ou leur combinaison, plus particulièrement par décantation suivie d'une distillation.
[0052] Pour faciliter le recyclage du solvant, il peut être avantageux de former l'azéotrope comprenant 89,4% en poids de 2-méthyloxolane et 10.6% en poids d'eau à 71 °C lors de la condensation. Dans ce cas le pourcentage massique d'eau dans le solvant peut être de 1% à 25%, en particulier de 5% à 20% et plus particulièrement de 10% à 12% après la condensation. Il peut être également avantageux de solubiliser l'eau dans le 2-méthyloxolane directement lors de la condensation ou de l'éventuelle décantation, la solubilité de l'eau dans le 2-méthyloxolane étant de 4,1% à 20°C et de 4,6% à 60°C. Dans ce cas le pourcentage massique d'eau dans le solvant peut être de 0,3% à 20%, en particulier de 1% à 15%, plus particulièrement de 4% à 6% après la condensation ou de l’éventuelle décantation.
[0053] L'homme du métier saura adapter les conditions opératoires de la condensation pour former l'azéotrope et/ou solubiliser l'eau dans le 2-méthyloxolane.
[0054] L'homme du métier saura également adapter les conditions opératoires de l'éventuelle décantation pour solubiliser l'eau dans le 2-méthyloxolane.
[0055] Selon un mode de réalisation spécifique, l'étape d') de réduction du pourcentage massique d'eau peut être réalisée par condensation suivie d'une décantation et : - le pourcentage massique d'eau dans le solvant après la condensation est de 1% à 25%, en particulier de 5% à 20% et plus particulièrement de 10% à 12%, et
- le pourcentage massique d'eau dans le solvant après la décantation est de 0,3% à 20%, en particulier de 1% à 15%, plus particulièrement de 4% à 6%.
[0056] Le procédé selon l'invention permet également de produire un résidu solide.
[0057] Au sens de la présente invention, on entend par résidu solide le solide produit par le procédé selon l'invention à partir du substrat biologique.
[0058] Le procédé selon l'invention permet de produire une huile brute riche en polyphénol à partir du substrat biologique, le résidu solide est donc appauvri en polyphénols.
[0059] Le résidu solide peut comprendre du solvant du procédé selon l'invention. Le résidu solide peut donc subir une étape e) de désolvatation après l'étape a) pour récupérer d'une part le solvant et d'autre part un résidu solide désolvaté.
[0060] Typiquement cette étape e) de désolvatation peut être réalisée par chauffage du résidu solide puis injection de vapeur dans le résidu solide chauffé.
[0061] Selon un mode de réalisation, le procédé selon l'invention peut comprendre en outre une étape f) de recyclage dans l'étape a) d'extraction de tout ou partie du solvant récupéré lors de l'étape e).
[0062] De façon avantageuse, recycler le solvant récupéré à la fin de l'étape e) permet de diminuer le coût économique en matière première du procédé selon l'invention et donc d'améliorer sa viabilité industrielle.
[0063] Selon une première variante, tout ou partie du solvant récupéré à la fin de l'étape e) subit, avant l'étape f) de recyclage, une étape f ) de réduction du pourcentage massique d'eau. Cette première variante est particulièrement avantageuse lorsque le pourcentage massique d'eau dans le solvant récupéré à la fin de l'étape e) est supérieur à 20%, en particulier supérieur à 15%, tout particulièrement supérieur à 6%.
[0064] Selon une seconde variante, tout ou partie du solvant récupéré à la fin de l'étape e) est directement recyclé dans l'étape a) d'extraction lors de l'étape f) de recyclage. Ainsi dans cette seconde variante, le procédé ne comprend pas, entre l'étape e) et l'étape f), d'étape f ) de réduction du pourcentage massique d'eau. Cette seconde variante est particulièrement avantageuse lorsque le pourcentage massique d'eau dans le solvant récupéré à la fin de l'étape c) est de 0,3% à 20%, en particulier de 1% à 15%, plus particulièrement de 4% à 6%.
[0065] L'étape f ) de réduction du pourcentage massique d'eau est réalisée dans les mêmes conditions que l'étape d') de réduction du pourcentage massique d'eau.
[0066] Selon un mode de réalisation particulier, tout ou partie des solvants récupérés lors des étapes c) et e) peuvent être mélangés et tout ou partie de leur mélange peut être recyclé dans l'étape a) dans une étape g) de recyclage.
[0067] Selon une première variante, tout ou partie des solvants récupérés lors des étapes c) et e) peuvent être mélangés et tout ou partie de leur mélange peut subir une étape g') de réduction du pourcentage massique d'eau avant d'être recyclé dans l'étape a) dans une étape g) de recyclage.
[0068] Selon une seconde variante, tout ou partie des solvants récupérés lors des étapes c) et e) peuvent être mélangés et tout ou partie de leur mélange peut être directement recyclé dans l'étape a) d'extraction lors d'une étape g) de recyclage. Ainsi dans cette seconde variante, le procédé ne comprend pas, entre les étapes c) et e) et l'étape g), d'étape g') de réduction du pourcentage massique d'eau.
[0069] L'étape g') de réduction du pourcentage massique d'eau est réalisée dans les mêmes conditions que l'étape d') de réduction du pourcentage massique d'eau.
[0070] Selon un mode de réalisation très particulier, le procédé comprend les étapes suivantes :
a) extraction solide/liquide du substrat biologique avec le solvant pour obtenir d'une part une fraction liquide comprenant l'huile brute et le solvant et d'autre part un résidu solide,
b) récupération de la fraction liquide comprenant l'huile brute et le solvant, et c) séparation de l'huile brute et du solvant de la fraction liquide par entrainement à la vapeur d'eau pour récupérer d'une part l'huile brute et d'autre part le solvant,
d) recyclage dans l'étape a) de tout ou partie du solvant récupéré lors de l'étape c) après une étape d') de réduction du pourcentage massique d'eau dans tout ou partie du solvant récupéré à la fin de l'étape c) par condensation suivie d'une décantation et:
- le pourcentage massique d'eau dans le solvant après la condensation est de 1% à 25%, en particulier de 5% à 20% et plus particulièrement de 10% à 12%, et
- le pourcentage massique d'eau dans le solvant après la décantation est de 0,3% à 20%, en particulier de 1% à 15%, plus particulièrement de 4% à 6%.
[0071] Comme expliqué ci-dessus, le procédé de l'invention permet avantageusement de produire une huile brute riche en polyphénol et qui peut comprendre du 2-méthyloxolane.
[0072] Ainsi l’invention porte aussi sur une huile brute riche en polyphénol issue d'un substrat biologique, ladite huile brute comprenant des polyphénols et du 2-méthyloxolane, et étant caractérisée en ce que la concentration massique en polyphénol est supérieure ou égale à 100 ppm.
[0073] Au sens de la présente invention, on entend par huile brute riche en polyphénol une huile brute comprenant un ou plusieurs polyphénols et dont la concentration massique en polyphénol est supérieure ou égale à 100 ppm, en particulier de 320 ppm à 2000 ppm, plus particulièrement de 350 ppm à 1500 ppm, plus particulièrement encore de 400 ppm à 1200 ppm.
[0074] Typiquement la concentration massique en 2-méthyloxolane dans l’huile brute peut être de 0,5 ppm à 500 ppm, en particulier de 50 ppm à 300 ppm.
[0075] Le substrat biologique est tel que décrit ci-dessus en lien avec le procédé de l'invention.
Exemples
[0076] Dans les exemples ci-après la méthode pour déterminer la concentration massique en polyphénols dans les huiles brutes est la méthode dite de « Folin Ciocalteu », décrite par Slinkard et Singleton dans la publication « Total Phenol Analysis: Automation and Comparison with Manual Methods » parue dans la revue « American Journal of Enology and Viticulture 28, no 1 (1 janvier 1977): 49-55 », avec les modifications décrites ci-dessous pour la mettre en œuvre sur un lecteur de microplaques 96 puits (FLUOstar Omega, BMG LABTECH, France).
Tous les réactifs et solvants utilisés sont de qualité analytique adaptée.
Les polyphénols contenus dans l’huile brute sont préalablement extraits par la méthode suivante : 1 g d’huile est dilué dans 1 mL d’hexane, puis la solution est extraite par 3 extractions successives avec 3 mL d’un mélange méthanol / eau (60%vol / 40%vol). Après chaque extraction, les 2 phases sont agitées puis séparées par centrifugation (10 000 tr.min-1 / 10 min / 20 °C) et la phase hydro-alcoolique liquide est collectée (les éventuels dépôts, précipités ou particules solides potentiellement formés ne sont pas prélevés). Les 3 phases hydro-alcoolique sont rassemblées puis lavées avec 1 mL d’hexane. Les phases sont séparées par centrifugation puis la phase hydroalcoolique est transférée dans une fiole jaugée de 10 mL, et le volume est complété au trait de jauge avec le mélange méthanol/eau (60%vol / 40%vol).
A l’aide d’une micropipette, 20 pL de cette solution sont introduits dans un puit de la microplaque auxquels sont ajoutés 80 pL de solution aqueuse de Na2CO3 (anhydre, Acros Organics) à 75 g/L. Le même mélange est répété dans 7 autres puits, soit 8 puits au total pour 1 échantillon d’huile brute analysé. Ensuite 100 pL de réactif de FolinCiocalteu (Panreac AppliChem, ref. 251567.1609), préalablement dilué au 1/10 (v/v) dans l’eau distillée, sont ajoutés dans chaque puits de façon automatisée par l’injecteur automatique du lecteur microplaque. La lecture de l’absorbance de chaque puit est réalisée par le détecteur UV-Visible du lecteur de microplaque à 750 nm à 25 °C après Ih d’agitation dans l’obscurité dans l’appareil. En parallèle, une courbe d’étalonnage a été établie à l’aide de 8 solutions aqueuses d’acide gallique (Sigma-Aldrich) dans une gamme de concentration allant de 0 à 100 mg/L d’acide gallique, selon le même protocole d’analyse défini pour les échantillons, la différence étant que la solution comprenant la phase et le mélange méthanol/eau est remplacée par l'une des 8 solutions aqueuses d’acide gallique.
Dans un second temps, afin d’éliminer composés non-polyphénoliques présents dans l’huile et pouvant réagir avec le réactif de Folin-Ciocalteu (sucres réducteurs, protéines...), 5 mL de la solution de polyphénols obtenue précédemment à partir de l’huile brute sont acidifiés à pH = 3,5 avec une solution de HCl à 0,1 N. Puis à ce mélange sont ajoutés 5 mL d’eau distillée et 1 g de polyvinylpolypyrrolidone (PVPP, taille des particules «110 pm, Sigma-Aldrich) afin de capter les polyphénols. Le mélange est agité mécaniquement durant 10 min à 25 °C avant d’être centrifugé à 10 000 tr.min-1 durant 10 min à 20 °C. Le surnageant est ensuite prélevé puis filtré à l’aide d’un filtre-seringue (0,25 pm) avant d’être analysé selon le même protocole que la solution non-traitée au PVPP. La valeur d’absorbance de cette solution traitée au PVPP sera utilisée comme « blanc », elle sera soustraite à la valeur obtenue précédemment.
La valeur d’absorbance ainsi obtenue, moyenne issue de la mesure d’absorbance de 8 puits, à laquelle est soustraite la contribution des composés non-polyphénoliques, sert à calculer la concentration massique en polyphénols de l’échantillon, à partir de l’équation de la droite de calibration. En considérant la masse d’huile utilisée initialement pour l’analyse, la concentration massique en polyphénols dans l’échantillon est exprimée en pg d’acide gallique (EAG, en abrégé) / g d’huile brute, ou bien de façon équivalente, en ppm.
[0077] Exemple 1 selon l'invention :
le solvant comprend du 2-methyloxolane et de l'eau [0078] Exemple 1-1 : le substrat est la graine de soja
[0079] L’extraction d’huile brute de soja a été mise en œuvre à l’aide d’un système d’extraction automatique type Soxhlet (Extraction System B-811, Büchi), à partir de graines de soja décoquillées (Fournisseur : OLEAD, variété : ES PALLADOR, récolte : France, 2017, teneur en eau : 8,5% +/- 0,3). Le solvant utilisé est un mélange de 2-methyloxolane (stabilisé au BHT, Sigma Aldrich) contenant 4,5 g d’eau distillée pour 100 g de solvant.
[0080] Environ 50 g de graines de soja sont broyés à l’aide d’un broyeur à couteaux de façon à obtenir des particules d’une taille inférieure à 1 mm.
Environ 30 g de la poudre obtenue sont pesés et introduits dans une cartouche d’extraction en verre adaptée à l’appareil (Büchi). La cartouche est ensuite introduite et fixée dans la chambre Soxhlet selon les instructions définies dans le manuel d’utilisation de l’appareil.
Ensuite, 170 mL de solvant sont introduits dans le gobelet récepteur de 250 mL prévu à cet effet. Ensuite l’appareil est réglé de façon à opérer selon le mode « Soxhlet Standard », sans rinçage ni dessiccation, avec un nombre de cycles fixé à 20 et une puissance de chauffage fixée à 10.
Enfin, le détecteur de niveau est placé environ 1 cm au-dessus du niveau « haut » du substrat végétal et le réfrigérant est alimenté avec de l’eau froide (8 °C).
Le solvant est ensuite porté à ébullition à l’aide de la plaque chauffante intégrée. Une fois les 20 cycles terminés, tout le solvant contenant l’huile extraite est collecté dans le gobelet récepteur, tandis que le résidu solide reste à l’intérieur de la cartouche d’extraction.
Le solvant contenant l’huile extraite est laissé à refroidir environ 20 min à température ambiante avant d’être transféré dans un ballon de 250 mL. Le solvant est ensuite évaporé à l’aide d’un évaporateur rotatif sous pression réduite (150 tr/min ; 50°C ; 180 mbar, puis 1 mbar pour finir).
L’huile brute ainsi obtenue est pesée puis refroidie sous un léger flux d’azote durant 10 minutes avant d’être transférée dans un tube étanche puis stockée au congélateur à 20 °C en attendant les analyses.
[0081] Le rendement brut d’extraction en huile brute (g d’huile brute / 100 g de matière première) et la concentration massique en polyphénols sont présentés dans le Tableau 1.
[0082] Exemple 1-2 : le substrat est la graine de colza
[0083] Le protocole opératoire est le même que dans l'Exemple 1-1, la différence étant que le substrat de départ est la graine de colza entière (fournisseur : OLEAD ; provenance : Gironde (France); récolte : 2016 ; teneur en eau : 5,2% +/- 0,15) et que les cartouches d’extraction Soxhlet utilisées sont en cellulose et non en verre.
[0084] Le rendement brut d’extraction en huile brute (g d’huile brute / 100 g de matière première) et la concentration massique en polyphénols sont présentés dans le Tableau
1.
[0085] Exemple 2 comparatif : h exane
[0086] Le protocole opératoire et les substrats biologiques sont les mêmes que dans les Exemples 1-1 et 1-2, la différence étant que le solvant est l'hexane.
[0087] Le rendement brut d’extraction en huile brute (g d’huile brute / 100 g de matière première) et la concentration massique en polyphénols sont présentés dans le Tableau 1.
[0088] Les résultats du Tableau 1 mettent en évidence que le procédé selon l'invention mettant en œuvre un solvant comprenant du 2-methyloxolane et de l'eau permet de produire une huile plus riche en polyphénol que l’huile obtenue par l'hexane (solvant de référence).
[0089] Les résultats du Tableau 1 mettent également en évidence que le rendement brut du procédé selon l'invention est supérieur au rendement brut du procédé comparatif mettant en œuvre de l'hexane.
[0090] [Tableaux 1]
| Substrat biologique | Rendement brut d’extraction (g/100 g) | Polyphénols totaux (pg acide gallique / g huile brute) | ||
| 2-methyloxolane + eau | Hexane | 2-methyloxolane + eau | Hexane | |
| Soja | 9,7 | 5,9 | 1138 | 25 |
| Colza | 44,7 | 28,6 | 386 | 13 |
[0091 ] Exemple 3 : Impact de la concentration massique en eau dans le solvant
[0092] Dans cet exemple une huile brute est obtenue par extraction solide/liquide à partir de trois substrats biologiques différents avec différents solvants comprenant du 2-methyloxolane (stabilisé au BHT, Sigma Aldrich) et de l'eau distillée, le pourcentage massique en eau dans chaque solvant étant de 1%, 4,5%, 10% ou 20%.
[0093] Les trois substrats biologiques sont :
- des graines de soja (fournisseur : OLEAD, variété : ES PALLADOR, récolte : France, 2017,, teneur en eau : 8,5% +/- 0,3),
- des graines de colza (fournisseur : OLEAD ; provenance : Gironde (France); récolte : 2016 ; teneur en eau : 5,2% +/- 0,15), et
- des graines de tournesol (provenance : Espagne ; fournisseur : L’île aux épices ; lot LPR22-1017 ; teneur en eau : 2,54% +/- 0,12).
Les huiles alimentaires extraites à partir de ces trois graines oléagineuses sont parmi les plus produites au monde hors huile de palme.
[0094] Dans cet Exemple 3 l'extraction solide/liquide est réalisée par la méthode d'extraction dite de macération à reflux car cette méthode est plus adaptée au solvant biphasique que la méthode d’extraction « Soxhlet ».
[0095] Exemple 3 -1 selon l'invention : le substrat est la graine de soia
[0096] Dans cet exemple 3-1, le substrat biologique est la graine de soja.
[0097] Environ 50 g de graines de soja décoquillées sont broyées à l’aide d’un broyeur à couteaux afin d’obtenir des particules d’une taille inférieure à 1 mm. 30 g de la poudre obtenue sont pesés et introduits dans un ballon en verre de 250 mL surmonté d’un réfrigérant de telle sorte de pouvoir mettre en œuvre une extraction à reflux.
Ensuite, 170 mL de chaque solvant est introduit dans le ballon puis le contenu du ballon est porté à reflux à l’aide d’un chauffe ballon.
La durée de l’extraction est fixée à 2h à partir du premier signe de reflux. Au bout des 2h, le chauffage est arrêté et le mélange est laissé à refroidir à température ambiante durant 20 min.
Par la suite, le contenu du ballon est filtré sur un lit de coton de façon à séparer d’un côté le résidu solide du solvant contenant l’huile, collecté dans un nouveau ballon de 250 mL. Le solvant est ensuite évaporé à l’aide d’un évaporateur rotatif sous pression réduite (150 tr/min ; 50°C ; 180 mbar, puis 1 mbar pour finir). L’huile brute ainsi obtenue est pesée puis les traces de solvant résiduel sont éliminées par un léger flux d’azote durant 10 minutes. L’huile est transférée dans un tube étanche puis stockée au congélateur à -20°C en attendant les analyses.
[0098] Pour chaque solvant exemplifié, le rendement brut d’extraction en huile brute (g d’huile brute / 100 g de matière première) et la concentration massique en polyphénols sont présentés dans le Tableau 2.
[0099] Exemple 3-2 selon l'invention : le substrat est la graine de colza
[0100] Le mode opératoire de cet Exemple 3-2 selon l'invention est identique à l'Exemple 3-1 selon l'invention à l'exception du substrat qui est la graine de colza.
[0101] Pour chaque solvant exemplifié, le rendement brut d’extraction en huile brute (g d’huile brute / 100 g de matière première) et la concentration massique en polyphénols sont présentés dans le Tableau 3.
[0102] Exemple 3-3 selon l'invention : le substrat est la graine de tournesol
[0103] Le mode opératoire de cet Exemple 3-3 selon l'invention est identique à l'Exemple
3-1 selon l'invention à l'exception du substrat qui est la graine de tournesol décortiquée.
[0104] Pour chaque solvant exemplifié, le rendement brut d’extraction en huile brute (g d’huile brute / 100 g de matière première) et la concentration massique en polyphénols sont présentés dans le Tableau 4.
[0105] Exemple 4 comparatif
[0106] Le protocole opératoire et les substrats biologiques sont les mêmes que dans les Exemples 3-1 à 3-3, la différence étant que le solvant est l'hexane.
[0107] Pour chaque substrat biologique, le rendement brut d’extraction en huile brute (g d’huile brute / 100 g de matière première) et la concentration massique en polyphénols sont présentés dans les Tableaux 2, 3 et 4.
[0108] [Tableaux2]
| Le substrat est la graine de soja | ||
| Solvant | Rendement brut d'extraction(g d’extrait / 100 g de matière de départ) | Concentration massique en polyphénols (ppm) |
| Hexane (comparatif) | 7,3 | 58 |
| MeTHF + 1% H2O (selon l'invention) | 12,1 | 396 |
| MeTHF + 4.5% H2O (selon l'invention) | 10,6 | 699 |
| MeTHF + 10% H2O (selon l'invention) | 10,3 | 813 |
| MeTHF + 20% H2O (selon l'invention) | 8,3 | 787 |
[0109] [Tableaux3]
| Le substrat est la graine de colza | ||
| Solvant | Rendement brut d'extraction(g d’extrait / 100 g de matière de départ) | Concentration massique en polyphénols (ppm) |
| Hexane (comparatif) | 17,9 | 6 |
| MeTHF + 1% H2O (selon l'invention) | 32,6 | 124 |
| MeTHF + 4.5% H2O (selon l'invention) | 33,7 | 177 |
| MeTHF + 10% H2O (selon l'invention) | 33.0 | 240 |
| MeTHF + 20% H2O (selon l'invention) | 32,8 | 270 |
[0110] [T ableaux4]
| Le substrat est la graine de tournesol | ||
| Solvant | Rendement brut d'extraction(g d’extrait / 100 g de matière de départ) | Concentration massique en polyphénols (ppm) |
| Hexane (comparatif) | 43,0 | 49 |
| MeTHE + 1% H2O (selon l'invention) | 49,0 | 140 |
| MeTHE + 4.5% H2O (selon l'invention) | 47,0 | 181 |
| MeTHE + 10% H2O (selon l'invention) | 50,0 | 171 |
| MeTHE + 20% H2O (selon l'invention) | 54,0 | 84 |
[OUI] Les résultats des Tableaux 2 à 4 mettent en évidence que le procédé selon l'invention mettant en œuvre un solvant comprenant du 2-methyloxolane et de 1% à 20% d'eau permet de produire une huile plus riche en polyphénols que l’huile obtenue par l'hexane (solvant de référence).
[0112] Les résultats des Tableaux 2 à 4 mettent également en évidence que le rendement brut du procédé selon l'invention est supérieur au rendement brut du procédé comparatif mettant en œuvre de l'hexane.
[0113] Les rendements d’extraction et les concentrations massiques en polyphénols totaux obtenus par la méthode d'extraction dite de macération à reflux (Exemples 3 et 4) sont logiquement inférieurs à ceux obtenus par la méthode d’extraction « Soxhlet » (Exemples 1 et 2). En effet, contrairement à la méthode d’extraction « Soxhlet », le solvant mis en œuvre dans la méthode d'extraction dite de macération à reflux se concentre au fur et à mesure en extrait, limitant ainsi l’extraction de l’huile et des polyphénols, selon les lois du transfert de matière connues de l’homme du métier.
Claims (1)
-
Revendications [Revendication 1] Procédé de production d'une huile brute riche en polyphénol à partir d'un substrat biologique comprenant une étape de : a) extraction solide/liquide du substrat biologique avec un solvant pour obtenir d'une part une fraction liquide comprenant l'huile brute et le solvant et d'autre part un résidu solide, caractérisé en ce que, le solvant comprend du 2-méthyloxolane et de l'eau, et le pourcentage massique d'eau dans le solvant lors de l'étape a) d'extraction est de 0,3% à 20%. [Revendication 2] Procédé selon la revendication 1 dans lequel le substrat biologique est choisi parmi un végétal, une algue, un microorganisme et leurs mélanges. [Revendication 3] Procédé selon la revendication 2 dans lequel le substrat biologique est un végétal choisi parmi l'amande, l’amarante, l'arachide, l'argan, l’argousier, l’anacardier l'avocat, la bourrache, la carthame, la cameline, la carotte, le cacao, le cajou, le chanvre, le colza, le coprah, la courge, le coton, le croton, le cynorrhodon, la figue, la figue de barbarie, la grenade, le houblon, l'illipé, le jojoba, le karité, le lin, le lupin, le maïs, le noisetier, le noyer, le cocotier, l'oeillette, l'olive, l'onagre, le palmiste, le paprika, la pistache, le poivre, le ricin, le riz, le rosier musqué, le sésame, le soja, la tagète, le tournesol, le Calophyllum inophyllum, le madhuca, le noyer du Queensland, la framboise, le cassis, la courge, la grenade, le melon, le raisin, la tomate, le baobab, le babassu, la canneberge, le chia, la citrouille, la moutarde, le neem, le Nigella Sativa, le niger, le pavot, le pécan, le Perilla, le Plukenetia volubili, le potiron, le rocou, le Taramira, l'abricot, la prune, la pêche, le blé, en particulier le soja, le colza, le tournesol, le baobab, le maïs, l’arachide, le cocotier, le palmiste, le coton, tout particulièrement le soja, le colza, le tournesol, le baobab et leurs mélanges. [Revendication 4] Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 dans lequel l'étape a) d'extraction est réalisée à une température de 20°C à 100°C, en particulier de 40°C à 80°C, plus particulièrement de 55 °C à 75 °C. [Revendication 5] Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, comprenant, en plus de l'étape a) d'extraction, les étapes suivantes : b) récupération de la fraction liquide, et c) séparation de l'huile brute et du solvant de la fraction liquide pour récupérer d'une part l'huile brute et d'autre part le solvant. [Revendication 6] Procédé selon la revendication 5 dans lequel l'étape c) de séparation est réalisée par extraction liquide/liquide, par entrainement à la vapeur d'eau, par chauffage, par distillation ou leur combinaison. [Revendication 7] Procédé selon la revendication 5 ou la revendication 6 comprenant, après l’étape c), une étape d) de recyclage dans l'étape a) d'extraction de tout ou partie du solvant récupéré lors de l'étape c). [Revendication 8] Procédé selon la revendication 7, dans lequel tout ou partie du solvant récupéré à la fin de l'étape c) subit, avant l'étape d) de recyclage, une étape d') de réduction du pourcentage massique d'eau. [Revendication 9] Procédé selon la revendication 8 dans lequel l'étape d') de réduction du pourcentage massique d'eau est réalisée par condensation, par décantation, par distillation ou leur combinaison. [Revendication 10] Procédé selon la revendication 7 dans lequel tout ou partie du solvant récupéré à la fin de l'étape c) est directement recyclé dans l'étape a) d'extraction lors de l'étape d) de recyclage. [Revendication 11] Huile brute issue d'un substrat biologique, ladite huile brute comprenant des polyphénols et du 2-méthyloxolane, et étant caractérisée en ce que la concentration massique en polyphénols est supérieure ou égale à 100 ppm. [Revendication 12] Huile brute selon la revendication 11 dans laquelle la concentration massique en 2-méthyloxolane est de 0,5 ppm à 500 ppm. RÉPUBLIQUE FRANÇAISE
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