AccueilInnovationValorisation des coproduits et déchets alimentaires, brève revue scientifique

Valorisation des coproduits et déchets alimentaires, brève revue scientifique

La récupération vertueuse (upcycling) ou la réutilisation des coproduits et des déchets alimentaires - pour produire de nouveaux aliments, aliments pour animaux, ainsi que des ingrédients pour médicaments et cosmétiques - est le principal moyen de minimiser les « pertes alimentaires » et de réduire de moitié le « gaspillage alimentaire » à l'échelle mondiale en 2030 (#sdg12, cible 12.3). (1)

Le Département des Sciences Pharmaceutiques de l'Université de Pérouse (UniPG), sous la direction des professeurs Luana Perioli et Cinzia Pagano, a publié et contribué à de nombreuses études sur le recyclage et la réutilisation des « matériaux secondaires » dans les chaînes d'approvisionnement agroalimentaire. Bref aperçu à suivre.

1) Marc de pomme

Marc de pomme, qui reste de la production de jus de fruits, est riche en nutriments, micronutriments, enzymes, pectines et produits phytochimiques aux propriétés antioxydantes et antimicrobiennes dignes d'attention également en tant que conservateurs naturels. Avec des perspectives prometteuses d’utilisation dans les produits alimentaires, les médicaments, les cosmétiques et bien plus encore.

Le marc ils peuvent également être utilisés pour produire des polymères naturels, en remplacement des polymères synthétiques (à savoir la carboxyméthylcellulose, la polyvinylpyrrolidone) qui constituent des sources de microplastiques dont l'utilisation dans l'Union européenne est désormais soumise à certaines restrictions, comme nous l'avons vu suite à réforme du règlement REACH. (2)

1.1) Épaississants

La combinaison de différentes méthodes le séchage (c'est-à-dire étuve, lyophilisation), l'homogénéisation éventuelle et l'extraction hydroalcoolique assistée par ultrasons ont permis d'obtenir divers extraits riches en polyphénols à partir du marc de pomme, avec une excellente capacité épaississante due à la capacité de former un hydrogel stable.

Les différents traitements ils influencent la répartition et la concentration des polyphénols ainsi que les propriétés gélatinisantes. La meilleure formulation a été obtenue avec une poudre (250-400 μm) séchée au four sans homogénéisation, car ce procédé s'est avéré avoir un impact négatif sur les pectines et autres molécules ayant une fonction épaississante. (3)

1.2) Mayonnaise végétalienne

Le même marc de pomme il a été inclus comme ingrédient à fonction épaississante, à hauteur de 2-6%, dans la formule d'une mayonnaise végétalienne. Avec des résultats technologiques appréciables, comparés à deux produits de la même catégorie dans les deux versions de la mayonnaise traditionnelle, au jaune d'œuf, et une autre version végétalienne. (4)

Les composés bioactifs à action antioxydante présente dans le marc a permis de prolonger la durée de conservation du produit, qui a été préféré aux autres également du point de vue organoleptique lors d'un test de consommation. Avec l'avantage nutritionnel, par rapport à la mayonnaise classique, de la quantité réduite d'acides gras saturés.

Codex Alimentarius et le droit européen n'excluent pas non plus la désignation du produit comme « mayonnaise végétalienne » (5,6). Et la légitimité des réglementations nationales de certains États membres (par exemple la Belgique, la Slovénie, la Slovaquie) qui interdisent cela est douteuse, dans l'attente d'une décision de la Cour de justice de l'Union européenne sur cas analogue de « sondage de viande ».

2) Bétaglucanes et protéines de battage d'orge

Bêtaglucanes ce sont des polysaccharides présents dans les parois cellulaires de divers aliments comme l'orge, l'avoine et les mycoprotéines, comme vu. Formés par des chaînes D-glucose en position β-1,3, avec quelques liaisons en positions β-1,4 et β-1,6 selon les espèces, ils présentent diverses propriétés saines (c'est-à-dire immunomodulation, réduction du taux de cholestérol sanguin). ) .

La microalgue Euglena gracilis et son paramylon particulier, caractérisé par le fait qu'il est formé d'une seule chaîne linéaire (constituée uniquement de glucose en position β-1,3, qui cristallise en formant des granules insolubles), ont démontré la capacité in vitro pour activer les réponses immunitaires innées (7)

Les batteuses d'orge de l'industrie brassicole, traditionnellement vendue comme matière première pour l'alimentation animale, peut être encore mieux exploitée grâce à l'extraction récente de bêta-glucanes et de protéines. approuvé par l'EFSA quels sont les nouveaux aliments candidats.

2.1) Films bioadhésifs

Une suspension aqueuse constitué de différentes fractions solubles et insolubles de β-glucanes, il a été utilisé pour créer une formulation à usage cutané sous forme de biofilm, visant à apaiser et traiter les lésions cutanées.

L'utilisation d'excipients tels que le sorbitol et la gomme arabique a permis d'améliorer les propriétés mécaniques du gel ainsi obtenu, utilisable par coulée dans la préparation de films.

La propriété de stimuler la croissance des cellules épidermiques (kératinocytes) a également démontré le double potentiel d'utilisation des bêta-glucanes, non seulement comme excipient mais aussi comme principe actif. (8)

2.2) Patch cutané

Un patch cutané, toujours destiné au traitement des plaies, a été créé à partir de β-glucanes sous forme d'une suspension aqueuse dans un gel d'amidon (amidon de maïs) réalisé avec une imprimante 3D, contenant du glycérol et de l'eau.

L'ajout d'alginates dans la formulation, il nous a permis d'augmenter sa résistance mécanique et sa facilité d'application cutanée pendant une période prolongée, utile pour le traitement requis. (9)

3) Pétales de safran

Les précieux stigmates du safran (Crocus sativus), sont sélectionnés manuellement à partir de fleurs individuelles avec des coûts élevés et des rendements minimes, ce qui explique leur réputation de «or rouge'. Ses pétales, qui représentent 78 % des fleurs, sont en revanche gaspillés.

Fleurs de safranIls contiennent cependant des nutriments (par exemple des fibres, des glucides, des protéines, des minéraux, des vitamines, des acides gras polyinsaturés, c'est-à-dire de l'acide linoléique) mais surtout des métabolites secondaires comme des caroténoïdes, des monoterpènes et des flavonoïdes, qui peuvent être utilisés dans divers produits. (dix)

3.1) Conservateurs naturels

Polyphénols contenus dans deux extraits hydroalcooliques de pétales de safran ont démontré d'intéressantes propriétés bactériostatiques et bactéricides contre divers micro-organismes pathogènes et d'altération qui sont des causes fréquentes de contamination des produits alimentaires, dont diverses clostridies comme le dangereux Clostridium botulinumC. perfrigens e C. difficile. (11)

Les deux extraits ils ont été obtenus respectivement par macération et à l'aide d'un bain à ultrasons et tous deux contiennent au moins 70 % d'acide gallique et d'acide chlorogénique, qui se sont révélés exercer une action bactériostatique et bactéricide appréciable.

Ces extraits de pétales de safran représentent une alternative à l'utilisation d'antibiotiques, en plus de pouvoir être utilisés comme conservateurs naturels dans diverses catégories de produits (par exemple médicaments, cosmétiques).

3.2) Hydrogel pour les plaies

Trois extraits différents des hydroalcooliques issus de pétales de safran, préparés avec 70% et 96% d'éthanol comme solvants, ont été utilisés pour la préparation d'un hydrogel utilisant de l'amidon de maïs comme support pour faciliter l'application cutanée.

L'extrait à 70% obtenu par macération, il a montré la plus haute activité antioxydante et capacité à stimuler la régénération des kératinocytes, grâce à la teneur en acides phénoliques, montrant d'excellentes propriétés pour réparer les dommages superficiels de l'épiderme.

L'activité antimicrobienne est également appréciable in vitro pour Épiderme de staphylocoque, un micro-organisme natif du microbiote cutané qui peut devenir pathogène en présence de plaies, et également développer une résistance aux éventuels antibiotiques utilisés. (12)

3.3) Action sur les macrophages

Extraits alcooliques de pétales de safran ont démontré in vitro une capacité à prévenir l'inflammation et la formation d'ostéoclastes, les cellules responsables de la destruction du tissu osseux, lors des processus de reconstruction effectués par les ostéoblastes qui influencent le processus de différenciation des macrophages (les globules blancs responsables du processus de phagocytose).

La capacité à empêcher la différenciation des macrophages est important pour prévenir la dérégulation de l'axe macrophages-ostéoclastes et déterminer l'apparition éventuelle de problèmes liés aux processus inflammatoires du tissu osseux et à d'autres problèmes pouvant entraîner l'ostéoporose, la polyarthrite rhumatoïde et l'arthrose. (13)

4) Extrait de feuille de Moringa oleifera

Les feuilles de Moringa oleifera (plante connue sous le nom d'« arbre de vie ») sont considérés comme des aliments traditionnels. Leur utilisation dans la production d’aliments et de compléments alimentaires au sein de l’UE n’est donc pas soumise à l’autorisation préalable autrement requise en vertu du règlement (UE) n° 2015/2283 sur les nouveaux aliments.

La traditionalité d'utilisation il est soutenu par son utilisation dans de nombreuses préparations qui ont démontré ses propriétés bénéfiques potentielles (par exemple antidiabétiques, antibactériennes, anti-cancérigènes, anti-inflammatoires, cardiovasculaires et du système nerveux central) dues à diverses substances telles que les polyphénols, les caroténoïdes et les glucosinolates, et par une présence réduite de facteurs anti-nutritionnels. (14)

4.1) Polymère microparticulaire

Un extrait de feuilles de Moringa oleifera il a été testé comme principe actif pour la préparation d'une formulation destinée au traitement des plaies avec exsudat, sous forme de microparticules polymères bioadhésives obtenues par la méthode de séchage par pulvérisation utilisant le chitosane comme polymère pour favoriser la transition du sol pour gélifier et garantir une libération immédiate de l'extrait rapidement après application cutanée. (15)

La forte concentration de flavonoïdes (ex. quercétine sous forme glucoside) a permis de mettre en évidence une importante activité antioxydante, antiradicalaire et antibactérienne, testée in vitro pour Staphylococcus aureus, S. epidermidis, S. faecalis e S. pyogenes. La libération immédiate permet d'accélérer le processus de guérison, grâce également à la stimulation de la croissance des kératinocytes, et de protéger adéquatement la zone lésée.

5) Coques de noisettes

Coques de noisettes ils constituent le principal sous-produit issu du processus d'extraction des graines, également suite à une torréfaction préalable des fruits. Les coquilles et les enveloppes des graines sont utilisées pour produire des aliments pour animaux, des emballages, des réactifs chimiques et de l'énergie par combustion. (16)

Les substances les plus intéressantes La peau et les coques contiennent des acides phénoliques, des flavonoïdes, des tanins, des polysaccharides, des fibres (par exemple hémicellulose) et de la lignine, même dans les noisettes grillées.

5.1) Extraits antimicrobiens

Trois méthodes d'extraction (macération, bain à ultrasons, ultrasons de forte puissance) ont été testés pour obtenir différents extraits de coques de noisettes, avec différents paramètres de procédé (durée d'extraction, température, macération préalable). Les extraits étaient caractérisés par une grande diversité de substances phénoliques, parmi lesquelles l'acide gallique était le plus abondant, ainsi que des catéchines et d'autres acides phénoliques. (17)

Tous les extraits – notamment ceux obtenus après pré-macération – ont démontré une bonne capacité à inhiber la croissance de divers micro-organismes tels que Bacillus cereus e Bacillus subtilis. Ces bacilles sont impliqués dans les processus infectieux grâce à leur capacité à produire des biofilms et à l’apparition directe d’infections cutanées.

5.2) Patch cutané polymérique

Un ingrédient actif obtenu à partir d'un extrait hydrosoluble de coques de noisettes préparé par la méthode de coulée, il a été testé dans la formulation d'un patch cutané avec du chitosane désacétylé et de l'argile verte comme charges.

Chercheurs ont observé une capacité intéressante de ces extraits à stimuler la croissance des kératinocytes et le processus de cicatrisation cutanée, avec inhibition de la croissance des S. Staphylococcus. En plus des propriétés de traction utiles pour déterminer la résistance lors du retrait de l'emballage et de l'application cutanée. (18)

6) pelures d'oignon (Allium cépa L.)

Pelures d'oignon il s'agit d'un sous-produit d'un grand intérêt en raison de l'abondance de pythochimiques avec une activité antioxydante importante capable d'augmenter la durée de conservation de divers produits alimentaires et non alimentaires. Selon la couleur, des substances ayant une action colorante peuvent également être extraites (19)

La peau il est particulièrement riche en phénols, tanins et flavonoïdes, notamment en quercétine, capables d'atténuer les effets délétères du stress oxydatif. Les extraits, en fonction des technologies et méthodes utilisées, peuvent varier en termes d'efficacité et en tout cas être valorisés dans les formules de :

  • les aliments tels que les huiles, les produits de boulangerie, les viandes (pour augmenter la stabilité microbienne),
  • emballage actif, pour augmenter la durée de conservation des aliments qu'ils contiennent.

6.1) Films bioadhésifs

Films polymères Des hydrogels ont été réalisés avec un extrait hydroalcoolique riche en flavonoïdes de pelures d'oignons de la variété rouge Rojo Duro, sans les odeurs piquantes caractéristiques du bulbe. La solubilité dans l'eau a été évaluée in vitro.

Les tests ils ont démontré de bonnes propriétés antioxydantes et anti-radicalaires, antibactériennes et anti-inflammatoires, sans danger pour les cellules épidermiques et avec une action pharmacologique efficace dans le traitement des plaies superficielles. (20)

6.2) Spray thermogel

Le même extrait a été formulé avec un polymère poloxamère/chitosane pour obtenir un spray thermogel destiné au traitement de la mucite buccale, une infection grave pouvant entraîner des lésions érythémateuses douloureuses et, à long terme, des difficultés à prendre de la nourriture ou à parler couramment. Avec d'éventuelles infections secondaires de diverses natures. Les approches conventionnelles (c'est-à-dire protections des muqueuses, antimicrobiens locaux, analgésie) ne sont souvent pas très efficaces.

La formulation à l'extrait d'oignon Rojo Duro il s'est avéré efficace pour le traitement de la mucite, grâce à ses propriétés thermosensibles et mucoadhésives, assurant sa permanence dans la cavité buccale, et à son action antimicrobienne active contre divers agents pathogènes qui favorisent l'apparition d'infections. La durée de conservation est également garantie par la possibilité de conservation sous forme lyophilisée, qui maintient les propriétés du thermogel plus longtemps. (21)

7) Perspectives

De nombreux coproduits et déchets de l'industrie agroalimentaire peuvent être exploitées pour obtenir des produits alimentaires et des formulations médicinales et cosmétiques à haute valeur ajoutée. Les études mentionnées ci-dessus offrent des preuves concrètes de l’efficacité et de la faisabilité des applications de l’économie circulaire dans diverses chaînes d’approvisionnement alimentaire.

Opportunités pour valoriser les « matériaux secondaires » sont presque infinies, comme le montrent les exemples brillants des chercheurs de l'Université de Pérouse. Leur application peut simultanément augmenter la rentabilité des entreprises agricoles et de transformation et réduire les coûts de gestion des déchets.

#Sans gaspillage (22)

Dario Dongo et Andrea Adelmo Della Penna

Notes

(1) Dario Dongo, Andrea Adelmo Della Penna. Pertes et gaspillage alimentaires, proposition de révision de la directive-cadre sur les déchets dans l'UE. GIFT (Great Italian Food Trade ). une

(2) Kauser S. et coll. (2024). Les pépins de pomme, une bioressource de composants fonctionnels et nutritionnels avec un potentiel d'utilisation dans différentes formulations alimentaires : une revue. Progrès de la chimie alimentaire 4: 100598, https://doi.org/10.1016/j.focha.2023.100598

(3) Cossignani L. et al. (2023). Effet de différents traitements de séchage et de tamisage sur le marc de pomme Royal Gala, un agent épaississant aux propriétés antioxydantes. Unitées 12: 906, https://doi.org/10.3390/plants12040906

(4) Mangiapelo L. et al. (2023). Rôle des pépins de pomme dans la formulation d'une nouvelle mayonnaise saine. Recherche et technologie alimentaires européennes 249: 2835–2847, https://doi.org/10.1007/s00217-023-04331-9

(5) Le 8.3.76 mars XNUMX, la Commission européenne a adopté une proposition de directive visant à réglementer la mayonnaise, les sauces qui en dérivent et autres sauces émulsionnées pour condiments, qui comprenait l'utilisation du jaune d'œuf en émulsion ainsi que la définition de ses caractéristiques. V. https://eur-lex.europa.eu/legal-content/IT/TXT/?uri=OJ:JOC_1976_054_R_0001_01

(6) La mayonnaise était réglementée par la norme Codex Alimentarius CODEX STAN 168-1989. Suite à la recommandation de son Comité Exécutif (49ème session), après la suspension de sa révision, cette norme a cependant été abrogée. V. https://www.fao.org/3/X8537e/X8537e.pdf e https://www.fao.org/3/y8028e/y8028e.pdf

(7) Dario Dongo, Andrea Adelmo Della Penna. Microalgues, Euglena gracilis. Superfood avec exclusivité. GIFT (Great Italian Food Trade ). une

(8) Par Michele A. et al. (2023). Formulation et caractérisation de films bioadhésifs durables pour le traitement des plaies à base d'extrait de β-glucane d'orge obtenu par la technique des ultrasons de haute puissance. Journal International de Pharmacie 638: 122925, https://doi.org/10.1016/j.ijpharm.2023.122925

(9) Pérez Gutiérrez C.L. et coll. (2023). L'optimisation des paramètres d'impression 3D des microseringues assistées par pression (PAM) pour le développement de patchs durables à base d'amidon. polymères 15: 3792, https://doi.org/10.3390/polym15183792

(10) Cerdá-Bernad D. et al. (2023). Fleurs de Crocus Sativus L. sous-utilisées : une source cachée d'ingrédients durables à haute valeur ajoutée. Aliments végétaux pour la nutrition humaine 78: 458–466, https://doi.org/10.1007/s11130-023-01065-7

(11) Primavilla S. et coll. (2023). Activité antibactérienne des extraits de pétales de Crocus sativus L. contre les micro-organismes pathogènes et de détérioration d'origine alimentaire, avec un accent particulier sur les clostridies. VIE 13: 60, https://doi.org/10.3390/life13010060

(12) Pagano C. et coll. (2022). Hydrogel durable à base d'amidon chargé d'extrait de pétales de Crocus sativus : un nouveau produit pour le soin des plaies. Journal International de Pharmacie 625: 122067, https://doi.org/10.1016/j.ijpharm.2022.122067

(13) Orabona C. et coll. (2022). L'extrait de pétale de Crocus sativus L. inhibe l'inflammation et l'ostéoclastogenèse dans le modèle cellulaire RAW 264.7. Pharmaceutics 14: 1920, https://doi.org/10.3390/pharmaceutics14061290

(14) Kashyap P. et coll. (2022). Progrès récents dans les composés bioactifs des feuilles de pilon (Moringa oleifera) : composition, bienfaits pour la santé, bioaccessibilité et applications alimentaires. Les antioxydants 11 (2): 402, https://doi.org/10.3390/antiox11020402

(15) Pagano C. et coll. (2020). Préparation et caractérisation de microparticules polymères chargées d'extrait de feuille de Moringa oleifera pour le traitement des plaies exsudatives. International Journal de pharmacie 587: 119700, https://doi.org/10.1016/j.ijpharm.2020.119700

(16) Zhao J. et coll. (2023). Noisette et ses sous-produits : un examen complet de la nutrition, du profil phytochimique, de l'extraction, des bioactivités et des applications. chimie alimentaire 413: 135576, https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2023.135576

(17) Par Michele A. et al. (2021). Coques de noisettes comme source d'actifs : préparation et caractérisation des extraits. Molécules 26: 6607, https://doi.org/10.3390/molecules26216607

(18) Pérez Gutierrez C.L. et coll. (2023). Patchs polymères à base de composites chitosane/argile verte et d'extrait de coquille de noisette comme médicament bio-durable pour les plaies. Pharmaceutics 15: 2057, https://doi.org/10.3390/pharmaceutics15082057

(19) Kumar M. et coll. (2022). Pelure d'oignon (Allium cepa L.) : revue de l'extraction de composés bioactifs, de son potentiel antioxydant et de son application en tant qu'ingrédient alimentaire fonctionnel. Examen concis et hypothèses en science alimentaire 87 (10): 4289-4311, https://doi.org/10.1111/1750-3841.16297

(20) Pagano C. et coll. (2020). Films polymères bioadhésifs à base d'extrait de pelures d'oignon rouge pour le traitement des plaies : une formulation innovante et écologique. Molécules 25 (2): 318, https://doi.org/10.3390/molecules25020318

(21) Loaded D. et al. (2021). Thermogel en spray chargé d'extrait d'oignon rouge Rojo Duro comme plate-forme durable pour le traitement des lésions de la muqueuse buccale. Journal des sciences pharmaceutiques 110: 2974-2985, https://doi.org/10.1016/j.xphs.2021.04.004

(22) Dario Dongo, Andrea Adelmo Della Penna. Wasteless, projet de recherche de l'UE sur l'économie circulaire et la blockchain. CADEAU (Grand Commerce Alimentaire Italien). 5.9.22/XNUMX/XNUMX

Andrea Adelmo Della Penna

Diplômé en technologies alimentaires et biotechnologies, technologue alimentaire qualifié, il suit le domaine de la recherche et du développement. En particulier en ce qui concerne les projets de recherche européens (dans Horizon 2020, PRIMA) auxquels participe la division FARE de WIISE Srl, une société à but lucratif.

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