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Résumé

Titre :  Le prétraitement par des solvants eutectiques profonds naturels facilite la bioraffinerie en cascade du marc de pomme : Récupération des polysaccharides des parois cellulaires, caractérisation du xyloglucane et de son adsorption sur la cellulose

Mots clés : Bioraffinerie, marcs de pomme, NADES, polysaccharides pariétaux, pectine, xyloglucane

Résumé :  Dans le cadre de la valorisation des déchets agricoles, ce travail a porté sur les étapes de la bioraffinerie du marc de pomme focalisées sur les polysaccharides pariétaux. Des NADES (solvant eutectique profond naturel) utilisés comme prétraitements suivis d’extraction à l'eau ont permis de la récupération de près de 70 % des pectines du marc de pomme. Ils ont également permis d'isoler des fractions pectiques enrichies en domaines structuraux spécifiques. Le résidu de pomme dépectiné a été utilisé pour une récupération des hémicelluloses. Le traitement séquentiel par le DMSO-LiCl et le KOH ont permis l’extraction de près de 72 % des hémicelluloses (principalement du xyloglucane). La caractérisation structurale du xyloglucane a conduit à l’étude du mode d’action de deux xyloglucanases commerciales et à la première description de segments de glucane nonramifiés et de leur distribution. Enfin, le rôle des éléments constitutifs du xyloglucane sur ses interactions dans la paroi cellulaire a été évalué in vitro avec des nanofibres de cellulose. Les résultats mettent en avant les segments glucanes non ramifiés dans la promotion d’interaction et de structures galactosylées dans les segments non liés.

Cette approche de bioraffinerie en cascade offre un alternative «verte» et efficace pour la récupération de polysaccharides de marc de pomme. Elle peut être intégrée dans une bioraffinerie plus complète incluant la récupération d'autres composés solubles dans les NADES. Les caractéristiques structurelles identifiées du xyloglucane et leur influence sur son interaction avec la cellulose contribuent à une meilleure compréhension de leur rôle au sein de la paroi cellulaire.

Abstract

Title: Natural deep eutectic solvent pretreatment facilitates cascade biorefinery of apple pomace: cell wall polysaccharides recovery, xyloglucan characterization and its adsorption onto cellulose

Keywords: Apple pomace, biorefinery, NADES, Cell wall polysaccharides, Pectins, Xyloglucan

Abstract: Under the framework of valorization of agricultural waste, this work focused on steps in the biorefinery of apple pomace with a special emphasize on cell wall polysaccharides. NADES (natural deep eutectic solvent) pretreatments followed by water extraction succeeded in the recovery of nearly 70% of apple pomace pectin. They also allowed isolating of pectin fractions enriched in specific structural domains. The resulting de-pectinated apple residue was used for the recovery of hemicelluloses. Sequential DMSO-LiCl and KOH treatments extracted nearly 72% of apple pomace hemicelluloses (mainly xyloglucan). The xyloglucan structural characterization led to the study of the mode of action of two commercial xyloglucanases and resulted in the first description of unbranched glucan segments and their distribution. Lastly, the role of the xyloglucan building blocks on the polysaccharide interaction in the cell wall was assessed in vitro on cellulose nanofiber. The results highlight unbranched glucan segments in the promotion of interaction with cellulose and galactosylated structures in unbonded segments.

This cascade biorefinery approach offers a “green” and efficient way to recover apple pomace cell wall polysaccharides. It can be integrated in a more comprehensive process including the recovery of other NADES soluble compounds. The identified xyloglucan structural features and their influence on its interaction with cellulose contribute to a better understanding of their role in cell wall.

Composition du jury

• BUDTOVA Tatiana, Directrice de recherche, CEMEF UMR 7635 CNRS, Sophia Antipolis, examinatrice
• BUREAU Sylvie, Ingénieure de recherche, INRAE, UMR SQPOV, Avignon, examinatrice
• LAHAYE Marc, Directeur de recherche, INRAE, UR BIA, Nantes, directeur de thèse
• LEROY Eric, Directeur de recherche, Université de Nantes, GEPEA UMR 6144 CNRS, examinateur
• PAES Gabriel, Directeur de recherche, INRAE, UMR FARE, Reims, rapporteur
• SARAZIN Catherine, Professeure, Université de Picardie Jules Verne, GEC UMR 7025 CNRS, Amiens, rapporteuse