Vers une meilleure compréhension des interactions entre tanins et polysaccharides afin d’optimiser leur encapsulation

Face aux défis contemporains que constituent les changements climatiques, la croissance démographique, l’évolution des habitudes alimentaires et le vieillissement de la population, les secteurs agroalimentaire et pharmaceutique sont amenés à repenser leurs modes de production et de valorisation des ressources. Dans ce contexte, la recherche s’oriente résolument vers la valorisation des co-produits, le développement de procédés écoresponsables et l’intégration des principes de l’économie circulaire et de la chimie verte. Le projet TACTIC s’inscrit pleinement dans cette dynamique en proposant une approche innovante fondée sur la revalorisation de ressources végétales encore insuffisamment exploitées. Deux sources principales ont été sélectionnées en cohérence avec les thématiques de notre unité de recherche : les sous-produits issus de la filière vitivinicole (marc de raisin ...) et certaines farines végétales comme la farine de gland (en lien avec l’association « Forêt Gourmande ».). Ces matrices présentent un fort potentiel en composés bioactifs, en particulier en tanins, dont la valorisation représente un enjeu scientifique et technologique majeur.

Les tanins sont des métabolites secondaires d’origine végétale appartenant à la famille des composés phénoliques. Bien que largement répandus dans le règne végétal, ils demeurent complexes à exploiter sur le plan industriel. En effet, leur forte affinité pour les protéines, conduisant à des phénomènes de précipitation et d’astringence, peut générer des difficultés technologiques lors de leur incorporation dans des matrices alimentaires ou pharmaceutiques. Toutefois, ces mêmes propriétés chimiques leur confèrent des activités biologiques particulièrement intéressantes, notamment des propriétés antioxydantes et antimicrobiennes reconnues. L’enjeu de cette thèse est donc de transformer une contrainte technologique en opportunité de valorisation, en s’appuyant sur une stratégie de formulation adaptée.

Aussi, ce projet de thèse propose de mieux comprendre et connaître les interactions des tanins avec différents polysaccharides (pectines, alginates et amidons) afin de pouvoir valoriser leurs propriétés nutritionnelles par encapsulation.

• La première partie du travail portera sur l’extraction des tanins selon des approches respectueuses de l’environnement. Des méthodes dites « douces » seront privilégiées, telles que l’extraction au CO₂ supercritique, l’assistance par microondes ou par ultrasons, afin de limiter l’usage de solvants organiques conventionnels. L’optimisation des paramètres opératoires (température, pression, temps d’extraction, ratio solvant/matière) visera à maximiser les rendements tout en préservant l’intégrité structurale des composés phénoliques. Les extraits obtenus feront l’objet d’analyses approfondies à l’aide de méthodes analytiques adaptées et validées (chromatographie, spectrométrie, dosage des polyphénols totaux), afin de caractériser précisément leur composition et leur diversité moléculaire.
• Dans un second temps, certains tanins ou fractions enrichies pourront être isolés afin d’étudier de manière ciblée leurs interactions avec les polysaccharides sélectionnés. Ces derniers constituent des matrices de choix pour l’encapsulation, notamment via des procédés de gélification ionique ou d’atomisation. L’étude des mécanismes d’interaction (liaisons hydrogène, interactions hydrophobes, associations électrostatiques) permettra d’identifier les paramètres influençant positivement ou négativement la formation des complexes. Diverses techniques de caractérisation seront mobilisées, telles que la calorimétrie, la spectroscopie, le suivi de la diffusion ou encore des essais à l’aide de membranes de dialyse, afin d’apporter une compréhension fine des phénomènes mis en jeu.
• Enfin, la troisième partie du projet consistera en la formulation et la fabrication de microcapsules intégrant soit les extraits complets, soit les polyphénols isolés. Les procédés retenus seront choisis selon des critères d’écoresponsabilité et d’efficacité. L’optimisation des conditions de production (pH, température, concentration en polymères, force ionique) s’appuiera sur les connaissances acquises lors de l’étude des interactions moléculaires. Différentes techniques de séchage pourront être évaluées afin d’améliorer la stabilité et la conservation des microcapsules : séchage sur plateau, atomisation (spraydrying), lyophilisation ou séchage en enceinte climatique. Enfin, les microcapsules obtenues seront ensuite caractérisées au niveau physico-chimique (taux d’encapsulation, taille des particules, morphologie, stabilité ...) mais aussi par leur capacité à libérer de façon contrôlée les tanins dans un milieu digestif modèle (tests de dissolution in vitro). Par ailleurs, les activités antioxydantes ou/et antimicrobiennes seront également explorées par différentes méthodes dans le but de démontrer le maintien, voire l’optimisation, des propriétés biologiques après encapsulation.

Ainsi, ce projet de thèse propose de développer une stratégie innovante de valorisation des tanins issus de co-produits végétaux, composés aujourd’hui encore perçus comme contraignants par l’industrie agroalimentaire et pharmaceutique. En exploitant précisément les mécanismes responsables de leurs interactions, il s’agira d’optimiser leur encapsulation au sein de matrices polysaccharidiques obtenues par des procédés relevant de la chimie verte. Ce travail contribuera à la fois à l’avancement des connaissances fondamentales sur les interactions polyphénols–polysaccharides et au développement de solutions durables pour la valorisation de ressources végétales locales, dans une perspective d’innovation responsable et de transition écologique.

Université de Bourgogne Europe

Laboratoire d'accueil : PAM

- connaissances et compétences requises :

Connaissances et compétences en recherche en formulation avec l’utilisation de différentes méthodes de caractérisations.

Connaissances en chimie analytique et en sciences des matériaux.

Un master 2 dans le domaine de la formulation agro-alimentaire ou pharmaceutique sera un plus.