Extraction et biotransformation d'huiles essentielles à partir de résidus agroalimentaires par fermentation microbienne et solvants verts: Approches comparatives et innovations

Amini, Azam (2025). Extraction et biotransformation d'huiles essentielles à partir de résidus agroalimentaires par fermentation microbienne et solvants verts: Approches comparatives et innovations Thèse. Québec, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, Maîtrise en sciences de l'eau, 73 p.

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Résumé

Les huiles essentielles sont reconnues pour leurs propriétés antioxydantes, aromatiques et antimicrobiennes, et sont couramment utilisées dans les domaines des cosmétiques, de l’alimentation, des soins de santé et de l’environnement. L’intérêt croissant pour les produits naturels et les procédés à faible impact environnemental a stimulé la recherche de nouvelles approches d’extraction et de valorisation. Bien que les méthodes conventionnelles, telles que la distillation ou l’extraction par solvants, soient efficaces et robustes, elles demeurent énergivores et reposent souvent sur des solvants chimiques à fort impact environnemental. Dans cette optique, le présent projet de maîtrise visait à développer une approche intégrée combinant extraction et biotransformation microbienne pour valoriser les pelures d’agrumes, notamment les pelures d’oranges riches en limonène, un monoterpène aux propriétés biologiques reconnues. Deux souches bactériennes, Rhodococcus erythropolis et Pseudomonas stutzeri, ont été sélectionnées pour leur tolérance aux terpènes et leur potentiel oxydatif. Différentes concentrations de la pelure d’oranges ont été utilisées comme substrat principal pour des fermentations en conditions aérobies selon un plan composite central (CCD) prenant en compte trois variables : concentration du substrat (50-150 g·L-¹), taille de l’inoculum (2-10 %) et temps de fermentation (0-96 h). Les résultats ont montré que Pseudomonas stutzeri présente la plus forte capacité de conversion du limonène, atteignant 78,1 % après 96 h à 50 g·L-¹ de substrat, contre 65,3 % pour Rhodococcus erythropolis. L’augmentation de la charge en limonène (> 100 g·L-¹) a induit une inhibition marquée, confirmant la toxicité du substrat et la désactivation enzymatique au-delà d’un certain seuil. L’analyse au GC-MS a révélé la formation de métabolites oxygénés tels que l’α-terpinéol, la carvone, le carvéol et l’alcool périllylique, produits par hydroxylation et époxydation sélective. Ces composés ont démontré une activité antimicrobienne accrue contre Bacillus subtilis, avec une réduction supérieure à 3 log de CFU·mL-¹ après 96 h, alors que le limonène brut ne provoquait qu’une réduction d’un log. La modélisation statistique par plan composite central (R² ajusté 0,85-0,87) a permis d’identifier les conditions optimales de biotransformation (50 g·L-¹, 10 % d’inoculum, 96 h) et de quantifier les effets interactifs du substrat, du temps et de la biomasse sur le rendement. Les métabolites obtenus, notamment la carvone et l’α-terpinéol, présentent un fort potentiel pour la formulation de désinfectants naturels, produits cosmétiques, agents aromatisants et intermédiaires biosourcés pour la chimie verte. L’intégration future de procédés fed-batch, de co-solvants biocompatibles et d’étapes de purification sélective (distillation sous vide, adsorption sur résine, chromatographie préparative) est recommandée pour améliorer la productivité, la sélectivité et la valorisation industrielle.

Type de document:	Thèse Thèse
Directeur de mémoire/thèse:	Adjallé, Kokou
Co-directeurs de mémoire/thèse:	Ndao, Adama
Mots-clés libres:	huiles essentielles; biotransformation microbienne; extraction Soxhlet; Rhodococcus erythropolis; Pseudomonas stutzeri; limonène; pelures d’origines; activité antibactérienne
Centre:	Centre Eau Terre Environnement
Date de dépôt:	07 oct. 2026 20:26
Dernière modification:	07 oct. 2026 20:26
URI:	https://espace.inrs.ca/id/eprint/17183

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