Le nitrite est un additif couramment utilisé dans les produits de charcuterie pour ses rôles dans la sécurité microbiologique (limitation du développement de pathogènes) et dans la qualité organoleptique (inhibition de l'oxydation lipidique et développement de la couleur rose typique) Néanmoins, sa présence est associée à la formation de N-nitrosamines carcinogènes, dont certaines ont pour origine des protéines alimentaires aussi bien lors de la transformation que de la digestion de l'aliment. Des travaux précédents de l'UMR SQPOV ont montré que de nombreux composés phénoliques ont une capacité à réagir avec le nitrite limitant ainsi la nitrosation des amines secondaires en modèles d'aliments (thèse Charlène Sirvins, Avignon Univ., 2024). Des extraits végétaux riches en ces composés phénoliques et commercialement disponibles ont également montré une grande capacité antinitrosante, en plus de leur capacité à inhiber l'oxydation lipidique amorcée par du fer héminique en système émulsionné.

Ces extraits commerciaux, destinés à divers secteurs alimentaires, sont généralement formulés avec un agent de charge, comme la maltodextrine, qui a pour objectif d'assurer la stabilité des composés d'intérêt. D'autres travaux de l'UMR SQPOV ont montré que des composés phénoliques, issus de co-produits oléicoles, pouvaient être extraits et formulés dans une molécule « hôte » de type oligosaccharide cyclique naturel en une étape sans solvant ni procédé énergivore (International Patent, WO2020025550 « Extraction de composés phénoliques », V. Tomao, A. Malapert, déposé par Avignon Université)

Dans le cadre d'une économie circulaire, de nouveaux enjeux se dessinent autour de ce type d'ingrédients qui sont de 1) développer une voie de valorisation de coproduits issus de la transformation des végétaux, 2) leur associer une forte valeur ajoutée comme un bénéfice santé.

L'objectif de ce projet est donc de revisiter la formulation d'extraits végétaux avec un procédé innovant utilisé jusque-là pour la microencapsulation d'huile ou de composés apolaires, la coacervation complexe. A ce jour, des agents de charge d'origine végétale et durables tels que des assemblages de protéines et de polysaccharides n'ont pas été utilisés pour encapsuler des composés phénoliques. Au-delà de la formulation, ce projet vise également à proposer une valorisation pour ces nouveaux ingrédients fonctionnels en termes de bénéfice nutritionnel.

Ce projet de thèse propose d'étudier plus précisément :

• Une nouvelle chaîne d'opérations extraction/formulation/séchage durable qui produirait des ingrédients stables et riches en composés phénoliques à partir de matières premières comme le grignon pâteux issu de la production oléicole et le marc de raisin issu de la production de jus de fruits.

• Les caractéristiques des complexes : morphologie, teneur en eau, hygroscopie, solubilité, données thermodynamiques (ΔrG0, constante d'association et stœchiométrie).

• L'influence du type d'agent de charge sur la stabilité et la (bio)accessibilité des composés formulés

• La capacité antinitrosante des composés phénoliques sous forme d'extraits formulés ainsi que la bioaccessibilité et le devenir des nitrite/nitrate en milieu modèle de digestion.

• Le rôle des extraits formulés dans l'oxydation lipidique et la lipolyse lors de la digestion in vitro d'un repas modèle de type occidental.
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Nitrite is commonly used as an additive in cured meat formulation for its role in the microbiological safety (growth limitation of pathogens) and management of the organoleptic quality (inhibition of lipid oxidation and developement of the typical pink color). However, it is associated with the formation of carcinogenic N-nitrosamines that may arise during both meat processing and digestion. Previous works from UMR SQPOV have shown that phenolic compounds from various classes can react with nitrite thus limiting secondary amine N-nitrosation in food models (PhD thesis, Charlène Sirvins, Avignon Univ., 2024). Moreover, commercially available plant extracts rich in phenolic compounds displayed a remarkably high antinitrosating capacity in addition to their capacity to inhibit lipid oxidation initiated by metmyoglobin in emulsified systems.

These extracts, which are of use in the food industry, are formulated with a carrier (e.g. maltodextrin) in the goal of ensuring the stability of the compounds of interest. Other works from UMR SQPOV have demonstrated that phenolic compounds from olive pomace could be extracted and formulated in a host molecule (natural cyclic oligosaccharide) in one step without any solvent and energy-intensive processing (International Patent, WO2020025550 « Extraction de composés phénoliques », V. Tomao, A. Malapert, filed by Avignon Université)

In the frame of a circular economy, new challenges are emerging around this type of ingredients which are 1) developing a way to increase the value of plant waste products arising from F&V processing, 2) associate to them an added value such as a health benefit.

The objective of this PhD project is to revisit plant extract formulation with an innovative process such as complex coacervation which has been mostly used for the microencapsulation of oil or apolar compounds. To this date, sustainable carriers of plant origin such as mixes of proteins and polysaccharides have not been used to encapsulate phenolic compounds. Beyond formulation, this project also aims at proposing an added value for these new functional ingredients in terms of health benefit.

This PhD project intends to investigate more precisely:

• a new sustainable sequence of operations for extraction/formulation/drying producing stable ingredients rich in phenolic compounds from waste products such as olive and grape pomaces from local fruit processing.

• the characteristics of the complexes : morphology, water content, hygroscopy, solubility, thermodynamic data (ΔrG0, binding constant and stoichiometry).

• The influence of the carrier type on the stability and (bio)accessibility of the formulated phenolic compounds.

• The antinitrosating capacity for the formulated extracts rich in phenolic compounds as well as the bioaccessibility and fate of nitrite in an in vitro digestion system.

• the role of the formulated extracts in lipid oxidation and lipolysis for the in vitro digestion of a Western type diet.
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Début de la thèse : 01/10/2025

Funding category:

Contrat doctoral