Le processus utilise des composés actifs des résidus d’acérola pour empêcher la dégradation des fruits et augmente la durée de conservation des goyaves jusqu’à sept jours
par Luiz Prado
Que ce soit en raison d’oublis ou d’une mauvaise planification, l’élimination des aliments causée par les processus naturels de maturation et de détérioration est courante. Pour ralentir ces processus, la réfrigération et le contrôle de l’humidité font partie des caractéristiques. Désormais, les recherches en cours à la Faculté des sciences animales et de génie alimentaire (FZEA) de l’USP offrent une option de plus pour la conservation : les résidus de pulpe d’acérola qui seraient rejetés par l’industrie.
C’est le travail de maîtrise, poursuivi en doctorat, par Natalia Cristina da Silva, supervisé par le professeur Milena Martelli Tosi en collaboration avec Odílio Benedito Garrido de Assis, chercheur à l’Embrapa Instrumentação à São Carlos. La recherche est développée en collaboration avec le Laboratoire d’Encapsulation et d’Aliments Fonctionnels (LEnAlis) de la FZEA.
Dans son mémoire de maîtrise, Natalia a étudié l’utilisation des résidus de l’extraction de la pulpe d’acérola pour produire des enrobages actifs et améliorer la conservation des goyaves. L’objectif de la recherche était d’obtenir et de préserver des composés actifs de ces résidus grâce à une technique plus efficace et durable que celle actuellement utilisée. Dans son doctorat, la technique a été améliorée et d’autres propriétés ont été étudiées sur la couverture produite.
des composés phénoliques
Le Brésil est le premier producteur mondial d’acérola, un fruit à haute composition nutritionnelle, source de vitamines et de minéraux. L’acérola, cependant, est hautement périssable. Par conséquent, sa transformation en pulpe et autres dérivés est l’une des stratégies les plus courantes pour apporter le fruit à la population. Le processus, cependant, génère jusqu’à 40 % de déchets, tels que les cosses et les graines qui sont jetés dans le processus.
Mais ces résidus sont riches en nutriments tels que les protéines, les lipides, les glucides, les fibres, la vitamine C et les composés phénoliques. Ces derniers ont, parmi leurs propriétés, des activités anti-inflammatoires et antioxydantes, en plus d’agir dans la prévention des maladies cardiovasculaires, de certains types de cancer ou de troubles neurodégénératifs. Ce sont précisément ces composés qui ont retenu l’attention dans la recherche, notamment pour leur propriété antioxydante, ce qui les rend adaptés à la conservation des aliments.
L’un des enjeux de l’utilisation des composés phénoliques est leur dégradation rapide dans l’environnement. Pour que son utilisation soit viable, il est nécessaire d’encapsuler les actifs dans une matrice polymérique, technique qui consiste à isoler le contenu à l’intérieur de la matrice, évitant ainsi sa dégradation. Dans les recherches développées à LEnAlis, la matrice utilisée était le chitosane, un polysaccharide obtenu à partir de la carapace des crustacés, qui est capable de se lier à d’autres composés et de former des particules.
Habituellement, pour l’extraction des composés phénoliques, il est nécessaire d’utiliser des solvants organiques, tels que l’éthanol, le méthanol, l’acétone, entre autres, qui agissent en séparant les composés de leur matrice d’origine. Mais il s’agit d’un processus coûteux et long qui peut dégrader les composés, car il nécessite des températures élevées pour les séparer du solvant d’extraction. De plus, des résidus liquides et toxiques sont générés dans le processus.
Les recherches développées par Natalia cherchaient une alternative à l’utilisation d’éthanol et d’autres solvants. Pour cela, la solution de polymère de chitosane elle-même a été utilisée comme moyen d’extraction des composés phénoliques des résidus d’acérola.
Dans le processus, le chitosane, un composé à l’origine en poudre, a été solubilisé dans une solution diluée d’acide acétique. Pour favoriser l’extraction des actifs, un procédé d’extraction appelé « sonication » a été utilisé, qui utilise une pointe à ultrasons. Dans cette méthode, l’extraction des composés phénoliques a lieu dans le même milieu d’encapsulation.
Après obtention de l’extrait de chitosane avec les composés d’intérêt, un deuxième composé est ajouté pour que l’encapsulation soit efficace, par un procédé dit de « gélification ionique », dans lequel on obtient des particules à l’échelle nanométrique. En plus d’éviter l’utilisation d’éthanol, le procédé économise des réactifs, est plus rapide, ne génère pas de déchets et extrait une quantité de composés phénoliques supérieure ou équivalente à la technique conventionnelle.
Comme l’expliquent les chercheurs, il ne s’agit pas de la première expérience d’encapsulation de composés actifs, mais de la première méthode à utiliser le chitosane, combiné à des ultrasons de pointe, comme technique d’extraction pour simplifier l’encapsulation de composés phénoliques. C’est cet esprit pionnier qui a assuré à l’enseignant et au supervisé le dépôt d’un brevet pour la recherche (nº.BR 10 2021 011708 7).
la conservation des aliments
Après avoir obtenu une solution de nanoparticules de chitosane contenant des composés phénoliques d’acérola encapsulés, les chercheurs ont ensuite procédé à des tests avec des goyaves. L’application de la solution sur l’écorce des fruits a eu lieu à l’Embrapa Instrumentação, sous la direction d’Assis et la collaboration de l’étudiant en doctorat de l’époque Taís Téo de Barros-Alexandrino. Avec le processus, une barrière est formée entre la surface du fruit et l’environnement, réduisant les échanges gazeux avec l’environnement. Le résultat est une augmentation de la durée de conservation de la goyave, en préservant ses caractéristiques physiques et sensorielles.
Pour tester l’efficacité de la solution obtenue, Natalia a réalisé cinq expériences. Un avec des fruits sans enrobage, un autre avec du chitosane pur, un autre avec des nanoparticules de chitosane – ces deux procédés sont déjà bien connus – un autre avec du chitosane avec des composés phénoliques et le dernier avec des nanoparticules de chitosane avec les composés phénoliques encapsulés.
En surveillant la couleur, la perte de poids et la fermeté des goyaves, les chercheurs ont découvert que la conservation du fruit est améliorée grâce à l’utilisation de nanoparticules de chitosane avec des composés phénoliques encapsulés déposés à leur surface. Les fruits mûrissent plus lentement et leurs caractéristiques physiques se conservent plus longtemps. En moyenne, le gain était de quatre jours par rapport aux fruits enrobés de nanoparticules de chitosane sans les actifs, et de sept jours par rapport aux fruits sans aucun enrobage, lorsqu’ils sont conservés à température ambiante.
Selon Milena, les prochaines étapes de la recherche sont déjà en cours de développement dans le doctorat de Natalia et impliquent des tests de concentration de résidus et de chitosane, l’identification de composés phénoliques et l’analyse de leur activité antimicrobienne. De plus, la faisabilité économique du procédé sera étudiée. En plus de l’Embrapa, le projet bénéficie de la collaboration du professeur Severino Matias de Alencar, de l’École d’agriculture Luiz de Queiroz (Esalq) de l’USP.
Plus d’informations : e-mail natalia.cristina.silva@usp.br, avec Natalia Cristina Silva ou mmartelli@usp.br, avec le professeur Milena Martelli Tosi.
