3.1 Composition
La composition chimique des marcs utilisés dans cette étude a été définie en utilisant les méthodes utilisées au laboratoire (Lignine de Klason, Dosage des sucres). Deux échantillons de marcs issus de 3 distilleries (Blayais, Goyard et UDM) ont été analysés. Le tableau 1 donné ci-dessous présente les résultats des analyses
Tableau 1 : Taux de Lignine de Klason et des sucres des trois types de marc (Blayais, Goyard, et UDM)
La fraction de lignine de Klason représente le taux en composés insolubles dans l’acide, elle contient les tanins condensés ainsi qu’une grande quantité d’autres polyphénols, les protéines et les composés inorganiques.
On note que, la reproductibilité pour une même distillerie est assez bonne, avec de faibles écarts obtenus. Par contre, on observe des différences assez importantes entre les distilleries.
On remarque que pour les tanins de Blayais (marcs frais et non broyés avec une humidité de 50 %), il n’y a pas uniquement des lignines de Klason et des sucres (taux de lignine de Klason + l’ensemble des sucres identifiés < 100 % de masse totale). Cela peut s’expliquer par la forte présence des polyphénoles, des extractibles ou encore des huiles qui ne sont pas identifiables par notre technique d’analyse.
Le taux de lignine de Klason présente dans les marcs de Goyard et d’UDM est presque similaire de l’ordre de (54±2 %), par contre, elle est beaucoup plus faible dans les marcs de Blayais avec (41±3 %).
Le taux de lignine de Klason assez faible au niveau des marcs de Blayais, peut s’expliquer par une extraction des polyphénols et des tanins plus importante en amont au cours de la vinification. En effet, les marcs traités dans la distillerie du Blayais proviennent essentiellement du vignoble bordelais qui produit des vins rouges plus tanniques.
Les teneurs en sucres dans les marcs de Blayais sont assez faibles, et représentent (11,50±3%) d’extrait de tanins. Les glucanes (issus essentiellement de la cellulose) sont majoritaires (6±1 %). On observe également une teneur importante en xylane (hémicelluloses) et en acide galacturonique, et acide glucuronique due à la présence de pectines.
Les taux de cellulose et d’hémicelluloses sont quant à eux remarquablement plus importants au niveau des marcs de Goyard et UDM, de l’ordre de 21 % avec toujours, les glucanes majoritaires (12±2 %). Cette composition est en accord avec les travaux précédents (Gambier, 2011).
La faible teneur en sucres au niveau du marc de Blayais peut s’expliquer par une hydrolyse partielle plus importante des polysaccharides durant les étapes de vinification.
3.2 Extraction des tanins
L’extraction des tanins a été étudiée en se basant sur les conditions préalablement définies au laboratoire à partir des marcs issus de la distillerie du Blayais. Nous nous sommes intéressés à faire varier la nature de la base (NaOH ou Na2CO3), le pH d’extraction, et la présence ou non d’urée.
Le tableau 2 donné ci-dessous rassemble les conditions utilisées ainsi que les rendements d’extraction et les temps de gel des extraits.
Tableau 2 : Récapitulatif des rendements et temps de gel issus de différentes conditions d’extraction.
On note que les rendements d’extraction de l’ordre de 2,5 % sont faibles comparés aux études antérieures « 5 % ±1 (Haoua, 2010), 10 % ±5 (Gambier, 2011) ».
Ces résultats confirment les observations précédentes concernant les taux de lignine de Klason relativement faibles pour les marcs du Blayais.
Les temps de gel sont généralement très faibles, inférieurs à 60 secondes, démontrant une réactivité importante des extraits vis-à-vis du formaldéhyde. Ces résultats sont très prometteurs pour des applications de colles.
Les différents traitements avec les bases NaOH et Na2CO3 pour un même pH donnent des résultats assez proches. Ces résultats permettent d’envisager une substitution des ions carbonates par de la soude, qui est beaucoup moins chère, ce qui permet de faire des économies conséquentes au niveau industriel.
Il apparait cependant que le temps de gel en utilisant le carbonate de sodium comme base est légèrement plus faible qu’en utilisant la soude. On note également qu’une augmentation du pH semble avoir un effet positif sur le temps de gel.
Enfin, l’ajout d’urée semble avoir un effet négatif quant à la réactivité des extraits (temps de gel élevé).
3.3 Spectrophotométrie Ultraviolet (UV)
En se basant sur la courbe étalon, faite sur la catéchine hydratée, nous avons obtenu l’indice d’absorbance y, avec y = 10,983 * x. En se basant sur l’équation :
[Polyphénols g / l] = l’absorbance / 10,983. A noter, que le taux de polyphénols a été obtenu avec la relation suivante :
Taux de polyphénols = masse de polyphénols / masse sèche de tanins (0,05 g).
La concentration des polyphénols des extraits de tanins a été calculée selon leur absorbance UV à 280_nm. Les résultats selon différentes conditions d’extraction sont donnés dans le tableau 3 qui suit.
Tableau 3 : Taux de polyphénols des extraits de tanins et leurs absorbance par le spectre UV à 280 nm.
On note des taux de polyphénols dépassant parfois les 100 %. Ceci pourrait être dû au fait que la référence utilisée absorbe moins en UV que les polyphénols contenus dans les extraits de tanins analysés.
On remarque que les échantillons traités avec de la soude contiennent, à pH égal, un taux de polyphénols beaucoup plus élevé que ceux traités avec le carbonate de sodium.
De plus, le taux de polyphénols dans les extraits analysés à pH plus basique (11,44) est plus faible qu’un pH de l’ordre de 8 dans le cas de la soude. Ce résultat est en accord avec les travaux précédents (Gambier, 2011). Par contre l’ajout de l’urée au carbonate de sodium semble ne pas avoir un effet sur le taux de polyphénols.
On note également que l’association de la soude avec l’urée donne un taux de polyphénols significativement faible.
Ces résultats confirment les observations précédentes obtenues à partir des temps de gel. Il semble donc y avoir une corrélation entre le temps de gel observé (et donc la réactivité des extraits) et le taux de polyphénols déterminé par dosage UV.
3.4 Spectre RMN 13C
Le spectre RMN 13C d’une fraction de tanin lyophilisée a été effectué en solution dans l’oxyde de deutérium (D2O). Le spectre est donné dans la figure 11. L’interprétation est basée sur les études précédentes (Fu et al., 2007; Zhang et al., 2010).
L’échantillon montre des caractéristiques compatibles avec la présence d’unités procyanidine. Plus précisément, C5, C7, et les carbones C8A de procyanidines apparaissent de 160 à 150 ppm. Les signaux à 145,3 et 145,5 appartiennent à C3′ et C4′ d’unités procyanidine. Une petite quantité de prodelphinidine est aussi détectée sous le pic de sa C4′ et apparaît à 131 ppm, qui se chevauchent avec les déplacements chimiques de C1′.
Les attributions des numéros de carbones sont rapportées de la figure 1, page 6.
Figure 11 : Spectre 13C- RMN de tanin de marc de raisin de Blayais.
Le groupe de pics entre 90 et 110 ppm est attribué à C8, C6, C6′, et C2′ de procyanidines.
Une teneur relativement élevée en hydrates de carbone pourrait également être déduite par la forte intensité des pics à 65-85 ppm, qui est une caractéristique des sucres dans les extraits de tanin. Cette observation confirme les résultats décrits précédemment en ce qui concerne la faible teneur en sucre dans le résidu solide.
Un large signal de 170 à 182 ppm est observé suggérant la présence des groupes carbonyle qui peut être rationalisés par le réarrangement d’acide catechinique survenant lors du procédé d’extraction (Sears et al., 1974; Kiatgrajai et al., 1982).
La présence des signaux à 30 ppm, affectés au CH2 de l’acide catechinique, pourraient soutenir l’idée de la présence de l’acide catechinique dans les extraits de tanin.
3.5 Analyse par SEC
Les extraits de tannins ont été analysés par Chromatographie d’Exclusion Stérique après acétylation afin d’éviter les phénomènes d’agrégation, en utilisant le THF comme éluant, avec utilisation d’un étalon.
Les chromatogrammes de la figure 12, représentent les chromatogrammes et le tableau 4 rassemble pour chaque échantillon, le temps de rétention ainsi que la masse molaire calculée (courbe étalon établie avec standard de polystyrène, voir partie expérimentale).
Figure 12 : Chromatogrammes de différentes conditions d’extraction de marc de raisin caractérisés par SEC après l’acétylation en solvant organique.
Les signaux à environ 19 mn de temps de rétention correspondent à la catéchine (injectée seule après acétylation, spectre non rapporté ici).
Grâce à la courbe étalon, on peut attribuer les signaux présentant des temps de rétention de 17.02 mn, 17.51 mn, 18.40 mn et 19.16 mn respectivement aux tétramères, trimères, dimères et monomères. La masse molaire de la catéchine étant de 290 g·mol−1.
On constate que les extraits isolés sont composés de fragments de relativement faibles masses molaires, la fraction dimère étant toujours majoritaire (tableau 4).
Tableau 4 : Masses des polymères correspondantes aux conditions d’extraction.
La comparaison des échantillons 1 et 2 puis 5 et 6 montre qu’en présence de carbonates, la concentration en monomères est plus importante que celle obtenue en présence de soude. Ce résultat est en accord avec les Temps de gel précédemment décrits (Temps de gel carbonate < Temps de gel NaOH), les monomères présentant toujours une réactivité supérieure aux oligomères vis-à-vis du formaldéhyde.
Les chromatogrammes ne montrent pas de différences significatives au niveau des distributions de masse pour les essais réalisés avec et sans urée. La différence de réactivité observée (temps de gel) ne semble donc pas être liée aux masses molaires des tanins extraits.
L’essai 9 correspond à un chromatogramme présentant une allure différente des autres extraits : un pic correspondant à de très fortes masses molaires (14 mn) accompagnées de molécules de faibles masses molaires 19-20 mn. Compte tenu de la faible réactivité de cet extrait vis-à-vis du formaldéhyde, des réactions de dégradation des tanins dans les conditions fortement basiques utilisées peuvent être évoquées.
Page suivante : 4 Conclusions et perspectives
Retour au menu : Extraction et Analyse de polyphénols de marcs de raisin