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Selective multistage extraction process of biomolecules from vine shoots by a combination of biological, chemical, and physical treatments - 04/06/18

Procédé d'extraction sélectif et multi-étapes de biomolécules à partir de sarments de vigne par une combinaison de traitements biologiques, chimiques et physiques

Doi : 10.1016/j.crci.2018.02.013 
Hiba N. Rajha a, b, , Sally El Kantar a, b, Charbel Afif a, Nadia Boussetta b, Nicolas Louka a, Richard G. Maroun a, Eugene Vorobiev b
a UR "Technologies et valorisation agro-alimentaire", Centre d'analyses et de recherche, Faculté des sciences, Université Saint-Joseph, B.P. 11-514 Riad El Solh, Beirut 1107 2050, Lebanon 
b Sorbonne Universités, Université de technologie de Compiègne, Laboratoire "Transformations intégrées de la matière renouvelable” (UTC/ESCOM, EA 4297 TIMR), Centre de recherches de Royallieu, CS 60 319, 60203 Compiègne cedex, France 

Corresponding author. UR "Technologies et valorisation agro-alimentaire", Centre d'analyses et de recherche, Faculté des sciences, Université Saint-Joseph, B.P. 11-514 Riad El Solh, Beirut 1107 2050, Lebanon.UR "Technologies et valorisation agro-alimentaire"Centre d'analyses et de rechercheFaculté des sciencesUniversité Saint-JosephB.P. 11-514 Riad El SolhBeirut1107 2050Lebanon

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Abstract

A multistep extraction process was proposed to recover polyphenols, reducing sugars, and soluble lignin from vine shoots. A physical pretreatment by high voltage electrical discharges (HVED) was followed by an enzymatic hydrolysis and a final delignification step by alkaline hydrolysis. HVED before enzymatic hydrolysis enhanced the extraction of polyphenols (+72%), reducing sugars (+43%), and soluble lignin (+104%) as compared to control experiments (enzymatic hydrolysis). HVED also reinforced the subsequent delignification process by reducing 10% lignin content in exhausted residues. Identification and quantification of ferulic acid, resveratrol, p-coumaric acid, and hydroxybenzoic acid were carried out using high-performance liquid chromatography.

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Résumé

Un procédé d'extraction sélectif et multi-étapes a été proposé pour récupérer les polyphénols, les sucres réducteurs et la lignine soluble des sarments de vigne. Un prétraitement physique par les décharges électriques de haute tension (DEHT) a été suivi d'une hydrolyse enzymatique et d'une étape de délignification finale par hydrolyse alcaline. L'application des DEHT avant l'hydrolyse enzymatique améliore l'extraction des polyphénols (+72%), des sucres réducteurs (+43%) et de la lignine soluble (+104%) par rapport au contrôle (hydrolyse enzymatique). Les DEHT ont également renforcé le processus de délignification ultérieur, en réduisant de 10% la teneur en lignine dans les résidus épuisés. L'identification et la quantification de l'acide férulique, du resvératrol, de l'acide p-coumarique et de l'acide hydroxybenzoïque ont également été réalisées par HPLC.

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Graphical abstract




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Highlights

Alkaline hydrolysis enhances polyphenol and soluble lignin extraction.
Enzymatic hydrolysis improves polyphenol and reducing sugar extraction.
HVED combined with enzymatic hydrolysis enhances the saccharification process.
HVED combined with enzymatic hydrolysis ameliorates a second step delignification.

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Keywords : Sugars, Polyphenols, Lignin, Enzymatic hydrolysis, Alkaline hydrolysis, High-voltage electrical discharges

Mots clés : Sucres, Polyphénols, Lignine, Hydrolyse enzymatique, Hydrolyse alcaline, Décharges électriques de haute tension

Abbreviations : NaOH, HVED, FBGU, HBA, FA, CA, R, HPLC, DM, GAE, DAD, UV


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