Valorization of white wine lees : Extraction of antioxidant compounds of oenological interest by eco-responsible processes
Valorisation des lies de vin blanc : Extraction de composés antioxydants d’intérêt œnologique par procédés éco-responsables
Résumé
Each year, the wine industry produces significant volumes of by-products, including wine lees, which account for 2 to 6% of the total volume of wine produced. These by-products are mainly valorized through ethanol distillation and tartaric acid extraction. Over the past decade, the increasing interest in by-product valorization has led to numerous studies on the extraction of polyphenolic compounds from red wine lees. However, although white wine lees are well-recognized for their antioxidant potential during aging of white wines, they have received less attention due to their low polyphenol content, and this potential remains largely underexploited. Therefore, the objective of this study is to propose an eco-sustainable approach to valorizing white wine lees. Specifically, this project aimed to develop and optimize extraction and fractionation processes of white wine lees, guided by their antioxidant capacity.Initially, the influence of various drying processes on the preservation of the antioxidant activity of the lees was studied. To achieve this, different lees matrices were collected and analyzed to assess the variability in their composition depending on their winemaking origin. Then, sustainable extraction methods, such as supercritical CO₂ extraction and subcritical water extraction, were compared with conventional solvents. The extracts with the highest antioxidant capacity were obtained by subcritical water extraction. This process was selected and optimized using response surface methodology to determine the optimal operating conditions for maximizing the antioxidant activity of the extracts.In the context of oenological research focused on alternatives to sulfur dioxide (SO₂), the impact of the lees extracts on preventing wine oxidation was investigated. The extracts demonstrated antioxidant properties in wine, comparable to those of commercial products such as yeast derivatives. However, their antioxidant effectiveness remained lower to that of SO₂. Furthermore, their use could impact the sensory properties of the wine and its overall quality.In order to propose extracts that are more neutral in terms of sensory impact, a fractionation study using ultrafiltration was conducted. To evaluate the impact of membrane process performance, ultrafiltration membranes with different molecular weight cut-offs and with various operational conditions were studied to concentrate the antioxidant fraction of the extracts. This process allowed the antioxidant capacity to be concentrated by a factor of 1.5. Additionally, the fractionation results revealed that the antioxidant fraction of the extracts, correlated with the nitrogen and lipid content of the lees, consists of molecules with molecular weights ranging between 10-1 kDa.The combination of these processes, without the use of organic solvents, allows for the efficient extraction and concentration of high-value compounds from white wine lees. This study thus contributes to improving the economic and environmental sustainability of managing these residues, while also opening up perspectives for other extraction applications within distilleries.
Chaque année, la filière viti-vinicole génère d'importants volumes de sous-produits, dont les lies de vin, qui représentent 2 à 6 % du volume total de vin. Ces sous-produits sont principalement valorisés par distillation de l’éthanol et l’extraction de l’acide tartrique. Toutefois, l'intérêt croissant pour une valorisation plus diversifiée a conduit à de nombreuses études sur l'extraction de composés polyphénoliques, notamment à partir des lies de vin rouge. En revanche, les lies de vin blanc, bien que reconnues pour leur potentiel antioxydant dans l'élevage des vins blancs, ont reçu beaucoup moins d'attention, en raison de leur faible richesse en polyphénols et cette propriété des lies demeure donc sous-exploitée. Cette thèse étudie donc le potentiel de valorisation des lies de vin blanc à travers une approche innovante et éco-durable. Plus précisément, ce projet vise à développer et optimiser des procédés d’extraction et de fractionnement des lies de vin blanc guidés par la capacité antioxydante des extraits obtenus.Tout d’abord, l'influence de plusieurs procédés de séchage sur la préservation de l’activité antioxydante des lies a été étudiée. Pour cela, différentes matrices de lies ont été collectées et analysées afin d’évaluer la variabilité de leur composition en fonction de leur origine vinicole. Par la suite, des méthodes d'extraction durables, telles que l'extraction au CO₂ supercritique et à l'eau sous-critique, ont été comparées à des solvants conventionnels. Les extraits présentant la plus forte capacité antioxydante ont été obtenus par extraction à l'eau sous-critique. Ce procédé a ainsi été sélectionné et une étude d'optimisation, basée sur la méthodologie des surfaces de réponse, a été menée afin de déterminer les conditions opératoires optimales permettant de maximiser l'activité antioxydante des extraits.Dans un contexte de réduction des intrants œnologiques et notamment du dioxyde de soufre (SO₂), l’impact des extraits de lies non purifiés sur la prévention des phénomènes d’oxydation du vin a été ensuite étudié. Les résultats obtenus ont démontré que les extraits présentent des propriétés antioxydantes pertinentes et comparables à celles de produits commerciaux tels que les dérivés de levures. Toutefois, leur action antioxydante reste inférieure à celle du SO₂ et leur utilisation pourrait altérer les propriétés sensorielles du vin, influençant ainsi sa qualité finale. Dans le but de minimiser cet impact sensoriel, une étude de fractionnement par ultrafiltration a été réalisée. Afin d'évaluer l'impact des performances des procédés membranaires, des membranes d'ultrafiltration présentant différents seuils de coupure et soumises à divers paramètres opératoires ont été étudiées dans le but de concentrer la fraction antioxydante des extraits. Ce procédé a ainsi permis de concentrer leur capacité antioxydante d'un facteur 1,5. Par ailleurs, les résultats du fractionnement révèlent que la fraction antioxydante des extraits, corrélée au contenu en azote et en lipides des lies, est composée de molécules dont les poids moléculaires se situent entre 10 kDa et moins de 1 kDa.Le couplage de ces procédés, sans utilisation de solvants organiques, permet une extraction efficace et une concentration de composés à haute valeur ajoutée issus des lies de vin blanc. Ce travail contribue ainsi à améliorer la durabilité économique et environnementale de la gestion de ces résidus, tout en ouvrant des perspectives pour d'autres applications d'extraction au sein des distilleries.
| Origine | Version validée par le jury (STAR) |
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