Bioressource

Tournesol

Culture d'intérêt et culture expérimentale

Agrimoléculture

Fournir les agromolécules de fort intérêt en alimentaire et non-alimentaire par la mise au point de procédés intégrés, depuis la bioaccumulation, la production, l’extraction et la transformation , respectueux de la qualité des ingrédients fonctionnels ( Directives EU, REACH).

Graines à Coques

Modèle : Tournesol Très Haut Oléique
(teneur en acide oléique : 90-92%)

(Helianthus annuus)

Composition moyenne des graines de Tournesol

0 %
Lipides
0 %
Protéines
0 %
Cellulose
0 %
Autres
0 %
Eau
0 %
Minéraux
0 %
Amidon

Cas d'étude sur le tournesol

Positionnement à l'horizon 2030-50

Le « Protein Plan for Europe » lancé en 2018 et la « Prospective Huiles et Protéines Végétales pour 2030» lancé par Terre Inovia en 2013 publié en 2020 (source : Terre Inovia, 2020) sont deux ambitions qui se rejoignent et se projettent à l’horizon 2030 voir 2050 dans la préoccupation de répondre à la demande alimentaire mondiale , croissante, sous les contraintes conjuguées de la croissance démographique ( En 2030 ; Population mondiale : 8,4 milliards d’ha. En 2050 ; Population mondiale : 9,5 milliard d’ha.) et du changement climatique, notamment sur les émissions de GES/CO2 et les bilans énergétiques. Le concept de l’agrimoléculture trouve son fondement et sa justification ici. En effet, à la lecture des atouts et faiblesses, contraintes et opportunités, le tournesol est une des cultures d’intérêt et une culture expérimentale qui répond à ces défis. C’est une espèce oléoprotéagineuse, source mixte huile (teneur moyenne en huile : 44,5%) et protéines (teneur moyenne en protéines : 15%). En tant que culture d’intérêt, Il est situé au 4ième rang mondial dans la production d’huiles végétales . En tant que culture expérimentale, il se distingue par sa capacité à produire une gamme variétale avec une diversité de profils en acides gras, dont les acides gras insaturés et saturés (voir tableau ci-contre).

Nouvelles plateformes Bio-agrimolécules

Contexte de Bio-agrimolécules

Ainsi, le tournesol représente une plateforme d’huiles végétales de spécialité. Sur le seul critère de la biodisponibilité de ces fractions oléagineuses, en matière de fourniture d’acides gras  techno-fonctionnels , le tournesol couvre les besoins tant en alimentaire qu’en non-alimentaire par la présence des acides gras monoinsaturés ( Huile de Tournesol Mi-Oléique, Huile de tournesol Haut Oléique, Huile de Tournesol Très Haut Oléique), des acides gras saturés ( Huile de Tournesol Haut Stéarique, Huile de Tournesol Haut Stéarique- Haut Oléique) ainsi que par la présence des acides gras polyinsaturés notamment l’acide linoléique ( Huile de Tournesol Standard, Huile de Tournesol Très Haut Linoléique).

Diversification des usages par des nouveaux concepts

Ces enjeux globaux et européens sont atteignables à condition de relever les défis techniques soulevés par les dynamiques du non-alimentaire. L’Europe vise à imposer:

  • 27% d’énergies renouvelables en 2030
  • la biodégradabilité des substances à usages perdus et la recyclabilité des produits réfractaires en monomères de départ ou le développement de l’économie circulaire,
  • le biosourcing ou la biomasse renouvelable pour encourager le développement de la chimie verte, la chimie du végétal, de l’oléochimie et de la bioraffinerie industrielle à partir des graines oléoprotéagineuses améliorées dotées d’atouts nutritionnels et technnologiques (La Bioéconomie),
  • une reconception profonde des procédés de transformation des oléoprotéagineux orientés vers le développement des usages non-alimentaires à haute valeur ajoutée des protéines dans l’optique de la bioraffinerie.
  • une reconception des procédés d’extraction des protéines végétales pour la production des concentrats et matières protéiques de haute qualité pour l’alimentation animale, l’aquaculture, …

Impact des constituants mineurs

Le secteur des oléoprotéagineux est appelé à assurer une meilleure valorisation des produits et co-produits des récoltes. En effet, la grande diversification de composition en acides gras des graines de tournesol offre des possibilités d’utilisations variées aussi bien dans la nutrition humaine que dans celui de l’industrie non-alimentaire.

Le tournesol présente une grande variabilité dans sa teneur en phytostérols selon les espèces (entre 2437 et 4545 mg / Kg), ce qui en fait un matériel adapté à l’amélioration génétique

Du point de vu médical, les phytostérols sont reconnus pour avoir un effet bénéfique pour la santé. Leur présence dans l’alimentation permet d’abaisser le taux de cholestérol sanguin. Des études ont montré qu’ils inhibent l’absorption intestinale du cholestérol. Des margarines enrichies en esters de stanols ont été introduites sur le marché.

Les propriétés fonctionnelles des phytostérols les rendent adaptés à des applications dans la cosmétologie et la pharmacie.

L’objectif est d’orienter le fonctionnement physiologique des cultures par le choix des itinéraires techniques et le choix des espèces ou et des génotypes et aussi d’adapter les techniques d’extraction et de transformation (identification en cours de synthèse) pour obtenir des molécules bioactives de fort intérêt en alimentaire et non-alimentaire. L’opération se place dans le cadre d’une production de matières premières en système durable non intensifié et de la substitution de procédés de transformation « doux »  (directive Reach) toutes les fois que cela est possible.  Aspect transformation de la matière première et bio accumulation in planta. La localisation des molécules bioactives dans les différentes parties des cultures (graine ou support végétatif) et aussi au cours du temps (début germination ou maturité) joue un rôle déterminant dans la valorisation de la ressource et constitue un élément de variabilité des teneurs. Par exemple, le fractionnement raisonné de la graine entière de tournesol montre que le quart de phytostérols est localisé dans la coque (Roche 2005). Ceci conduit à réexaminer le schéma de production des co-produits mineurs de tournesol généralement perdus dans les eaux de désodorisation dans le cas de la trituration classique.  La recherche des sources naturelles de stanols à partir des cultures céréalières répond à une demande croissante dans le secteur des produits hypocholestérolémiants. Cette voie pourrait remplacer celle actuellement utilisée de transformation chimique des stérols monoinsaturés par hydrogénation. Pour caractériser les phytostérols et les phytostanols, il s’agit de définir de nouvelles technologies séparatrices physiques non destructives de ces composés pour leur utilisation directe et aussi d’utiliser des instruments puissants d’analyse de ces composés de manière rapide et on-line. Les étapes clés de ce nouveau schéma de fractionnement sont le décorticage, l’extractabilité, la transformation et les formulations nouvelles en alimentarité et non-alimentarité. Le décorticage est une méthode de localisation de la composition des constituants entre les parties de la graine. Par exemple, chez le tournesol la coque s’enrichit en fibres (45,0%) et s’appauvrit en matières grasses (5,4%) et en protéines (6,9%). C’est dans cette fraction grasse qu’il faut aller chercher par extraction les phytostérols pour les transformer en dérivés saturés sous forme finale d’une ormulation active. A l’issue du décorticage, la composition de l’amande de tournesol est améliorée en matière grasse (60,9 % contre 50,1 % dans la graine entière). Cet enrichissement est propice à la libération quantitative des acides gras par hydrolyse enzymatique (Mouloungui et Mechling, 2004). Les phytostérols sont dilués dans les acides gras sous forme libre ou estérifiée, disponibles pour élaborer des formulations actives.