Published December 1, 2016
| Version v1
Publication
Open
Biorefinery cascade processing for creating added value on tomato industrial by-products from Tunisia
Creators
- 1. Centre of Biotechnology of Sfax
- 2. University of Sfax
- 3. Universität Hamburg
- 4. Hamburg University of Technology
Description
In today's consumer perception of industrial processes and food production, aspects like food quality, human health, environmental safety, and energy security have become the keywords. Therefore, much effort has been extended toward adding value to biowastes of agri-food industries through biorefinery processing approaches. This study focused, for the first time, on the valorization of tomato by-products of a Tunisian industry for the recovery of value-added compounds using biorefinery cascade processing.The process integrated supercritical CO2 extraction of carotenoids within the oil fractions from tomato seeds (TS) and tomato peels (TP), followed by a batch isolation of protein from the residues. The remaining lignocellulosic matter from both fractions was then submitted to a liquid hot water (LHW) hydrolysis. Supercritical CO2 experiments extracted 5.79% oleoresin, 410.53 mg lycopene/kg, and 31.38 mg β-carotene/kg from TP and 26.29% oil, 27.84 mg lycopene/kg, and 5.25 mg β-carotene/kg from TS, on dry weights. Protein extraction yields, nearing 30% of the initial protein contents equal to 13.28% in TP and 39.26% in TS, revealed that TP and TS are a rich source of essential amino acids. LHW treatment run at 120-200 °C, 50 bar for 30 min showed that a temperature of 160 °C was the most convenient for cellulose and hemicellulose hydrolysis from TP and TS, while keeping the degradation products low.Results indicated that tomato by-products are not only a green source of lycopene-rich oleoresin and tomato seed oil (TSO) and of protein with good nutritional quality but also a source of lignocellulosic matter with potential for bioethanol production. This study would provide an important reference for the concept and the feasibility of the cascade fractionation of valuable compounds from tomato industrial by-products.Graphical abstractSchema of biorefinery cascade processing of tomato industrial by-products toward isolation of valuable fractions.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
في تصور المستهلك اليوم للعمليات الصناعية وإنتاج الغذاء، أصبحت جوانب مثل جودة الغذاء وصحة الإنسان والسلامة البيئية وأمن الطاقة هي الكلمات الرئيسية. لذلك، تم بذل الكثير من الجهد نحو إضافة قيمة إلى النفايات الحيوية للصناعات الغذائية الزراعية من خلال مناهج معالجة المصافي الحيوية. ركزت هذه الدراسة، لأول مرة، على تثمين المنتجات الثانوية للطماطم في صناعة تونسية لاستعادة المركبات ذات القيمة المضافة باستخدام معالجة سلسلة التكرير الحيوي. دمجت العملية استخراج ثاني أكسيد الكربون فوق الحرج من الكاروتينات داخل أجزاء الزيت من بذور الطماطم (TS) وقشور الطماطم (TP)، تليها عزل دفعة من البروتين من المخلفات. ثم تم تقديم المادة اللجنية السليلوزية المتبقية من كلا الجزأين إلى التحلل المائي بالماء الساخن السائل (LHW). استخلصت تجارب ثاني أكسيد الكربون فوق الحرجة 5.79 ٪ راتنج زيتي، و 410.53 ملغ لايكوبين/كغ، و 31.38 ملغ بيتا كاروتين/كغ من TP و 26.29 ٪ زيت، و 27.84 ملغ لايكوبين/كغ، و 5.25 ملغ بيتا كاروتين/كغ من TS، على أوزان جافة. كشفت غلة استخلاص البروتين، التي تقترب من 30 ٪ من محتويات البروتين الأولية التي تساوي 13.28 ٪ في TP و 39.26 ٪ في TS، أن TP و TS هما مصدر غني للأحماض الأمينية الأساسية. أظهرت معالجة LHW عند 120-200 درجة مئوية، 50 بار لمدة 30 دقيقة أن درجة حرارة 160 درجة مئوية كانت الأكثر ملاءمة للتحلل المائي للسليلوز وهيميسليلوز من TP و TS، مع الحفاظ على منتجات التحلل منخفضة. أشارت النتائج إلى أن منتجات الطماطم الثانوية ليست فقط مصدرًا أخضر لليوريسين الغني بالليكوبين وزيت بذور الطماطم (TSO) والبروتين ذي الجودة الغذائية الجيدة ولكن أيضًا مصدرًا للمادة اللجنية السليولوزية مع إمكانية إنتاج الإيثانول الحيوي. ستوفر هذه الدراسة مرجعًا مهمًا لمفهوم وجدوى التجزئة التعاقبية للمركبات القيمة من المنتجات الثانوية الصناعية للطماطم. الملخص البياني لتجهيز سلسلة التكرير الحيوي للمنتجات الثانوية الصناعية للطماطم نحو عزل الكسور القيمة.Translated Description (French)
Dans la perception actuelle des processus industriels et de la production alimentaire par les consommateurs, des aspects tels que la qualité des aliments, la santé humaine, la sécurité environnementale et la sécurité énergétique sont devenus les mots-clés. Par conséquent, beaucoup d'efforts ont été déployés pour ajouter de la valeur aux biodéchets des industries agroalimentaires grâce à des approches de traitement en bioraffinerie. Cette étude s'est concentrée, pour la première fois, sur la valorisation des sous-produits de la tomate d'une industrie tunisienne pour la récupération de composés à valeur ajoutée en utilisant le traitement en cascade de la bioraffinerie. Le processus a intégré l'extraction au CO2 supercritique des caroténoïdes dans les fractions huileuses des graines de tomate (TS) et des pelures de tomate (TP), suivie d'un isolement par lots de protéines à partir des résidus. La matière lignocellulosique restante des deux fractions a ensuite été soumise à une hydrolyse à l'eau chaude liquide (LHW). Les expériences de CO2 supercritique ont extrait 5,79 % d'oléorésine, 410,53 mg de lycopène/kg et 31,38 mg de β-carotène/kg de TP et 26,29 % d'huile, 27,84 mg de lycopène/kg et 5,25 mg de β-carotène/kg de TS, sur poids sec. Les rendements d'extraction des protéines, proches de 30% des teneurs initiales en protéines égales à 13,28% en TP et 39,26% en TS, ont révélé que TP et TS sont une riche source d'acides aminés essentiels. Le traitement LHW effectué à 120-200 °C, 50 bars pendant 30 min a montré qu'une température de 160 °C était la plus pratique pour l'hydrolyse de la cellulose et de l'hémicellulose à partir de TP et TS, tout en maintenant les produits de dégradation à un niveau bas. Les résultats ont indiqué que les sous-produits de la tomate sont non seulement une source verte d'oléorésine riche en lycopène et d'huile de graines de tomate (TSO) et de protéines de bonne qualité nutritionnelle, mais aussi une source de matière lignocellulosique avec un potentiel de production de bioéthanol. Cette étude fournirait une référence importante pour le concept et la faisabilité du fractionnement en cascade de composés précieux à partir de sous-produits industriels de la tomate. Abrégé graphique Schéma de traitement en cascade de sous-produits industriels de la tomate en bioraffinerie vers l'isolement de fractions précieuses.Translated Description (Spanish)
En la percepción actual de los consumidores sobre los procesos industriales y la producción de alimentos, aspectos como la calidad de los alimentos, la salud humana, la seguridad ambiental y la seguridad energética se han convertido en las palabras clave. Por lo tanto, se ha realizado un gran esfuerzo para agregar valor a los biorresiduos de las industrias agroalimentarias a través de enfoques de procesamiento de biorrefinería. Este estudio se centró, por primera vez, en la valorización de los subproductos del tomate de una industria tunecina para la recuperación de compuestos de valor agregado mediante el procesamiento en cascada de biorrefinería. El proceso integró la extracción de CO2 supercrítico de carotenoides dentro de las fracciones oleosas de semillas de tomate (TS) y cáscaras de tomate (TP), seguido de un aislamiento por lotes de proteínas de los residuos. La materia lignocelulósica restante de ambas fracciones se sometió a continuación a una hidrólisis en agua caliente líquida (LHW). Los experimentos de CO2 supercrítico extrajeron 5.79% de oleorresina, 410.53 mg de licopeno/kg y 31.38 mg de β-caroteno/kg de TP y 26.29% de aceite, 27.84 mg de licopeno/kg y 5.25 mg de β-caroteno/kg de TS, en pesos secos. Los rendimientos de extracción de proteínas, cercanos al 30% del contenido proteico inicial igual al 13,28% en TP y al 39,26% en TS, revelaron que TP y TS son una fuente rica en aminoácidos esenciales. El tratamiento con LHW a 120-200 °C, 50 bar durante 30 min mostró que una temperatura de 160 °C era la más conveniente para la hidrólisis de celulosa y hemicelulosa a partir de TP y TS, mientras se mantenían bajos los productos de degradación. Los resultados indicaron que los subproductos del tomate no solo son una fuente verde de oleorresina rica en licopeno y aceite de semilla de tomate (TSO) y de proteína con buena calidad nutricional, sino también una fuente de materia lignocelulósica con potencial para la producción de bioetanol. Este estudio proporcionaría una referencia importante para el concepto y la viabilidad del fraccionamiento en cascada de compuestos valiosos de subproductos industriales del tomate. Resumen gráfico Esquema del procesamiento en cascada de biorrefinería de subproductos industriales del tomate hacia el aislamiento de fracciones valiosas.Files
s13068-016-0676-x.pdf
Files
(998.9 kB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:12c7e65aabec861d30543ee6b105311b
|
998.9 kB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- معالجة سلسلة التكرير الحيوي لخلق قيمة مضافة على المنتجات الثانوية الصناعية للطماطم من تونس
- Translated title (French)
- Traitement en cascade de bioraffinerie pour créer de la valeur ajoutée sur les sous-produits industriels de la tomate en provenance de Tunisie
- Translated title (Spanish)
- Procesamiento en cascada de biorrefinería para crear valor añadido en los subproductos industriales del tomate de Túnez
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W2558479284
- DOI
- 10.1186/s13068-016-0676-x
References
- https://openalex.org/W277849632
- https://openalex.org/W784623078
- https://openalex.org/W1706272588
- https://openalex.org/W1776453886
- https://openalex.org/W1972846731
- https://openalex.org/W1975936586
- https://openalex.org/W1977388685
- https://openalex.org/W1985372176
- https://openalex.org/W1989154044
- https://openalex.org/W1989256730
- https://openalex.org/W1993458316
- https://openalex.org/W2000581306
- https://openalex.org/W2001026702
- https://openalex.org/W2002938733
- https://openalex.org/W2003043416
- https://openalex.org/W2003978490
- https://openalex.org/W2004567750
- https://openalex.org/W2007036310
- https://openalex.org/W2010878566
- https://openalex.org/W2015259607
- https://openalex.org/W2016066292
- https://openalex.org/W2021100882
- https://openalex.org/W2021553407
- https://openalex.org/W2024144755
- https://openalex.org/W2027338867
- https://openalex.org/W2031559973
- https://openalex.org/W2031922673
- https://openalex.org/W2036811766
- https://openalex.org/W2044057046
- https://openalex.org/W2058556161
- https://openalex.org/W2065475950
- https://openalex.org/W2083382057
- https://openalex.org/W2089202337
- https://openalex.org/W2093606868
- https://openalex.org/W2095318159
- https://openalex.org/W2119212706
- https://openalex.org/W2149017612
- https://openalex.org/W2164694820
- https://openalex.org/W2395679291
- https://openalex.org/W2407298947
- https://openalex.org/W2418135415
- https://openalex.org/W2475438960
- https://openalex.org/W2479418950
- https://openalex.org/W2488471505
- https://openalex.org/W2509230238
- https://openalex.org/W2512790982
- https://openalex.org/W2513702954
- https://openalex.org/W2513962985