Dans une étude récente publiée dans nourriture, des chercheurs étudient les utilisations écologiques et durables des cerises acidulées transformées (Prunus cerasus L.) déchets. Leur étude s’est concentrée sur les applications cosmétiques, notamment l’optimisation de l’extraction des métabolites bioactifs des cerises et leurs impacts bénéfiques sur la peau humaine.
Étude: Les extraits de noyaux de cerises acidulées (Prunus cerasus L.) protègent les cellules de la peau humaine contre le stress oxydatif : débloquer des utilisations durables pour les sous-produits de l’industrie alimentaire. Crédit d’image : Serhii Ivashchuk/Shutterstock.com
Sommaire
Les cerises et le fardeau des déchets environnementaux
Cerises, surtout celles appartenant à l’espèce Prunus avium Atterrir P. cerasus L., sont transformés en quantités importantes. En fait, le National Agricultural Statistics Services (NASS) du Département de l’Agriculture des États-Unis (USDA) a signalé un chiffre stupéfiant de 275 000 tonnes de matières premières. Prunus avium L. et 114 600 tonnes de P. cerasus Cerises L. transformées rien qu’en 2022.
Plus de 90 % des cerises sont transformées par l’industrie agroalimentaire pour produire du jus, des produits en saumure et du vin. Cela conduit à la génération de sous-produits, notamment du marc de cerise et des noyaux de cerises (CP), qui sont presque tous brûlés ou jetés.
Les déchets conventionnels entraînent une pollution environnementale du sol, de l’eau et de l’air par le biais des émissions de gaz à effet de serre, en plus d’une perte économique due à l’élimination de ressources organiques qui pourraient autrement être réutilisées ou recyclées.
La peau constitue la première ligne de défense d’un individu contre les agents pathogènes biologiques, les polluants environnementaux non biologiques et les rayons ultraviolets (UV). Une exposition à long terme aux rayons UV peut entraîner une inflammation de la peau et la génération d’espèces réactives de l’oxygène (ROS) nocives, qui induisent des dommages cellulaires et peuvent entraîner un vieillissement précoce et des affections cutanées comme le psoriasis et le cancer.
Il a été démontré que les polyphénols, l’une des plus grandes classes de métabolites d’origine végétale, exercent une activité antioxydante. in vitro, réduisant potentiellement l’inflammation cutanée. Les cerises sont riches en polyphénols et pourraient donc constituer une source de nouveaux produits cosmétiques. Bien que des études antérieures aient étudié les avantages des sous-produits de cerise issus des tiges et des graines, l’activité antioxydante du CP doit encore être évaluée.
À propos de l’étude
Dans la présente étude, les chercheurs ont développé une nouvelle méthode d’extraction des composés bioactifs de la cerise acidulée (P. cerasus L.) CP et évalué les propriétés cytotoxiques et anti-inflammatoires de ces bioactifs à l’aide de cellules de kératinocytes humains (HaCaT). Les noyaux de cerises acidulées obtenus auprès de Peterson Farms dans le Michigan ont été séchés au four et broyés en poudre de noyaux. L’extraction a été réalisée grâce à l’extraction conventionnelle utilisant 100 % d’eau et à la nouvelle approche d’extraction utilisant de l’eau : éthanol dans un rapport 1 : 1.
Les extractions ont été réalisées à 150 °C avec un rapport solide/liquide de 30 g de poudre de fosse dans 300 ml de liquide pour produire de l’eau CP (CPW) ou de l’éthanol CP (CPE). Le CPW et le CPE ont ensuite été soumis à une centrifugation et le surnageant résultant a été utilisé dans les analyses.
Un spectrophotomètre UV-Vis Lambda 365 à double faisceau a été utilisé pour quantifier la teneur en polyphénols (TP), en poudre antiradicalaire (ARP) et en flavonoïdes (TP) du surnageant. Pour une précision accrue de la quantification du TP, le test colorimétrique Folin-Ciocalteu (TP) a été utilisé. Simultanément, un deuxième test colorimétrique a été réalisé pour étudier la in vitro activité antioxydante du TP, du TF et de l’ARP contre le 2,2-azinobis (acide 3-éthylbenzothiazoline-6-sulfonique) (ABTS).
Des analyses métabolomiques ont été réalisées par chromatographie liquide-spectrométrie de masse (LC-MS/MS). La quantification individuelle des polyphénols a été réalisée à l’aide d’un spectrophotomètre UV-visible avec du diméthylsulfoxyde (DMSO) comme solution de référence.
Les cellules HaCaT et les fibroblastes de souris (NIH3T3) ont été traitées avec différentes concentrations de CPW et de CPE ou une combinaison d’extraits et de peroxyde d’hydrogène (H2Ô2) pour les tests de viabilité cellulaire et les tests d’activité ROS, respectivement.
L’activité intracellulaire des ROS a été mesurée par microscopie à fluorescence. Des analyses d’isolement d’ARN et de réaction en chaîne par polymérase en temps réel (RT-PCR) ont également été effectuées pour identifier les gènes HaCaT et NIH3T3 qui étaient régulés à la hausse ou à la baisse après le traitement de l’extrait.
Résultats de l’étude
Le nouveau protocole d’extraction eau/éthanol était nettement supérieur au protocole conventionnel avec eau seule. L’ajout d’éthanol au mélange a entraîné une multiplication par 2,1 du rendement en TP à partir de la même quantité initiale de CP.
Comme indiqué par les tests ARP, le CPE était associé à une activité antioxydante environ 2,5 fois plus importante que le CPW. La supériorité antioxydante du CPE a été confirmée par les tests ABTS, qui ont révélé une activité 2,4 fois supérieure à celle du CPW. Les deux protocoles d’extraction ont révélé des mesures de teneur en TP presque 10 fois supérieures à celles des études précédentes sur d’autres sources naturelles de TP d’origine végétale.
Les résultats LC-MS/MS ont identifié et quantifié plusieurs isomères d’esters de caféoylquinate, d’acides hydroxycinnamiques et de flavonoïdes. Les extraits de CPE présentaient des concentrations de composés plus élevées que celles du CPW. De même, les extraits de CP lyophilisés présentaient des concentrations de bioactifs plus élevées que les extraits liquides, suggérant ainsi de futures optimisations industrielles dans les protocoles d’extraction.
En comparant les spectres CPW et CPE UV-Vis, des résultats similaires ont été obtenus correspondant aux pics d’apigénine, de quercétine et d’acide chlorogénique. Ces résultats confirment l’abondance de flavonoïdes et de dérivés coumaroyles dans les extraits de CP et de CP.
Des concentrations d’extrait de CP comprises entre 50 et 400 nM n’ont pas induit de toxicité dans les cellules HaCaT et les fibroblastes NIH3T3, même après 48 heures d’incubation. Lors des tests des impacts des phénols purs courants détectés lors de la caractérisation des extraits de CP, seules l’apigénine et la catéchine ont eu un impact négatif sur la viabilité cellulaire à des concentrations de 100 µM ou plus, soit plus de 50 fois supérieures à celles trouvées dans les extraits de CP.
Le CPW et le CPE ont tous deux diminué de manière significative les niveaux de ROS dans les cellules HaCaT traitées avec H2Ô2.
Les extraits de CP étaient efficaces pour protéger les cellules contre la production d’oxyde nitrique induite par le LPS, ce qui a été vérifié par des tests de coloration au diacétate de 2′-7′-dichlorodihydrofluorescéine (DCF-DA). Les tests RT-PCR ont révélé que H2Ô2 le traitement a réduit les niveaux d’expression de la catalase (CAT) et de la superoxyde dismutase (SOD1) dans les cellules HaCaT. Le prétraitement CPE et CPW a sauvé les cellules HaCaT de ces effets.
Conclusions
Dans la présente étude, les chercheurs ont cherché à trouver des utilisations alternatives pour les sous-produits de la transformation des cerises, réduisant ainsi le fardeau environnemental et économique des millions de tonnes de déchets de sous-produits qui polluent l’écosystème chaque année. À cette fin, ils ont conçu une nouvelle méthode d’extraction des bioactifs naturels du CP, qui s’est révélée deux à trois fois plus efficace que les protocoles d’extraction conventionnels.
Les extraits de CP sont riches en métabolites qui peuvent réduire efficacement le stress oxydatif cutané causé par la pollution et l’exposition prolongée aux UV, prévenant ainsi les affections dermatologiques, notamment le vieillissement précoce, le psoriasis et même le cancer.
