FR2794474A1 - Procede de purification des carraghenanes - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un procédé d'obtention de carraghénanes à partir d'algues rouges caractérisé en ce qu'il comprend une étape de purification effectuée par hydrolyse enzymatique des constituants pariétaux cellulosiques, hémicellulosiques et/ ou protéiques.

Description

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La présente invention a pour objet un nouveau procédé de purification des carraghénanes.

Les carraghénanes sont des constituants pariétaux des algues rouges ou Rhodophycées. Ce sont des polysaccharides constitués de chaînes de D-galactoses et de 3,6-anhydro-D-galactoses plus ou moins sulfatés, alternativement liés en a1-3 et ss1-4. Le nombre de groupements sulfates ainsi que le nombre de 3,6-anhydrogalactose permettent de classer les carraghénanes en différents types dont les plus utilisés sont les kappa-, iota- et lambda-. Ces carraghénanes diffèrent par leurs propriétés physico-chimiques.

La nature des carraghénanes dépend du genre et de l'espèce des algues d'où ils proviennent. Les principales familles d'algues concernées par l'extraction industrielle sont les Gigartinaceae, Solieriaceae, Hypneaceae Furcellariaceae et Phyllophoraceae avec notamment les genres principaux suivants : Chondrus, Gigartina, lridaea, Eucheuma, Hypnea et Mastocarpus.

La proportion en 3,6-anhydrogalactose et le nombre de sulfates déterminent les propriétés du carraghénane. Plus le nombre de sulfates sera élevé et moins il y aura de 3,6-anhydrogalactose, plus le carraghénane sera soluble dans l'eau et sera viscosifiant. A l'opposé, moins il sera sulfaté et plus sa teneur en 3,6-anhydrogalactose sera élevée, plus il faudra chauffer pour le dissoudre et plus il sera gélifiant.

Les algues peuvent contenir les carraghénanes les plus gélifiants, les kappa- et iota-carraghénanes, sous des formes peu ou pas gélifiantes : ce sont des précurseurs biologiques mu- et nu- dans lesquels 3,6-anhydrogalactose est sous forme non cyclisée de galactose 6 sulfate. Par transformation chimique ou enzymatique, ces précurseurs deviennent les kappa- et iota- carraghénanes et expriment leur caractère gélifiant. A l'échelle industrielle, la transformation est réalisée par chauffage d'une suspension d'algues en présence d'une base alcaline (transformation alcaline). Elle peut être effectuée également sur les carraghénanes, ou en phase hétérogène dans un milieu hydroalcoolique sur des algues ou des carraghénanes.

L'extraction industrielle des carraghénanes repose sur leur capacité à se dissoudre dans l'eau chaude. Elle est effectuée par diffusion dans différents types d'extracteurs qui sont le plus souvent des cuves agitées. Elle a lieu

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généralement en milieu basique pour des raisons de stabilité des carraghénanes et, pour accélérer la diffusion, la dimension des algues est réduite par broyage.

Au terme de l'extraction, la suspension est constituée d'une phase soluble contenant les carraghénanes ainsi que des résidus cellulaires et de diverses impuretés insolubles (sable, coquillages...). Une étape de filtration est alors nécessaire pour séparer les impuretés et purifier les carraghénanes. La solution de carraghénane obtenue est concentrée et le polysaccharide est précipité dans de l'alcool ou un sel. Le produit pressé est ensuite séché et broyé.

La filtration des carraghénanes est généralement effectuée au moyen de terres siliceuses dont la porosité est faible. Pour que les opérations de filtration se déroulent correctement, il faut que la viscosité de la suspension soit relativement faible, ce qui implique un taux de dilution important. De ce fait, au niveau industriel, la filtration est à l'origine de certains inconvénients tels que le coût des adjuvants de filtration, la réduction de la productivité, la nécessité de mettre en oeuvre une étape de concentration et la gestion des résidus de terres.

La filtration est nécessaire pour obtenir un produit qui satisfasse aux diverses spécifications internationales pour les carraghénanes. Ceux-ci doivent notamment avoir une teneur en matière insoluble dans l'acide (MIA) inférieure à 2%.

Alternativement, la purification peut se faire par décantation centrifuge, mais celle-ci est difficile à mettre en oeuvre en raison de la viscosité de la pâte et des faibles écarts de densité entre le solvant et les matières insolubles organiques.

La présente invention permet d'éviter la filtration et de remédier à certains des inconvénients indiqués précédemment. Elle repose sur l'aptitude de certaines enzymes à hydrolyser certains constituants organiques insolubles. Ce nouveau procédé de purification enzymatique permet d'obtenir les spécifications requises pour les carraghénanes tout en préservant leur qualité.

L'invention concerne donc un procédé d'obtention de carraghénanes à partir d'algues rouges caractérisé en ce qu'il comprend une étape de purification effectuée par hydrolyse enzymatique des constituants pariétaux cellulosiques, hémicellulosiques et/ou protéiques.

L'utilisation d'enzymes pour l'hydrolyse des constituants d'algues rouges a déjà fait l'objet de plusieurs études.

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Différentes hydrolases: cellulases, xylanases, carraghénases, etc. issues de souches fongiques ou d'invertébrés marins ont été utilisées afin d'étudier les structures complexes des composants pariétaux d'algues rouges (C. Lichtlé, J. Microscopie Biol. Cell, 1975,23, 93-104 sur l'algue Polysiphonia elongata, Lahaye et J. Vigouroux, J. Applied Phycology, 1992, 4, 329-337 sur l'algue Palmaria palmata; J-L. Gomez-Pinchetti et G. Garcia-Reina, Marine Biology, 1993, 116, 553-558 sur Gracilaria spp.; M. R. Vignon et al., Botanica Marina, 1994, 37, 331-340 sur Gelidium sesquipedale).

Des mélanges d'enzymes ont aussi été utilisés pour détruire les parois cellulaires afin de produire des protoplastes d'algues rouges (F. Bellanger et al., Hydrobiologia, 1990, 204/205, 527-531 sur Gracilaria verrucosa; Liu et al., Botanica Marina, 1992,35, 21-33 sur Palmaria palmata; L. C.-M. Chen et al., J. Applied Phycology, 1994, 6, 35-39 sur Porphyra linearis).

Dans ces études, l'utilisation d'enzyme était associée à la dégradation des carraghénanes pour l'étude de la paroi.

Des enzymes de type cellulases issues de Trichoderma spp. ont aussi été utilisées afin d'améliorer l'extraction d'un autre polysaccharide d'algue rouge, l'agar (R. San Martin et al., Carbohydrate Polymers, 1988, 8, 33-43). Dans cette publication, l'utilisation de cellulases entraîne une rupture des parois cellulaires qui facilite la diffusion de l'agar lors de l'extraction.

Le procédé de l'invention permet avantageusement d'hydrolyser les constituants pariétaux cellulosiques, hémicellulosiques et protéiques sans dégradation des carraghénanes, c'est-à-dire en conservant leur quantité et leur qualité. Cette hydrolyse les rend solubles dans le milieu de précipitation alcoolique ou potassique, purifiant ainsi les carraghénanes.

Les constituants organiques insolubles qu'il y a lieu d'éliminer pour purifier les carraghénanes sont de 2 types. Le premier comprend les impuretés provenant de la collecte des algues, il s'agit de corps étrangers comme le sable ou les coquillages. Le second est constitué d'éléments pariétaux et cellulaires.

Ce sont principalement de la cellulose, des hémicelluloses et des protéines. La proportion de ces éléments diffère suivant l'espèce d'algue considérée. Ainsi les constituants insolubles du deuxième type des algues du genre Eucheuma sont principalement constitué de cellulose (plus de 80% d'après le dosage du glucose),

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ils constituent de 12 à 18% de la matière algale initiale. Chez Gigartina sp. une grande majorité des constituants insolubles (77%) est de nature protéique.

Les enzymes utilisées dans le procédé selon l'invention sont des hydrolases choisies parmi les cellulases et hémicellulases d'une part, les protéases d'autre part, et leurs mélanges. Ces enzymes sont produites par fermentation et disponibles dans le commerce. On utilisera par exemple les cellulases et les hémicellulases produites par des cultures de différentes souches bactériennes ou fongiques et notamment de Trichoderma reesei et des protéases issues de Bacillus licheniformis ou B. subtilis, qui ne dégradent pas les carraghénanes.

Les cellulases du commerce possèdent en général plusieurs activités dont les modes d'action sont différents et complémentaires. En particulier, la cellobiohydrolase a une activité qui hydrolyse le cellobiose en glucose. Le cellobiose est produit par les cellulases et entraîne une rétro-inhibition de cellesci. Pour que la cellulase puisse agir dans des conditions favorables, elle doit de préférence posséder une activité cellobiohydrolase. Si ce n'est pas le cas, on peut associer à la cellulase une enzyme possédant cette activité.

Selon un des aspects du procédé selon l'invention, l'hydrolyse enzymatique comprend les étapes : - d'hydrolyse des constituants pariétaux cellulosiques et/ou hémicellulosiques par addition de cellulases et/ou d'hémicellulases ; et - d'hydrolyse des constituants pariétaux protéiques par addition de protéases, l'ordre des étapes pouvant être inversé.

Avantageusement, l'hydrolyse enzymatique a lieu après le lavage et l'égouttage des algues et soit avant, soit pendant, soit après l'extraction du carraghénane.

Préalablement à l'étape de purification par hydrolyse enzymatique, les algues sont soumises à des traitements usuels en vue de l'extraction des carraghénanes. Dans un premier temps, les algues sont lavées afin d'éliminer les impuretés provenant de leur collecte (sable, coquillages...). Pour éviter la dissolution des carraghénanes, le lavage est avantageusement réalisé dans une solution de sels de potassium (KCI, potasse...) La concentration en sels ou en base alcaline dépend de la nature des algues et du procédé de transformation.

On peut ainsi réaliser, lors de ce lavage, en phase hétérogène, la transformation

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alcaline de certaines algues (E. cottonii par ex. ). Les algues sont ensuite égouttées avant d'être reprises dans l'eau chaude pour l'extraction des carraghénanes. Avant l'extraction proprement dite, il est possible d'effectuer le traitement enzymatique de purification sur les algues égouttées.

La diffusion des carraghénanes se fait dans des conditions alcalines plus ou moins fortes. Si les conditions sont plus dures en température et en concentration, on pourra effectuer la transformation alcaline lors de cette étape.

L'agent alcalin peut être n'importe quelle base, hydroxyde ou carbonate de sodium ou de potassium ou chaux, utilisée en quantité suffisante pour que le pH soit compris entre environ 10 et 12. On utilisera de préférence l'ion sodium pour éviter des phénomènes de gélification lors des refroidissements ultérieurs.

L'extraction est effectuée par macération dans une cuve agitée et, au cours de celle-ci, la suspension est soumise à un broyage qui réduit la taille des éléments d'algues à moins de 1 mm. Selon un aspect avantageux du procédé, lorsque ce broyage est réalisé à l'aide d'un broyeur cellulaire, la quantité d'enzyme ajoutée ultérieurement pour l'hydrolyse enzymatique est significativement diminuée. Au terme de la diffusion, la pâte obtenue constitue le substrat pour l'attaque enzymatique.

Selon un aspect avantageux de l'invention, le broyage peut être évité, quand le traitement enzymatique est pratiqué sur les algues égouttées, avant l'extraction du carraghénane, comme indiqué plus haut
Pour le traitement à la protéase, la température et le pH de l'extrait sont ajustés aux conditions optimales pour l'activité de la protéase Celle-ci est incorporée au substrat en quantité proportionnelle à la quantité de constituants insolubles comprenant des éléments pariétaux et cellulaires. On utilise de préférence une protéase alcaline que l'on laisse agir pendant au moins 1 h, par exemple 2 à 4h, dans la cuve sous agitation, à un pH de l'ordre de 6 à 10 et à une température de l'ordre de 30 C à 70 C. Au terme de cette étape, on détruit la protéase pour qu'elle ne dégrade pas la cellulase et/ou l'hémicellulase que l'on va ajouter dans l'étape suivante. Ceci est réalisé soit par élévation de la température dans la cuve réactionnelle à 90 C pendant environ 10 minutes, soit par passage à travers un échangeur thermique à une température d'au moins 90 C. On ajuste ensuite la température et le pH de la suspension à des conditions favorables à la cellulase et/ou à l'hémicellulase, en général à un pH de l'ordre de 5 à 9 et à une température de l'ordre de 30 à 70 C, et on incorpore la cellulase et/ou l'hémicellulase en quantité proportionnelle à la quantité de

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constituants insolubles. La durée de digestion est d'au moins 1 h, par exemple 2 à 6h, sous agitation. Au terme de cette digestion la température est élevée à 90 C pendant quelques minutes par chauffage dans la cuve ou par passage dans un échangeur de chaleur. Ce traitement thermique permet de détruire la cellulase pour qu'elle ne soit plus active dans le produit final. La macération est alors mélangée à un volume égal ou supérieur d'isopropanol ou de tout autre alcool pour précipiter les carraghénanes. Elle peut également être précipitée par refroidissement en présence d'un sel de potassium. On peut alternativement effectuer le traitement cellulolytique avant l'hydrolyse des protéines.

La quantité de chacune des enzymes incorporée est de l'ordre de 0,1 % à 30 % de la masse d'algues sèches.

Le produit est ensuite séché et broyé.

Lorsque les algues rouges mises en #uvre sont riches en protéines, par exemple dans le cas des algues rouges appartenant aux familles des Gigartinaceae, Furcellariaceae ou Phyllophoraceae et notamment aux genres Iridaea, Gigartina, Chondrus et Mastocarpus, l'hydrolyse enzymatique des constituants insolubles organiques peut consister uniquement en une hydrolyse par addition de protéase, sans utilisation de cellulases et/ou d'hémicellulases.

Selon un aspect avantageux du procédé de l'invention, on peut dans ce cas effectuer l'hydrolyse enzymatique par addition de protéase au milieu d'extraction.

Le procédé selon l'invention s'applique à toutes les algues carraghénophytes dont les principales utilisées pour la production de carraghénanes, par exemple : Eucheuma cottonii (E. striatum ou Kappaphycus alvarezii) ainsi que d'autres espèces telles que par exemple E. spinosum, E. denticulatum, Gigartina spp., G. skottsbergii, , G. chamissoi, Iridaea spp....

L'invention va maintenant être décrite plus en détail à l'aide des exemples non limitatifs suivants.

Exemple 1 - Préparation de Kappa-carraghénane à partir d'Eucheuma cottonii sans transformation alcaline
A - Préparation des carraghénanes
Des algues E. cottonii brutes sont soigneusement lavées 3 fois dans une solution de KCI à 10g/l. Après élimination du sable et des coquillages, elles sont égouttées. La matière obtenue est appelée "algues lavées" (AL).

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L'extraction est effectuée dans un bécher où on dispose 60 g d'AL (extrait sec 33,5%) dans 11 d'une solution de NaOH à 0,6 g/l. La suspension est mélangée au moyen d'un disperseur mécanique et elle est chauffée à une température de 80 C dans un bain marie. La température et l'agitation sont maintenues pendant 4 h au cours desquelles la macération est broyée finement au moyen d'un homogénéiseur Ultra Turrax IKA muni d'une grille fine pendant une minute. Au terme des 4 h, la température est abaissée à 50 C et le pH ajusté à 8 avec de l'acide chlorhydrique dilué. On divise la suspension en 2 fractions égales dans 2 béchers Dans l'une (Enz), on ajoute 0,5 ml de protéase Alcalase 2. 4 L de NOVO et on laisse agir pendant 4 h sous agitation, à 50 C.

L'autre fraction (Témoin) est maintenue dans les mêmes conditions mais elle ne contient pas la protéase. Les 2 suspensions sont chauffées au bain marie à 90 C pendant 10 min Puis on laisse refroidir à 50 C et on ajuste le pH des 2 solutions à 6 avec l'acide chlorhydrique dilué Dans le bécher contenant la solution (Enz), on ajoute 5 g de cellulase Celluclast de NOVO et 0,5g de cellobiohydrolase Novoferm 188. Les 2 suspensions (Enz) et (Témoin) sont maintenues à 50 C au bain marie pendant 4 h puis la température des 2 suspensions est élevée à 90 C pendant 10 min et le produit est précipité dans 1,5 1 d'alcool isopropylique. Les fibres obtenues sont égouttées, pressées et séchées en étuve ventilée à 60 C pendant 16 h. Le produit sec est ensuite broyé à 250 m dans un broyeur ultracentrifuge RETSCH.

B - Détermination de la teneur en matière insoluble acide (MIA)
Ce dosage est effectué sur le carraghénane obtenu à l'étape A selon la procédure décrite dans le Food Chemical Codex Ille ed.1986, p74 ou par la FAO dans FOOD and NUTRITION PAPER 5 Rev 1, Guide to Spécifications, 1983, p.11. Les résultats sont présentés dans le tableau 1 suivant :

<tb>
<tb> Tableau <SEP> 1
<tb> MIA <SEP> (%)
<tb> Extrait <SEP> témoin <SEP> 12,5
<tb> Extrait <SEP> traité <SEP> aux <SEP> enzymes <SEP> 0,7
<tb>

Les résultats montrent que l'hydrolyse enzymatique des constituants insolubles permet d'obtenir un carraghénane répondant à la spécification de pureté, c'est-à-dire ayant une teneur en matière insoluble acide < 2 %.

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Exemple 2 - Préparation de Kappa-carraghénane à partir d'Eucheuma cottonii sans broyage
A - Préparation des carraghénanes
Deux fois 30 g d'algues E. cottonii brutes (ES = 74,9 %), coupées en morceaux, sont soigneusement lavées 3 fois dans une solution de KCI à 10 g/l.

Après élimination du sable et des coquillages, elles sont égouttées. La matière obtenue est appelée algues lavées (AL).

Dans deux béchers en parallèle, on dispose respectivement chaque lot d'AL dans 1 1 d'eau. Les suspensions sont mélangées au moyen d'un disperseur mécanique et elles sont chauffées à une température de 60 C dans un bain-marie.

La température et l'agitation sont maintenues pendant tout le traitement. Après 30 min, le pH est ajusté à 6 à l'aide d'acide chlorhydrique dilué. Dans un bécher (Enz), on rajoute ensuite 0,3 g de protéase Alcalase 2,4 L de NOVO et on laisse agir pendant 1 h sous agitation. La suspension est chauffée à 90 C pendant 10 min, puis on laisse refroidir à 60 C avant d'ajouter 2,7 g de cellulase Cellulast de NOVO et 0,3 g de cellobiohydrolase Novoferm 188. La suspension est maintenue à 60 C et pH 6 pendant 2 h. L'autre bécher (Témoin) subit les mêmes variations de température et de pH, mais sans ajout d'enzymes. A ce stade, 0,6 g de NaOH sont rajoutés à chaque suspension et la température est augmentée à 80 C afin de parfaire l'extraction des carraghénanes. Les produits sont précipités dans 2,5 3 d'alcool isopropylique. Les fibres obtenues sont égouttées, pressées et séchées en étuve ventilée à 60 C pendant 16 h. Les produits secs sont ensuite broyés à 250 m dans un broyeur ultracentrifuge RETSCH.

B - Détermination de la teneur en matière insoluble acide (MIA)
Ce dosage est effectué comme indiqué dans l'exemple 1. Les résultats sont présentés dans le tableau 2 suivant :
Tableau 2

<tb>
<tb> MIA <SEP> (%)
<tb> Extrait <SEP> témoin <SEP> 11,3
<tb> Extrait <SEP> traité <SEP> aux <SEP> enzymes <SEP> 1,9
<tb>

Les résultats montrent qu'on peut obtenir, sans extraction préalable des carraghénanes ni broyage, un carraghénane répondant à la spécification de pureté, c'est-à-dire ayant une teneur en matière insoluble acide < 2 %.

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Exemple 3 - Préparation de Kappa-carraghénane à partir d'Eucheuma cottonii avec transformation alcaline
A - Préparation des carraghénanes
Des algues E cottonii brutes sont soigneusement lavées par immersion dans une solution de KCI à 10 g/l. Cette opération est répétée 3 fois puis les algues sont égouttées La matière obtenue est appelée "algues lavées" (AL).

L'extraction et la transformation sont effectuées simultanément dans un bécher où on dispose 95 g d'AL (extrait sec 43,6%) dans 1,2 1 d'une solution de NaOH à 5 g/l. La suspension est mélangée au moyen d'un disperseur mécanique et elle est chauffée à une température de 90 C dans un bain marie.

La température et l'agitation sont maintenues pendant 4 h au cours desquelles la macération est broyée finement au moyen d'un homogénéiseur Ultra Turrax IKA muni d'une grille fine pendant 1 min. Au terme des 4 h, la température est abaissée à 50 C et le pH ajusté à 8 avec de l'acide chlorhydrique dilué. On ajoute 1 g de protéase Alcalase 2. 4 L de NOVO et on laisse agir pendant 4 h sous agitation, à 50 C. La suspension est chauffée au bain marie à 90 C pendant 10 min. Puis on laisse refroidir à 50 C, on ajuste le pH de la solution à 6 avec l'acide chlorhydrique dilué et on ajoute 10 g de cellulase Celluclast de NOVO et 1 g de cellobiohydrolase Novoferm 188. La suspension est maintenue à 50 C au bain marie pendant 4 h puis la température de la suspension est élevée à 90 C pendant 10 min et le produit est précipité dans 3 1 d'une solution de KCI 0,6 M. Les fibres obtenues sont égouttées, pressées et lavées dans la solution de KCI 0,6 M. Après égouttage et pressage, elles sont séchées en étuve ventilée à 60 C pendant 16 h. Le produit sec est ensuite broyé à 250 m dans un broyeur ultracentrifuge RETSCH.

Cette procédure est reproduite de façon identique mais l'attaque cellulasique est réalisée avec la Rapidase 9325 de GIST BROCADES au lieu de la cellulase de NOVO. Dans ce cas, on a ajouté 10 g d'enzyme à la solution à 55 C dont le pH était ajusté à 4,8.

Cette procédure est également reproduite sans enzyme pour produire un témoin.

B - Détermination de la teneur en matière insoluble acide (MIA)
Le dosage est effectué comme indiqué dans l'exemple 1.

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Les résultats sont présentés dans le tableau 3 suivant :
Tableau 3

<tb>
<tb> MIA <SEP> (%)
<tb> Extrait <SEP> témoin <SEP> 12,7
<tb> Extrait <SEP> traité <SEP> à <SEP> la <SEP> Celluclast <SEP> 1,8
<tb> Extrait <SEP> traité <SEP> à <SEP> la <SEP> Rapidase <SEP> 0,7
<tb>

Les résultats montrent qu'on peut obtenir, par hydrolyse enzymatique des constituants insolubles cellulosiques et protéiques, un carraghénane répondant à la spécification de pureté c'est-à-dire ayant une teneur en matière insoluble acide < 2% Ce résultat est obtenu quelle que soit l'alcalinité du milieu d'extraction.

Exemple 4 - Préparation de carraghénanes à partir d'Eucheuma cottonii et de
Gigartina sp. avec utilisation d'un broyeur cellulaire
A - Préparation des carraghénanes
200 g d'E. cottonii (extrait sec 54. 5%) ou de Gigartina sp (extrait sec 69,2%) sont dispersés dans 4 # d'eau de réseau. La suspension est chauffée à 80 C pendant 4 h au cours desquelles la macération est broyée finement au moyen d'un homogénéiseur Ultra Turrax IKA muni d'une grille fine pendant 1 min. Au terme de la diffusion, la suspension est filtrée sur des tamis métalliques de 250 et 100 m. Puis elle est passée dans un broyeur cellulaire Constant System de CELL D à 2 700 bars On laisse ensuite refroidir à 50 C, on ajuste le pH de la solution à 6 avec l'acide chlorhydrique dilué et on ajoute 5,5 g de cellulase Celluclast de NOVO et 0,55 g de cellobiohydrolase Novoferm 188 de NOVO. La suspension est maintenue à 50 C au bain marie pendant 4 h puis la température de la suspension est élevée à 90 C pendant 10 min. On ajuste la température à 50 C et le pH à 8 avec une solution de NaOH diluée et on incorpore 0,55 g de protéase Alcalase de NOVO. Après 2 h d'incubation à 60 C sous agitation, la température de la suspension est élevée à 90 C pendant 10 min. Le produit est ensuite précipité dans 10 @ d'alcool isopropylique. Les fibres obtenues sont égouttées, pressées et séchées en étuve ventilée à 60 C

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pendant 16 h. Le produit sec est ensuite broyé à 250 m dans un broyeur ultracentrifuge RETSCH.

On réalise, parallèlement à la précédente expérimentation, une procédure identique mais sans utilisation du désintégrateur cellulaire. Ces essais pour Eucheuma et Gigartina permettent d'obtenir des témoins
B - Détermination de la teneur en matière insoluble acide (MIA)
Le dosage est effectué comme indiqué dans l'exemple1.

Les résultats figurent dans le tableau 4 ci-après :
Les résultats montrent que l'on peut diminuer de façon importante la quantité d'enzymes ajoutée lorsqu'on effectue un broyage cellulaire au cours de l'extraction.

Exemple 5 - Préparation de carraghénanes à partir de Gigartina sp avec la protéase
A - Préparation des carraghénanes
Les algues sont lavées dans une saumure de KCI à 100 g/l par immersion. Après égouttage, elles sont séchées dans une étuve ventilée. On obtient les "algues lavées séchées" (ALS).

La diffusion est effectuée dans un bécher où on dispose 35 g d'ALS dans 1 # d'une solution de NaOH à 0,6 g/l. La suspension est mélangée au moyen d'un disperseur mécanique et elle est chauffée à une température de 80 C dans un bain marie. La température et l'agitation sont maintenues pendant 4 h au cours desquelles la macération est broyée finement au moyen d'un homogénéiseur Ultra Turrax IKA muni d'une grille fine pendant une minute. Au terme des 4 h, la température est baissée à 60 C et le pH ajusté à 8 avec de l'acide chlorhydrique dilué. On ajoute 3,5 g de protéase Alcalase 2. 4 L de NOVO et on laisse agir pendant 4 h sous agitation, à 60 C. La suspension est ensuite chauffée au bain marie à 90 C pendant 10 min. Le produit est alors précipité

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dans 2,5 1 d'alcool isopropylique. Les fibres obtenues sont égouttées, pressées et séchées en étuve ventilée à 60 C pendant 16 h. Le produit sec est ensuite broyé à 250 m dans un broyeur ultracentrifuge RETSCH.

B - Détermination de la teneur en matière insoluble acide (MIA)
Le dosage est effectué comme indiqué dans l'exemple 1.

Les résultats figurent dans le tableau 5 ci-après :
Tableau 5

<tb>
<tb> MIA <SEP> (%)
<tb> Extrait <SEP> témoin <SEP> 9,0
<tb> Extrait <SEP> traité <SEP> à <SEP> l'Alcalase <SEP> 1,8
<tb>

Les résultats montrent que dans le cas des algues à constituants insolubles protéiques comme Iridea sp. et Gigartina sp., un traitement sans cellulase permet d'obtenir des résultats satisfaisants.

Exemple 6 - Préparation de carraghénanes à partir de E. cottonii à l'échelle pilote
A - Préparation des carraghénanes
Une cuve de 300 1 munie d'une double enveloppe et d'une turbine défloculeuse est remplie avec 150 1 d'eau de réseau. On dispose 7,5 kg d'E. cottonii dans cette cuve et on chauffe par injection de vapeur dans la double enveloppe à 80 C sous forte agitation. On maintient la suspension à cette température sous agitation pendant 4 h, puis la suspension est pompée et injectée dans un broyeur Urschel à un débit de 600 l/h. Après broyage la suspension est filtrée sur un tamis vibrant de 250 m. La suspension ainsi homogénéisée et tamisée est transférée dans la cuve de 300 1 où est elle est maintenue à 60 C sous agitation. Le pH est alors ajusté à 8 avec de l'acide chlorhydrique dilué et on ajoute 15 g d'Alcalase 2. 4 L de NOVO. On laisse agir pendant 4 h, à 50 C, sous agitation. On chauffe ensuite la suspension pendant 10 min à 90 C, puis on laisse refroidir à 50 C et on ajuste le pH de la suspension à 6 avec de l'acide chlorhydrique dilué. On incorpore 150 g de cellulase Celluclast de NOVO et 15 g de cellobiohydrolase Novoferm 188. Ces conditions sont régulées et maintenues pendant 4 h, puis le pH est ajusté à 8 par addition

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d'une solution de NaOH 1 N et on chauffe à 90 C pendant 10 min. La suspension est pompée et mélangée en ligne dans une pompe centrifuge avec un flux identique d'alcool isopropylique. Le précipité est ensuite pressé dans une presse à vis et séché dans un séchoir à lit d'air fluidisé à 60 C. Le produit sec est broyé à 250 m.

Pour obtenir un témoin, une procédure identique a été effectuée sans addition d'enzyme.

B - Détermination de la teneur en matière insoluble acide (MIA)
Le dosage est effectué comme indiqué dans l'exemple 1.

Les résultats figurent dans le tableau 6 ci-après :
Tableau 6

<tb>
<tb> MIA <SEP> (%)
<tb> Extrait <SEP> témoin <SEP> 14,4
<tb> Extrait <SEP> traité <SEP> aux <SEP> enzymes <SEP> 1,8
<tb>
Exemple 7 - Caractérisation physico-chimique des carraghénanes obtenus à partir du procédé enzymatique
A - Méthodes
La viscosité intrinsèque [il], la structure chimique et les forces en gels à l'eau et au lait des échantillons de kappa-carraghénanes obtenus selon l'exemple 5 ont été caractérisées selon les procédures décrites ci-après : # La teneur en 3,6-anhydrogalactose est dosée par colorimétrie selon la procédure décrite par W. Yaphe et G. P. Arsenault, Analytical Biochemistry, 13,143-148, 1965.

# La teneur en galactose est mesurée par chromatographie. Ainsi, 100 mg de carraghénanes sont dissous dans 10 ml d'H20 et hydrolysés par 2,5 ml d'H2SO4 6N pendant 16 h à 95 C. Après neutralisation par du carbonate de baryum, la solution est filtrée sur un filtre en verre fritté n 4. Un étalon interne (20 mg de fructose) est ensuite dissous dans la solution qui est alors injectée dans un appareil de chromatographie en phase liquide haute performance (HPLC) pour le dosage du galactose. L'appareil HPLC est équipé d'une colonne PA1 Dionex et d'un détecteur ampérométrique, l'éluant est une solution de soude 16 mM.

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# La teneur en sulfates est mesurée par gravimétrie. Une prise d'essai de 1 g de carraghénane est hydrolysée sous reflux par 250 ml d'HCI 0. 2N pendant 1 h puis avec 25 ml d'H202 pendant 5 h. Après refroidissement, la solution est filtrée sur filtre papier rapide. Elle est ensuite portée à ébullition et on ajoute 10 ml de BaCl2 sous agitation. Après 2 h de nucléation, on filtre le précipité sur filtre papier lent sans cendre et on rince à l'eau chaude jusqu'à élimination des chlorures. On calcine ensuite dans un creuset taré pendant 4 h dans un four à 800 C.

# La composition chimique est exprimée par les rapports molaires 3,6-anhydrogalactose/galactose et sulfate/galactose qui doivent être idéalement de 1 pour le kappa-carraghénane.

# La viscosité intrinsèque [#] est déterminée par mesure du temps d'écoulement dans un tube capillaire. Une prise d'essai de 1 g de carraghénane (équivalent pur) est dissoute dans 199 g d'une solution de LiN03 (0,1 M) et d'EDTA (0,005 M) par chauffage à 80 C sous agitation. On laisse refroidir à 20 C et on remplace l'eau d'évaporation. On poursuit l'agitation pendant 10 min.

On prélève 10 ml de la solution à l'aide d'une pipette que l'on verse dans une fiole jaugée de 100 ml et on complète avec la solution de LiN03 et d'EDTA, Après mélange, la solution est filtrée sur filtre en verre fritté n 4 et thermostatée à 20 C.

On mesure ensuite les temps d'écoulement de la solution de carraghénane telle que et après 2 dilutions (2C/3 et C/3) ainsi que de la solution de LiN03 et d'EDTA dans un viscosimètre capillaire Viscologic T#1 de SEMATECH équipé d'un tube de 0. 45mm de diamètre. La viscosité intrinsèque est déterminée par extrapolation à concentration nulle de la viscosité réduite.

# Force en gel dans le lait (MR) : on prépare du lait reconstitué par dissolution de 150 g de poudre de lait à 26 % de matière grasse dans 1 litre d'eau distillée, cette préparation est stockée pendant 12 h à 4 C avant d'être utilisée. La solution de carraghénane est réalisée par dispersion sous agitation de 1 g de carraghénane dans 475 ml de lait. La suspension est chauffée à ébullition sur une plaque chauffante. La solution chaude est alors conditionnée dans des cristallisoirs de 70 mm de diamètre et 40 mm de hauteur qui sont couverts par une plaque en verre, refroidis et stockés à 10 C pendant 3 h. On mesure la force de gel à la rupture (FR) et la distance à la rupture (DR) en

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pénétrométrie à l'aide d'un analyseur de texture Stevens LFRA équipé d'un piston de 25,4 mm de diamètre et réglé en vitesse à 0,5 mm/s.

# Force de gel à l'eau (REK) : On disperse sous agitation 2,4 g de carraghénane et 0,6 g de KCI dans 200 ml d'eau désionisée. La suspension est chauffée à 90 C dans un bain-marie à ébullition. La solution chaude est alors conditionnée dans des cristallisoirs de 70 mm de diamètre et 40 mm de hauteur qui sont couverts par une plaque en verre, refroidis et stockés à 10 C pendant 16 h La force de gel et la distance à la rupture (FR et DR) sont mesurées en pénétrométrie avec l'analyseur de texture Stevens LRFA équipé d'un module d'un diamètre 12,7 mm et dont la vitesse est réglée à 0,5 mm/s.

B - Résultats
Les résultats sont rapportés dans le tableau 7 ci-après :
Tableau 7

<tb>
<tb> 3,6- <SEP> Sulfate/ <SEP> [#] <SEP> FR <SEP> lait <SEP> DR <SEP> lait <SEP> FR <SEP> DR
<tb> anhydrogalactose <SEP> Galactose <SEP> (ml/g) <SEP> (N) <SEP> (mm) <SEP> KCI <SEP> KCI
<tb> /galactose <SEP> (N) <SEP> (mm)
<tb> Extrait <SEP> 0,97 <SEP> 0,99 <SEP> 1240 <SEP> 0,24 <SEP> 3,05 <SEP> 0,70 <SEP> 2,30
<tb> témoin
<tb> Extrait
<tb> traité <SEP> à <SEP> la <SEP> 0,99 <SEP> 0,97 <SEP> 1110 <SEP> 0,32 <SEP> 2,95 <SEP> 0,75 <SEP> 2,60
<tb> cellulase
<tb>

Ce contrôle analytique montre que l'hydrolyse enzymatique des constituants insolubles de l'algue n'altère pas la qualité des carraghénanes.

Claims (17)

REVENDICATIONS

1- Procédé d'obtention de carraghénanes à partir d'algues rouges caractérisé en ce qu'il comprend une étape de purification effectuée par hydrolyse enzymatique des constituants pariétaux cellulosiques, hémicellulosiques et/ou protéiques.

2- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les enzymes utilisées sont des hydrolases.

3- Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que lesdites enzymes sont choisies parmi les cellulases, les hémicellulases, les protéases et leurs mélanges.

4- Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'hydrolyse enzymatique comprend les étapes : - d'hydrolyse des constituants pariétaux cellulosiques et/ou hémicellulosiques par addition de cellulases et/ou d'hémicellulases ; et - d'hydrolyse des constituants pariétaux protéiques par addition de protéases, l'ordre des étapes pouvant être inversé.

5- Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la quantité de chacune des enzymes incorporée est de l'ordre de 0,1 % à 30% de la masse d'algues sèches.

6- Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les algues rouges appartiennent aux familles des Furcellariaceae, Gigartinaceae, Hypnaeceae, Phyllophoraceae et Solieraceae.

7- Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que l'hydrolyse enzymatique a lieu après le lavage et l'égouttage des algues et avant, pendant ou après l'extraction du carraghénane.

8- Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'on utilise une cellulase associée ou non à une cellobiohydrolase pour l'hydrolyse des constituants pariétaux cellulosiques.

9- Procédé selon l'une des revendications 1 à 3,5, 6 ou 7 caractérisé en ce que l'étape de purification est effectuée uniquement par addition de protéases.

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10- Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que l'addition de protéases est effectuée dans le milieu d'extraction.

11- Procédé selon l'une des revendications 9 ou 10, caractérisé en ce que les algues rouges à partir desquelles on purifie les carraghénanes sont des algues riches en protéines telles que celles des familles des Gigartinaceae, Furcellariaceae ou Phyllophoraceae.

12- Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que, préalablement à l'hydrolyse enzymatique, les algues rouges sont lavées, égouttées et reprises en suspension dans l'eau chaude pour extraire les carraghénanes.

13- Procédé selon la revendication 12, caractérisé en ce que ladite extraction a lieu dans des conditions alcalines.

14- Procédé selon l'une des revendications 12 ou 13, caractérisé en ce qu'on procède à un broyage de la suspension d'algues obtenue au cours de l'extraction.

15- Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 14, caractérisé en ce qu'on utilise une protéase alcaline pour l'hydrolyse des constituants pariétaux protéiques.

16- Procédé selon la revendication 15, caractérisé en ce que ladite hydrolyse est effectuée à un pH de l'ordre de 6 à 10 et à une température de l'ordre de 30 à 70 C.

17- Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 8 et 12 à 16, caractérisé en ce que l'hydrolyse des constituants pariétaux cellulosiques par addition de cellulase est effectuée à un pH de l'ordre de 5 à 9, et à une température de l'ordre de 30 à 70 C.