FR3085386A1 - Procede d'enrichissement d'une biomasse en proteines - Google Patents

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Abstract

La présente invention concerne un procédé d'enrichissement en protéines d'une biomasse d'algues unicellulaires rouges telles que Galdieria et la biomasse ainsi obtenue.

Description

PROCÉDÉ D’ENRICHISSEMENT D’UNE BIOMASSE EN PROTÉINES
DOMAINE DE L'INVENTION
La présente invention concerne un procédé d’enrichissement en protéines d’une biomasse d’algues unicellulaires rouges telles que Galdieria et la biomasse ainsi obtenue.
ETAT DE LA TECHNIQUE
On connaît plusieurs sources de protéines végétales pour leur utilisation dans l’alimentation humaine ou animale, directement ou comme compléments alimentaires, pour apporter aux animaux et humains des acides aminés nécessaires à leur métabolisme. Ces sources de protéines sont entendues comme des sources d’acides aminés disponibles pour les animaux ou humains une fois les aliments ingérés.
La plus connue des sources de protéines végétales employée dans l’alimentation animale est le soja, généralement employé sous forme de tourteaux, résidu solide secondaire issu de l’extraction de l’huile. Toutefois, l’emploi de tourteaux de soja présente plusieurs inconvénients associés à leur origine. Les tourteaux sont généralement importés de pays qui pratiquent une culture intensive du soja au détriment d’autres végétaux source de biodiversité. En outre, de nombreux pays favorisent la culture de variétés de soja génétiquement modifiées (OGM), que l’on retrouve mélangées aux sojas non OGM dans les tourteaux, ce qui ne permet pas de répondre à une demande croissante de produits alimentaires d’origine végétale sans OGM.
On connaît d’autres sources de protéines végétales, notamment la spiruline ou la chlorelle, employées comme compléments alimentaires chez l’homme.
La spiruline, comme la chlorelle, présentent toutefois l’inconvénient d’une faible productivité qui ne permet pas le passage à une culture en fermenteur à rendement élevé. Si leur culture permet de répondre à une demande locale et limitée en compléments alimentaires traditionnels, elle ne permet pas de répondre à un objectif de production industrielle plus large, économiquement viable, d’une source de protéines alimentaires dont les qualités lui permettront de remplacer demain les sources usuelles comme le soja dans l’alimentation des animaux et de l’homme.
On connaît des méthodes de production de biomasses de microorganismes riches en protéines, qui passent par exemple par la sélection de souches particulièrement adaptées à la surexpression de protéines et/ou à la mise en œuvre de méthodes de culture qui permettent de favoriser cette surexpression et enrichir la biomasse en protéines. Toutefois, les biomasses issues de microorganismes génétiquement modifiés (OGM) ne sont pas appropriées pour certains marchés de l’alimentation humaine et animale, y compris l’aquaculture (notamment en Europe).
Il y a un intérêt à pouvoir proposer des sources de biomasses non-OGM riches en protéines répondant à un objectif de production industrielle large, économiquement viable, comme alternative aux sources usuelles de protéines comme le soja.
EXPOSE DE L'INVENTION
La présente invention concerne un procédé de production d’une biomasse riche en protéines, le procédé comprenant les étapes de
b.1. mise en suspension d’une biomasse de microorganismes lysés,
b. 2. acidification de la suspension jusqu’à un pH inférieur ou égal à 5,
c. récupération de la fraction de biomasse lysée insoluble à pH inférieur ou égal à 5, et le cas échéant répétition des étapes b.1., b.2. et c. sur la fraction de biomasse lysée insoluble à pH inférieur ou égal à 5 récupérée en c.
La fraction de biomasse récupérée en c. peut ensuite être séchée.
L’invention concerne aussi la biomasse ainsi obtenue, son utilisation pour l’alimentation humaine ou animale, ainsi que les aliments et compositions alimentaires qui la contiennent.
DESCRIPTION DES FIGURES
La Figure 1 représente la teneur en protéines (% d’acides animés dans la Matière Sèche) pour une biomasse de spiruline et pour une biomasse de Galdieria sulphuraria souche UTEX 2919 avant et après traitement selon l’invention pour 1 cycle (PL1) ou 4 cycles (PL4) de traitement.
La Figure 2 représente la composition en acides aminés (en g/100g de MS) pour une biomasse de spiruline et pour une biomasse de Galdieria sulphuraria souche UTEX 2919 avant et après traitement selon l’invention pour 1 cycle (PL1) ou 4 cycles (PL4) de traitement.
DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION
La présente invention concerne un procédé de production d’une biomasse de microorganismes lysés riche en protéines, le procédé comprenant les étapes de b.1. mise en suspension d’une biomasse de microorganismes lysés,
b. 2. acidification de la suspension jusqu’à un pH inférieur ou égal à 5
c. récupération de la fraction de biomasse lysée insoluble à pH inférieur ou égal à 5, et le cas échéant répétition des étapes b.1b.2. et c. sur la fraction de biomasse lysée insoluble à pH inférieur ou égal à 5 récupérée en c.
Par microorganismes on entend selon l’invention essentiellement des microorganismes qui accumulent du glycogène soluble dans l’eau, comme des levures ou des protistes qui accumulent du glycogène soluble dans l’eau pendant leur croissance, en particulier dans des conditions industrielles de culture par fermentation avec accumulation de biomasse
De manière avantageuse, le procédé est particulièrement adapté pour une biomasse de microorganismes producteurs de phycobiliprotéines. Le procédé permet avantageusement de valoriser la biomasse restant après extraction des phycobiliprotéines, sous-produit de la production de ces molécules d’intérêt.
Ces microorganismes et leurs modes de culture sont bien connus de l’homme du métier, notamment décrits dans les demandes WO 2017/050917, WO 2017/050918 et WO 2017/093345.
On citera en particulier les algues rouges unicellulaires (ARUs). Par ARU on entend selon l’invention les Rhodophytes, en particulier de la sous-division des Cyanidiophytina, de préférence de la classe des Cyanidiophyceae, en particulier de l'ordre des Cyanidiales, plus particulièrement des familles des Cyanidiaceae ou des Galdieriaceae, encore plus particulièrement des genres Cyanidioschyzon, Cyanidium ou Galdieria.
De préférence, les ARUs sont choisies parmi les espèces Cyanidioschyzon merolae 10D, Cyanidioschyzon merolae DBV201, Cyanidium caldarium, Cyanidium daedalum, Cyanidium maximum, Cyanidium partitum, Cyanidium rumpens, Galdieria daedala, Galdieria maxima, Galdieria partita ou encore Galdieria sulphuraria, plus préférentiellement de l'espèce Galdieria sulphuraria.
De préférence, le procédé est mis en œuvre avec une biomasse lysée dont au moins 70% des cellules sont lysées, plus préférentiellement d’au moins 80 % de cellules lysées, encore plus préférentiellement 90%, encore plus préférentiellement 95%.
Selon un mode de réalisation de l’invention, le procédé comprend une étape préalable a. de lyse d’une biomasse de microorganismes préalablement cultivés.
L’étape a. de lyse peut se faire par tout moyen de lyse cellulaire connu de l’homme du métier. On citera en particulier le broyage ou la lyse enzymatique. De manière préférée, la lyse cellulaire est réalisée par broyage, cette méthode étant particulièrement préférée pour la lyse des ARUs, en particulier de l'espèce Galdieria sulphuraria.
Elle peut se faire alors que les cellules sont en suspension dans l’eau, moût de fermentation ou suspension reconstituée, ou sur une biomasse dite « sèche », c’est à dire séparée du milieu de fermentation, fraîche ou après séchage et conservation, par exemple après lyophilisation.
De manière avantageuse, la lyse par broyage est réalisée sur une biomasse de cellules « sèches », en particulier sur une biomasse de cellules fraîches séparées du milieu de fermentation après culture par toute méthode de séparation bien connue de l’homme du métier, notamment par filtration ou par centrifugation.
Selon un autre mode de réalisation de l’invention, la lyse par broyage est réalisée sur une biomasse de cellules préalablement lyophilisées ou séchées pour leur conservation.
L’étape b.1. de mise en suspension permet d’obtenir une suspension de la biomasse lysée.
La suspension obtenue à l’étape b1 a généralement entre 1% et 40% de matière sèche, voire plus. De préférence elle aura entre 20% et 30% de matière sèche.
L’étape b.2. est mise en œuvre par l’ajout d’un acide pour obtenir une suspension dont la phase aqueuse a un pH inférieur ou égal à 5. De préférence, on cherchera à obtenir un pH inférieur ou égal à 4.
L’ajustement du pH se fait par l’ajout d’un acide, minéral ou organique, fort ou faible, sous forme de solide ou de solution, la quantité d’acide ajoutée étant déterminée par le pH de la suspension à traiter et la valeur de pH que l’homme du métier cherchera à obtenir. Parmi les acides minéraux bien connus de l’homme du métier, on citera plus particulièrement l’acide chlorhydrique, acide sulfurique et l’acide phosphorique. Parmi les acides organiques bien connus de l’homme du métier, on citera en particulier l’acide acétique, l’acide citrique, l’acide tartrique, l’acide lactique, de préférence l’acide citrique. On peut également citer les polyphénols acides comme l’acide rosmarinique, l’acide tannique, l’acide digallique, l’acide quercitannic, l’acide gallotannique, les tannins acides comme la quercitine, les ellagitannines, castalagine, castaline, casuariticine, grandinine, punicaligine punicaline, roburine A, tellimagrandine II, terflavine B, vescaligine, pendunculagine, casuariine, castline, vescaline, de préférence l’acide tannique. De préférence, les acides employés sont des acides autorisés pour un usage alimentaire, en particulier l’acide phosphorique, l’acide sulfurique, l’acide citrique ou l’acide tannique.
La suspension acide obtenue par l’étape b.2. a de préférence une teneur en matière sèche supérieure ou égale à 1%, avantageusement plus de 2% de matière sèche, préférentiellement de 3 à 30 % de matière sèche, plus préférentiellement de 4 à 15 % de matière sèche, encore plus préférentiellement de 5 à 12 %, encore plus préférentiellement de 6 à 10 %.
Selon un mode particulier de réalisation de l’invention, les étapes b.1. et b.2. sont consécutives, l’étape b.2 s’effectuant directement après l’étape b.1 sans autre étape de traitement de la biomasse comme une étape de délipidation, par exemple. La mise en suspension, ou la dilution de la suspension est suivie de l’ajout d’acide, sous forme solide ou liquide.
Selon un autre mode particulier de réalisation de l’invention les étapes b.1. et b.2. sont réalisées de manière simultanée par l’ajout d’une quantité appropriée d’une solution acide pour obtenir à la fois le pH recherché inférieur ou égal à 5 et la teneur en matière sèche recherchée.
En fonction de la biomasse lysée récupérée de l’étape a., notamment que la lyse ait été faite sur une suspension cellulaire dans l’eau ou sur une biomasse dite « sèche », l’homme du métier saura ajouter les quantités d’eau et d’acide nécessaires à l’obtention d’une suspension avec la teneur en matière sèche recherchée et au pH recherché, que ces ajouts soient faits en deux étapes ou en une seule étape.
L’étape c. est mise en œuvre par tout moyen de séparation connu de l’homme du métier pour séparer les résidus solides de lyse cellulaire de la solution aqueuse à partir de la suspension acide comprenant les cellules lysées, notamment par filtration ou par centrifugation. Pour la filtration, on citera en particulier la filtration tangentielle, par exemple la filtration tangentielle sur membranes céramiques ou membranes organiques tel que les fibres creuses en polyéthersulfone. La filtration frontale peut également être utilisée (filtre-plaque ou filtre-presse).
Le cas échéant, le cycle de suspension/acidification/récupération (b.1 ,/b.2./c.) peut être répété plusieurs fois sur la fraction de biomasse lysée insoluble à pH inférieur ou égal à 5 récupérée en c. de manière à épuiser celle-ci en éléments solubles à pH acide. Avantageusement, le cycle suspension/acidification/récupération est répété 1, 2 ou 3 fois sur la biomasse lysée récupérée en c.
La fraction de biomasse enrichie en protéines récupérée en c. peut ensuite être séchée selon toute méthode connue de séchage.
Les eaux-mères de la suspension sont généralement récupérées pour être traitées de manière à en extraire des composants solubles à pH acides susceptibles d’être valorisés de leur côté. C’est le cas notamment des phycocyanines lorsque les microorganismes sont des microorganismes producteurs de phycobiliprotéines tels que définis ci-dessus. Un tel procédé est notamment décrit dans la demande de brevet PCT/EP2018/058294 déposée le 30 mars 2018.
La biomasse obtenue a généralement au moins 60% de protéines (évaluées par le dosage de l’azote total, N*6,25) par rapport à la matière sèche, de préférence plus de 65%, encore plus préférentiellement plus de 68%, plus de 70% voire plus de 80%.
La biomasse a également de préférence une teneur en sucres totaux inférieure à 20% par rapport à la matière sèche, plus préférentiellement moins de 10%, moins de 5%.
La biomasse obtenue a également de préférence une teneur en glycogène inférieure à 10% par rapport à la matière sèche, plus préférentiellement inférieure à 5%, voire inférieure à 1%, encore plus préférentiellement inférieure à 0,1%.
Selon les microorganismes employés, la biomasse lysée insoluble à pH inférieur ou égal à 5, peut avoir une teneur en matières grasses, notamment en lipides, pouvant être d’au moins 5%, voire d’au moins 10% par rapport à la matière sèche, voire d’au moins 15%, d’au moins 16%, jusqu’à 20%. La composition en matières grasse dépendra également des microorganismes. Pour les ARU, la biomasse lysée selon l’invention comprend généralement des acides gras polyinsaturés de type omega 3, 6 et 9, notamment des acides oléique, palmitique et alpha-linolénique qui représentent au moins 30% de la matière grasse, préférentiellement 40%, encore plus préférentiellement 50% de la matière grasse.
L’homme du métier saura adapter les conditions de mises en œuvre du procédé selon l’invention, notamment le pH de la suspension et le nombre de cycles de suspension/acidification/récupération à répéter sur la biomasse lysée récupérée pour obtenir une biomasse avec les quantités de protéines, de sucres, de glycogène et de lipides recherchées et notamment telles que définies cidessus.
Les pourcentages en poids en protéines peuvent être exprimés tant par rapport aux protéines elles-mêmes que par rapport aux acides aminés contenus dans lesdites protéines. Par protéines on entend, selon la présente invention, toute protéine, peptide ou acide aminé insolubles à pH acide inférieur ou égal à 5.
La présente invention concerne également la biomasse telle que définie précédemment, susceptible d’être obtenue par le procédé selon l’invention.
Cette biomasse a avantageusement :
- au moins 60% de protéines, de préférence plus de 65%, encore plus préférentiellement plus de 68%, plus de 70% voire plus de 80%,
- moins de 20 % de sucres totaux, préférentiellement moins de 10%, plus préférentiellement moins de 5%,
- moins de 10% de glycogène, de préférence moins de 5%, plus préférentiellement moins de 1% voire encore plus préférentiellement moins de 0,1%, et
-jusqu’à 20% de matières grasses, les pourcentages étant exprimés par rapport à la matière sèche de la biomasse.
L'invention a encore pour objet l'utilisation d'une biomasse telle que décrite précédemment dans les domaines cosmétiques, pharmaceutiques, alimentaires humain ou animal.
Elle concerne en particulier l’utilisation d’une biomasse enrichie en protéines selon l’invention, telle que décrite ci-dessus et ci-après, pour l’amélioration des performances des animaux. Cette amélioration de la performance peut être évaluée, en particulier, par la mesure de la consommation, du gain de poids ou encore du « Feed Conversion Ratio » (rapport de conversion de l’aliment).
On pourra distinguer dans l’alimentation animale, l’alimentation des animaux d’élevage, en particulier en élevage industriel et celle des animaux domestiques ou encore des animaux de compagnie ou des animaux dits de « loisir », comme les poissons d’aquarium ou les oiseaux de volière ou en cage ou encore les Nouveaux Animaux de Compagnie (NAC).
Par « animal d'élevage » on entend notamment les animaux de pacage (notamment les bovins élevés pour la viande, le lait, le fromage et le cuir ; les ovins élevés pour la viande, la laine et le fromage ; les caprins), les porcins, les lapins, les volailles (les poulets, les poules, les dindes, les canards, les oies et autres), les équidés (poneys, chevaux, poulains), destinés à supporter des activités humaines (transport, loisirs) ou leur alimentation, les animaux aquatiques (par exemple les poissons, les crevettes, les coquillages (notamment les huîtres et les moules)). On pourra toutefois distinguer l’alimentation des poissons jusqu’au stade d’alevins, et celles des poissons élevés, y compris les aliments et compositions alimentaires qui leur sont destinées.
On les distinguera des animaux domestiques, animaux de compagnie ou animaux de loisir qui comprennent également des mammifères, ruminants ou non, des oiseaux ou des poissons. Ils comprennent en particulier les chiens et les chats.
L'invention a aussi pour objet un aliment, ou composition alimentaire, pour l’homme ou les animaux, comprenant une biomasse selon l'invention telle que décrite précédemment. On entend par « aliment » toute composition qui peut servir à la nourriture de l’homme ou des animaux.
Selon l'invention l’aliment peut ne comprendre que de la biomasse, séchée ou non, transformée ou non, ou de la biomasse, séchée ou non, transformée ou non, mélangée à tout autre additif, véhicule ou support, utilisé dans le domaine de l'alimentation humaine ou animale, comme par exemple les conservateurs alimentaires, les colorants, les exhausteurs de goût, les régulateurs du pH, ou encore des additifs pharmaceutiques comme par exemple des hormones de croissance, des antibiotiques.
La présente invention concerne en particulier des aliments pour animaux et plus particulièrement pour les animaux d’élevage. Ces aliments se présentent habituellement sous la forme de farines, de granulés ou de soupe dans lesquels est incorporée la biomasse selon l'invention. On entend par aliment pour animaux tout ce qui peut servir à la nourriture des animaux.
Pour l'élevage intensif des animaux, les aliments peuvent comprendre, en plus de la biomasse algale, une base nutritionnelle et des additifs nutritionnels. L'essentiel de la ration alimentaire de l'animal est alors constitué par la base nutritionnelle et la biomasse algale. Cette base est constituée à titre d'exemple par un mélange de céréales, de protéines et de matières grasses d'origine animale et/ou végétale.
Les bases nutritionnelles pour animaux sont adaptées à l'alimentation de ces animaux et sont bien connues de l'homme du métier. Dans le cadre de la présente invention, ces bases nutritionnelles comprennent par exemple du maïs, du blé, du pois et du soja. Ces bases nutritionnelles sont adaptées aux besoins des différentes espèces animales auxquelles elles sont destinées. Ces bases nutritionnelles peuvent déjà contenir des additifs nutritionnels comme des vitamines, des sels minéraux et des acides aminés.
Les additifs utilisés en alimentation animale peuvent être ajoutés pour améliorer certaines caractéristiques des aliments, par exemple pour en relever le goût, pour rendre plus digestes les matières premières des aliments pour animaux ou protéger les animaux. Ils sont fréquemment utilisés dans les élevages intensifs de grande envergure.
Les additifs utilisés en alimentation animale se déclinent, notamment, dans les sous-catégories suivantes (source EFSA):
- additifs technologiques: par exemple, conservateurs, antioxydants, émulsifiants, stabilisateurs, régulateurs d’acidité et additifs pour l'ensilage;
- additifs sensoriels: par exemple, arômes, colorants,
- additifs nutritionnels: par exemple, vitamines, aminoacides et oligo-éléments;
- additifs zootechniques: par exemple, améliorateurs de digestibilité, stabilisateurs de flore intestinale;
- coccidiostatiques et histomonostatiques (antiparasitaires).
Dans un mode de réalisation, l'invention concerne des aliments pour animaux d’élevage comprenant entre 1 et 60 %, de préférence entre 1 et 20%, de façon tout à fait préférentielle entre 3 et 8 % d’une biomasse séchée obtenue par le procédé selon l’invention.
Dans un autre mode de réalisation, l'invention concerne des aliments pour animaux d’élevage comprenant entre 1 et 40 %, de préférence entre 5 et 10% d’une biomasse non séchée obtenue par le procédé de l’invention.
Selon un mode particulier de réalisation de l’invention, l’aliment est destiné aux animaux d’élevage, en particulier les bovins, les ovins, les porcins, les lapins, les volailles et les équidés.
Selon un autre mode particulier de l’invention, l’aliment est destiné aux animaux aquatiques, en particulier aux poissons, au moins jusqu’au stade alevins, y compris les poissons d’élevage et d’ornement.
Selon un autre mode particulier de réalisation de l’invention, l’aliment est destiné aux animaux domestiques, animaux de compagnie et/ou animaux de loisirs et les NACs.
Enfin, selon un autre mode de réalisation de l’invention, la composition alimentaire est destinée à l’Homme.
L'invention à également pour objet une composition cosmétique, nutraceutique ou pharmaceutique pour l’homme ou les animaux comprenant une biomasse selon l'invention telle que décrite précédemment.
Selon l'invention la composition cosmétique, nutraceutique ou pharmaceutique peut ne comprendre que de la biomasse, séchée ou non, transformée ou non, ou de la biomasse, séchée ou non, transformée ou non, mélangée à tout autre additif, véhicule ou support, utilisé dans le domaine de la cosmétique ou de la pharmacie comme par exemple les conservateurs, les colorants, les régulateurs du pH.
L'invention a aussi pour objet l'utilisation de la biomasse telle que décrite précédemment en thérapie, ainsi que dans la prévention et le traitement de la malnutrition.
EXEMPLES
Matériel et Méthodes
Biomasse lysée
Les biomasses traitées par le procédé selon l’invention sont des biomasses de spiruline (Arthrospira platensis) et de Galdieria sulphuraria souche UTEX2919 (UTEX Culture Collection of Algae, 205 W. 24th St, Biological Labs 218, The University of Texas at Austin (A6700), Austin, TX 78712 USA) cultivées selon les méthodes usuelles de culture de ces souches.
La biomasse lysée a une teneur en cellules lysées de 95%
La teneur en matière sèche est de 10%
Mode opératoire
Le procédé d’enrichissement s’opère par la répétition d’un rinçage du culot de la biomasse broyée en condition de pH acide. Pour ce faire l’opération implique l’utilisation d’une centrifugeuse, ici décrite par l’utilisation d’une SORVALL RC5B plus et d’un rotor à angle fixe Sorvall SLA 3000. La biomasse broyée est centrifugée à 12000 x g pendant 15min, permettant de culoter au maximum la fraction insoluble. Le surnageant « fraction soluble » est retiré et remplacé par de l’eau. Le culot est resuspendu avant de réitérer l’opération de centrifugation, et le pH est contrôlé et ajusté si nécessaire à une valeur inférieure à pH 4,8. Ce procédé ainsi répété 3 à 4 fois maximise l’enrichissement en protéine et lipides de la fraction insoluble.
Analyses
Les protéines totales sont estimées en utilisant la méthode Kjeldahl connue de l’homme du métier. Le profil en acides aminés par hydrolyse acide est réalisé selon la méthode ISO 13903:2005; EU 152/2009. L’analyse de la teneur en lipides et de la composition se fait par GC/FID et étalonnage interne connue de l’homme du métier. Le profil des sucres est déterminé par Chromatographie ionique Ampérométrique pulsée.
Résultats
Nous avons réalisé un suivi de la composition de la phase lourde (PL ou fraction insoluble) après la 1ère extraction (PL1) et la 4eme (PL4) et l’avons comparé à celle du lysat d’entrée pour une biomasse de Galdieria sulphuraria souche UTEX 2919 (Tableaul) et pour une biomasse de Spiruline (Tableau 2). Les pourcentages sont exprimés par rapport à la Matière Sèche (MS).
Tableau 1
C_PC APC Sucres totaux Protéines N*6,25 Acides Aminés Lipides
UTEX 2919 8,3% 0,99% 27,5% 58,8% 54% 6,5%
UTEX 2919 PL1 5,2% 0,9% 14% 68,3% 62,7% 15%
UTEX 2919 PL4 1,9% 0,3% 11,3% 73% 68,3% 16,1%
On observe une nette augmentation de la teneur en protéines de la biomasse lysée dès le premier cycle suspension/acidification/récupération (plus de 6%).
Cette augmentation est encore plus marquée après le 4ème cycle de traitement (plus de 16%).
Tableau 2
C_PC APC Sucres totaux Protéines N*6,25
Spiruline 9,3% 2,8% 11,75% 68%
Spiruline PL4 (pH 4) 5,3 % 1,2 % 13,8% 64,32%
Contrairement aux ARUs comme Galderia, la mise en œuvre du procédé sur la spiruline entraîne une diminution de la teneur en protéines dans la biomasse lysée insoluble à pH inférieur ou égal à 5 (Tableau 2). Pour une extraction à pH 4, pH inférieur au pHi de la phycocyanine (C-PC) de l’allophycocyanine (APC) nous pouvons observer une baisse dans de la quantité de phycocyanine et d’allophycocyanine dans la phase lourde. A pH 4, la C-PC et APC n’étant pas soluble dans l’eau, les pertes observées dans la PL4 par rapport à la biomasse sont de certainement dues à une dégradation d’une partie de ces molécules à ce pH.
Le contenu en protéines des différentes biomasses est représenté sur la figure 1. Si l’on regarde dans le détail la composition en acides aminés dans les différents produits représentés sur la figure 2 on peut voir une augmentation globale de tous les acides aminés sur les phases lourdes, et des quantités supérieures ou égales à celles de la Spiruline pour la plus-part d’entre eux sauf pour l’alanine.
Si l’on prend en compte les recommandations de la FAO concernant les acides aminés essentiels pour l’alimentation humaine et que nous les comparons à la composition des différentes phases lourdes nous pouvons noter que les quantités sont toutes supérieures ou égales aux valeurs recommandées.
Après plusieurs extractions il reste encore de la phycocyanine (C-PC et APC) dans la phase lourde ce qui représente environ 3% de la masse sèche. La phycocyanine est connue pour être une molécule à fort pouvoir antioxydant. La composition en acides gras montre des quantités non négligeables d’acides gras insaturés de type omega 3, 6 et 9, sous forme de lipides polaires, représentant plus de 50% de la masse grasse qui représente environ 5% à 20% de la masse sèche de la phase lourde (Tableau 3).
Tableau 3
Acides Gras % AG dans les Lipides Totaux (FAMEs)
C8:0 Ac. caprylique 0.12 (± 0.3)
C10:0 Ac. caphque 0.17 (±0.38)
C12:0 Ac. laurique 0.19 (± 0.39)
C14:0 Ac. myristique 0,78 (± 0.58)
C15:0Ac. pentadécylique 0,27 (± 0,41)
C16:0 Ac. palmitique 29,35 (±1,96)
C16:1 (n-7c)Ac. palmitoléique 0,45 (± 0,46)
C17:0Ac. margarique 0,15 (±0,37)
C18:0 Ac. stéarique 4,85 (±0,95)
C18:1 (n-7c) Ac. vaccénique 0,36 (± 0,44)
C18:1 (n-9c)Ac. oléique ω9 22,34 (±1,74)
C18:1 (n-9t) + C18:1 (n-12t) 0,14 (±0,37)
C18:2 (n-6c) Ac. linoléique (LA) ω6 33,77 (±2,09)
C18:2t2 0,09 (± 0,34)
C18:3 (n-3) Ac. α-linolénique (ALA) ω3 5,87 (±1,02)
C20:0Ac. arachidique 0,19 (±0,39)
C20:1 (n-9c) Ac. gondoique 0,25 (±0,41)
C20:2 (n-6c) Ac. éicosodiénoique 0,46 (± 0,46)
C20:3 (n-3c) Ac. eicosatriénoique 0,06 (± 0,33)
C22:0 Ac. béhénique 0,07 (±0,33)
C24:0 Ac. Lignocérique 0,06 (± 0,33)
Ratio ω6 / ω3 5,76
Les sucres sont en dessous du seuil de détection de la méthode, de même que les fibres (Tableau 4).
Tableau 4
Sucres % de MS
Glucose <0,2
Fructose <0,2
Saccharose <0,2
Lactose <0,2
Maltose <0,2
Galactose <0,2
Somme sucres réducteurs <0,2
Somme sucres (mono et disaccharides) <0,2
Taux de fibres <0,5
Taux de cendres 2,00 (± 0,28)
Le procédé selon l’invention a été répété sur une biomasse de Galdieria sulphuraria souche UTEX 2919 cultivée selon la méthode décrite dans la 5 demande de brevet WO 2017/050917.
La biomasse de départ comprend plus de 70 % de protéines par rapport à la MS. Après trois traitements selon l’invention, on obtient une biomasse avec plus de 80 % de protéines, soit une augmentation de plus de 14%.
Des extractions en série sont réalisées sur 3 biomasses ayant des contenus en glycogène différents. Nous pouvons noter que la quasi-totalité du glycogène soluble de la biomasse se retrouve en solution après la première extraction.
Tableau 5. Suivi de la solubilisation du glycogène dans le surnageant lors d’extraction en série.
ÉCHANTILLON # 1 #2 #3
Glycogène (% de MS) 12,5 15,2 21,3
Protéines (% de MS) 61,6 56 54,6
Surnageant 1 Glycogène (g/l) 4,03 5,05 12,3
Surnageant 2 Glycogène (g/l) 0 0 0,971
Surnageant 3 glycogène(g/l) 0 0 0
Protéines PL1 (% de MS) 68,2 62,6 64,2
Protéines PL2 (% de MS) 68,6 63,6 64,2
Protéines PL3 (% de MS) 69,6 66,4 68,8
La phase lourde enrichie en protéines ainsi obtenue peut être par la suite traitées enzymatiquement par des protéases afin d’obtenir un hydrolysat de protéines et d’augmenter la solubilité et la digestibilité du produit.
Selon les différentes périodes de la vie et la dépense énergétique quotidienne propre à chacun, la quantité de protéine recommandée (ANSES, 2007) va varier. Chez l’adulte en bonne santé, les Apports Nutritionnels Conseillés (ANC) en protéines sont fixés à 0,83 g/kg/jour. Mais ces apports varient et sont accrus chez la femme enceinte, la personne âgée ou encore chez certains sportifs.
La fraction enrichie en protéines produite par le procédé décrit dans cette invention peut être consommée directement sous forme de comprimé pressé à froid, en poudre sous forme de capsule, ou directement en poudre pour être mélangée à d’autres ingrédients. Cette fraction peut également être intégrée dans d’autres préparations alimentaires pouvant être utilisées pour la fabrication de pain gâteau, biscuit ou autre pâtisserie, ou bars de céréales, ou toute préparation en remplacement de la farine classique afin d’enrichir en protéines les aliments ainsi préparés.
Nous pouvons également envisager une utilisation dans des préparations à base de lait (animal ou végétal), lait brut ou fermenté, comme des crèmes desserts, yaourt, fromage. L’ajout de Cela permet d’obtenir une préparation laitière ou fromagère enrichie en protéines tout en réduisant la quantité de matière grasse. Il est envisageable de réaliser les préparations avec des bases de fromages à pâte cru, à pâte cuite pressée ou non, ou de fromages fondus. Les algues peuvent être intégrées dans la masse ou même simplement à l’extérieur sur la croûte si celle-ci est comestible.
Cette fraction protéique peut être également intégrée dans des préparations visant à servir de substitut à la viande comme les burgers végétaux, ou dans les bâtonnets de protéines façon surimi, ces protéines pouvant être texturées ou utilisées telles quelles.
Un autre exemple d’utilisation serait sous forme de poudre à ajouter dans des boissons de type Smoothie ou Shake.
Exemples de composition:
Farine enrichie en protéines d’algues :
Composition pour 1 kg de Farine :
800 gr Farine de type de blé (10-12 % de protéines)
200 gr d’extrait d’algue enrichie en protéines (65 à 80 % de protéines)
Soit 16 à 19% de protéines pour 100 g de farine contre 10 à 12% pour une farine de blé type 55 normale.
Cookies fabriqués à la farine enrichie en protéines d’algues
Ingrédients pour 100 g de Cookies (7 g à 9 g de protéines):
45g de Farine enrichie en protéines d’algues
23g de Beurre
21,7g de sucre
5g de poudre de cacao
4g Œufs
1g de sel
0,3g levure chimique
Pain fabriqué à la farine enrichie en protéines d’algues
Ingrédients pour 100 g de pain (10 à 25 g de protéines):
63,2 gr de Farines enrichie en protéines d’algues g d'eau
1,8 g de sel grammes de levure boulangère
Burger Végétal à l’algue
Composition pour un Burger de 100 g.
Eau, farine de pois chiche (26%), poudre d’algues (25%), oignon, carotte, gluten de blé (3%), jus de citron, extrait de levure, fécule de pomme de terre, huile végétale (tournesol), curcuma, ail, régulateur d'acidité (chlorure de potassium), anti-oxydant, fibres de pomme de terre, épaississant (carraghénane), amidon (maïs, blé), émulsifiant (gomme de guar).
Cela représente entre 22 et 33 g de protéines par Burger.
Produit laitier enrichi aux protéines d’algues.
Préparation à base de fromage de type Gouda.
La fraction d’algue enrichie en protéines est ajoutée aux protéines de lait coagulées avant pressage de la pâte. Le pourcentage de fraction d’algue enrichie en protéine peut varier de 1% à 50%. Dans ce cas le facteur limitant sera lié à l’aspect du produit final et en particulier à sa texture et la tenue à la coupe.
Tableau 6. Principaux composants en gramme pour 100 grammes de produit.
Protéines Lipides Eau Glucides
Gouda 24 g 29,9 g 38,6 g og
Préparation contenant 25% d'extrait d'algue 30 à 34 g 22,5 - 26 g 38,6 g 2,5 g
Poudre pour boissons enrichies en protéines d’algues.
Composition pour Smoothie:
93,8 g de poudre de la fraction enrichies en protéines d’algues g Arôme naturel de fruit
0,25 g gomme de xanthane
0,2 g gomme de guar
0,25 g édulcorant ou arôme naturel au pouvoir sucrant
Mélanger 25 g de poudre dans 200 ml d’eau froide ou de jus de fruitCela représente entre 15 et 18,5 g de protéines par boisson.
Composition pour Shake:
84,35 g de poudre de la fraction enrichies en protéines d’algues g lait en poudre g de Cacao
0,2 g gomme de xanthane
0,2 g gomme de guar
0,25 g édulcorant
Mélanger 25 g de poudre dans 200 ml d’eau froide ou chaude. Cela représente entre 15 et 20 g de protéines par boisson.
REFERENCES
WO 2017/050917
WO 2017/050918
WO 2017/093345
WO 2017/050917
US 2017-020834

Claims (12)

  1. REVENDICATIONS
    1. Procédé de production d’une biomasse de microorganismes lysés riche en protéines, le procédé comprenant les étapes de
    b.1. mise en suspension d’une biomasse de microorganismes lysés,
    b. 2. acidification de la suspension jusqu’à un pH inférieur ou égal à 5,
    c. récupération de la fraction de biomasse lysée insoluble à pH inférieur ou égal à 5, et le cas échéant répétition des étapes b.1b.2. et c. sur la fraction de biomasse lysée insoluble à pH inférieur ou égal à 5 récupérée en c.
  2. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la suspension acide obtenue en b.2. a un pH inférieur ou égale à 4,5.
  3. 3. Procédé selon l’une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que la suspension acide obtenue par l’étape b.2. a une teneur en matière sèche de 1% à 30%.
  4. 4. Procédé selon l’une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les étapes b.1. et b.2. sont consécutives ou simultanées.
  5. 5. Procédé selon l’une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu’il comprend une étape préalable a. de lyse d’une biomasse de microorganismes préalablement cultivés.
  6. 6. Procédé selon l’une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la biomasse récupérée en c. est séchée.
  7. 7. Procédé selon l’une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que les microorganismes sont choisis parmi les algues rouges unicellulaires (ARLIs) des familles des Cyanidiaceae ou des Galdieriaceae.
  8. 8. Biomasse de microorganismes lysés riche en protéines susceptible d’être obtenue par le procédé selon l’une des revendications 1 à 7.
  9. 9. Biomasse selon la revendication 8, caractérisée en ce qu’elle comprend au moins 60% de protéines par rapport à la matière sèche, et au moins une teneur en sucres totaux inférieure à 20% par rapport à la matière sèche et/ou une teneur en glycogène inférieure à 10% par rapport à la matière sèche et/ou teneur en matières grasses d’au moins 5% par rapport à la matière sèche.
  10. 10. Aliment ou composition alimentaire pour l’homme ou les animaux caractérisée en ce qu’elle comprend une biomasse de microorganismes lysés telle que définie selon les revendications 8 ou 9.
  11. 11. Biomasse de microorganismes lysés telle que définie selon les revendications 8 ou 9 pour son utilisation en thérapie.
  12. 12. Biomasse de microorganismes lysés telle que définie selon les
    5 revendications 8 ou 9 pour son utilisation dans la prévention et le traitement de la malnutrition.
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