FR3143953A1 - Procédé de préparation d’un extrait de cyanobacterie comprenant de la phycocyanine enrichie en oligoéléments provenant de sources naturelles d’oligoéléments pour la fabrication de compléments alimentaires - Google Patents

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Abstract

L’invention concerne un procédé de préparation d’un extrait de cyanobactérie, préférentiellement de spiruline, comprenant de la phycocyanine enrichie en oligoéléments. L’invention concerne également un extrait obtenu par le procédé selon l’invention, une composition comprenant ledit extrait ainsi que son utilisation. Figure 1

Description

Procédé de préparation d’un extrait de cyanobacterie comprenant de la phycocyanine enrichie en oligoéléments provenant de sources naturelles d’oligoéléments pour la fabrication de compléments alimentaires
L’invention concerne le domaine des compléments alimentaires et plus particulièrement un procédé de préparation d’un extrait de cyanobactérie, préférentiellement de spiruline, comprenant de la phycocyanine enrichie en oligoéléments provenant de sources naturelles d’oligoéléments pour la fabrication de compléments alimentaires.
Elle concerne également une composition comprenant un tel extrait de cyanobactérie, préférentiellement de spiruline, pour son utilisation dans le traitement de carences micro-nutritionnelles ainsi que son utilisation comme complément alimentaire.
La spiruline est un micro-organisme photosynthétique appartenant aux cyanobactéries du genreArthrospira.La spiruline est connue pour être naturellement riche en vitamines telles que les vitamines A, E, D, B1, B2, B3, B6, B7, B8 et K, en oligoéléments tels que le zinc, le sélénium, le manganèse, le fer, le cuivre ou le chrome et en minéraux tels que le calcium, le magnésium, le sodium, le potassium ou le phosphore.
Depuis quelques années, des études ont montré que la spiruline permettait de stimuler un grand nombre de mécanismes physiologiques et de renforcer les défenses immunitaires.
Par exemple, la publication intitulée «Impact of daily supplementation of Spirulina platensis on the immune system of naïve HIV-1 patients in Cameroon: A 12-months single blind, randomized, multicenter trial» (Ngo-Matip etal. (2015), Nutrition Journal) a montré que la spiruline permettrait notamment de retarder efficacement la progression du VIH en améliorant les réponses immunitaires.
Par ailleurs, la publication“Effect of microalgae as iron supplements on irondeficiency anemia in rats”de Gaoet al.décrit que les régimes à base de microalgues telle que la spiruline contenant une forte teneur en fer permettent une meilleure absorption du fer non héminique chez les rats anémiés.
La spiruline suscitant un grand intérêt chez les consommateurs, de nombreux compléments alimentaires ont ainsi été développés et mis sur le marché afin de traiter diverses carences tant chez les humains que chez les animaux.
Un complément alimentaire est une source concentrée de nutriments, vitamines, sels minéraux et oligoéléments dont le but est nutritionnel ou physiologique. Il permet de répondre à des carences nutritionnelles et micro-nutritionnelles afin de prévenir certaines pathologies dans le cadre d’un régime alimentaire équilibré.
Ces compléments alimentaires sont retrouvés sous diverses formes galénique par exemple sous forme d’une poudre de couleur verte, de comprimé ou encore de sirop.
Parmi ces produits, on retrouve la SPIRULINE BIO™ des Laboratoires NUTRIMEA qui mentionne que les bienfaits de la spiruline permettent de renforcer les défenses naturelles et la vitalité, de favoriser la résistance de l’organisme et d’entretenir l’énergie et le tonus.
Les Laboratoires Phyco-biotech proposent aussi la gamme Ophycure™ comprenant différents compléments alimentaires à base de spiruline enrichie avec des oligoéléments minéraux ou organiques de synthèse.
On retrouve également le produit pour chiens et chats du Laboratoire Floralpina qui est recommandé pour le tonus, la vitalité, le maintien des défenses immunitaires et permet de combattre l'anémie.
Il apparaît que ces compléments alimentaires contiennent soit de la spiruline seule ou de la spiruline enrichie avec des oligoéléments d’origine minérale ou organique de synthèse tels que la silice ou encore le stéarate de magnésium.
Les cyanobactéries telles que la spiruline possèdent avantageusement la capacité de complexer différents métaux notamment des métaux divalents grâce à des protéines telle que la phycocyanine.
Cette propriété existe naturellement chez la cyanobactérie grâce au processus d’internalisation qui lui permet d’accumuler différents métaux au sein de l’appareil photosynthétique.
De ce fait, différents travaux de recherche ont été menés autour de l’enrichissement des cyanobactéries en oligoéléments afin d’élaborer des compléments alimentaires améliorés permettant une biodisponibilité des actifs ainsi que des apports journaliers recommandés optimum.
L’enrichissement des cyanobactéries est généralement effectué sur des cyanobactéries vivantes. Il en découle des procédés d’enrichissement et d’extraction longs et comprenant de nombreuses étapes durant lesquelles une quantité non négligeable d’oligoéléments n’est pas fixée à l’intérieur des cyanobactéries.
Le document FR2827301 décrit un procédé d’enrichissement de micro-organismes photosynthétiques entiers en molécules biologiquement actives dans un milieu de culture optimisé pendant un temps compris entre 1 et 12 heures, lesdites molécules biologiquement actives pouvant être des oligoéléments.
Le document FR2929957 divulgue un procédé d’obtention d’une phycocyanine chargée en métaux divalents par l’internalisation de ces métaux par une cyanobactérie. L’extraction de ladite phycocyanine chargée en métal est ensuite réalisée à l’aide de moyens classiques d’extraction des protéines par une étape de broyage et de précipitation au sulfate d’ammonium.
La phycocyanine contenue dans les cyanobactéries est extraite selon différents procédés.
Le document FR3064269 décrit notamment un procédé d’extraction dit de congélation-décongélation utilisant des solvants tels que des tampons phosphate (pH7), une solution de chlorure de calcium ou de chlorure de sodium. Ce procédé est long et nécessite plus de 36 heures afin de permettre une dégradation des membranes cellulaires et la libération de la phycocyanine.
Enfin, on connaît le document WO2015155224 qui décrit une microalgue, la spiruline, enrichie en silicium sous une forme soluble dans l’eau. L’enrichissement est réalisé grâce à la mise en culture de microalgues à laquelle est ajoutée par la suite du silicium sous la forme d'une solution ou d'une poudre pendant une durée d'au moins 12 heures. La récolte d'une partie de la culture de spiruline est effectuée par tamisage, centrifugation ou floculation, après un temps d'incubation compris entre 12h et 3 jours, puis tous les jours selon l'état de la culture et ceci pendant une durée de 2 à 8 semaines, préférentiellement pendant 3 semaines. La récolte de la spiruline par tamisage permet l'élimination du silicium présent dans le milieu de culture et non intégré par les spirulines.
Un tel procédé d’enrichissement s’avère donc également complexe et long et une quantité non négligeable de silicium n’est pas fixée par la spiruline.
D’autres procédés font appel à différentes technologies telles que les ultrasons, les micro-ondes, l’homogénéisation à haute pression, les champs électriques pulsés ou encore le CO2supercritique.
Un autre problème connu dans l’art antérieur est l’origine des oligoéléments contenus à l’intérieur des cyanobactéries.
La spiruline peut être enrichie par des éléments d’origine différente en fonction du milieu de culture où elle se trouve. Ainsi, des conditions de culture non contrôlées peuvent conduire à l’obtention de cyanobactéries contenant des éléments dangereux pour la santé tel que des métaux toxiques comme que le plomb et/ou des oligoéléments de source minérale ou organique de synthèse peu assimilables, en particulier chez l’organisme humain.
Lors de la formulation des compléments alimentaires, il est aussi courant d’utiliser des oligoéléments sous forme minérale tel que le sulfate de fer.
De manière alternative, des complexes organiques comprenant des oligoéléments minéraux complexés avec des acides aminés tel que le bisglycinate de fer peuvent être aussi formulés.
Ces compléments alimentaires ainsi formulés présentent l’inconvénient de contenir des oligoéléments faiblement biodisponibles, c’est-à-dire que la proportion des oligoéléments absorbés par l’organisme de manière effective est faible, ce qui nécessite un apport important pour une supplémentation efficace.
Ces compléments alimentaires ainsi formulés sont également la cause d’autres effets secondaires tels que des troubles du système digestif chez son utilisateur. La prise de fer en complément de vitamine C peut favoriser les atteintes hépatiques. Un excès d’oligoéléments et minéraux peut occasionner une fatigue des organes de détoxification comme le foie et le rein.
Problème technique
Compte tenu de ce qui précède, un problème que se propose de résoudre la présente invention consiste à développer un procédé simple, rapide et écologique permettant d’enrichir notamment la cyanobactérie préférentiellement la spiruline avec différents oligoéléments variés et biodisponibles issues de sources naturelles d’oligoéléments, ne présentant pas les inconvénients de l’art antérieur.
Solution technique
La solution à ce problème posé a pour premier objet un procédé de préparation d’un extrait de cyanobactérie comprenant de la phycocyanine enrichie en oligoéléments comprenant les étapes suivantes :
  • mise en contact dans un solvant liquide aqueux choisi parmi l’eau, une solution aqueuse de chlorure de calcium ou un tampon aqueux phosphate ayant un pH compris entre 7,8 et 8,2 à température ambiante inférieure ou égale à 40°C et supérieure à 4°C, d’une cyanobactérie, ladite cyanobactérie étant choisie parmi les espèces du genreArthrospiraouSpirulina, comprenant de la phycocyanine, avec une matrice organique, ladite matrice étant une source naturelle d’oligoéléments choisie parmi les plantes terrestres, les macro-algues marines ou les lichens, prise seule ou en combinaison ;
  • broyage de la cyanobactérie et de la matrice organique permettant la co-extraction des oligoéléments contenus dans la matrice organique par complexation avec la phycocyanine de la cyanobactérie ; et
  • après filtration éventuelle, récupération d’un extrait liquide de cyanobactérie comprenant de la phycocyanine enrichie en oligoéléments.
Elle a pour deuxième objet un extrait de cyanobactérie, préférentiellement de spiruline, comprenant de la phycocyanine enrichie en oligoéléments obtenu par le procédé selon l’invention.
Elle a pour troisième objet une composition comprenant, dans un milieu physiologiquement acceptable, un extrait selon l’invention.
Enfin, elle a pour dernier objet l’utilisation d’une composition selon l’invention comme complément alimentaire.
Avantages apportés
Le procédé selon l’invention permet d’obtenir en une seule étape une cyanobactérie, préférentiellement de la spiruline, comprenant de la phycocyanine enrichie en oligoéléments provenant de différentes matrices organiques grâce à la co-extraction.
L’extrait de cyanobactérie, préférentiellement de spiruline, comprenant de la phycocyanine enrichie en oligoéléments ainsi obtenu consiste en untotumd’actifs biodisponibles et plus facilement assimilable par l’organisme humain que les compléments alimentaires conventionnels contenant de la spiruline seule et/ou enrichie en oligoéléments d’origine minérale ou organique de synthèse.
Cet extrait de cyanobactérie, préférentiellement de spiruline, comprenant de la phycocyanine enrichie en oligoéléments peut être purifié afin d’obtenir un extrait de phycocyanine enrichie en oligoéléments d’une haute pureté.
Le procédé selon l’invention permet également une économie de temps et une réduction significative des coûts notamment énergétiques et industriels pour la formulation de compléments alimentaires comprenant un extrait de cyanobactérie, préférentiellement de spiruline, ou de phycocyanine enrichie en oligoéléments obtenu par le procédé selon l’invention.
De tels compléments alimentaires comprenant un extrait de cyanobactérie, préférentiellement de spiruline, comprenant de la phycocyanine enrichie en oligoéléments permettent de répondre aux besoins journaliers en oligoéléments de l’organisme humain.
L’invention et les avantages qui en découlent seront mieux compris à la lecture de la description et des modes de réalisation non limitatifs qui suivent, au regard des figures annexées dans lesquelles :
La est un graphique représentant le rendement d’extraction suivant la mise en œuvre d’un procédé selon l’invention des phycocyanines ayant été co-extraites avec différentes sources naturelles d’oligoéléments dans différents solvants.
La est un graphique représentant la pureté des phycocyanines ainsi extraites selon le ratio d’absorbance A620nm/A280nm.
La est un graphique représentant les rendements d’extraction des oligoéléments fer et magnésium en milieu liquide.
L’invention concerne un procédé de préparation d’un extrait de cyanobactérie comprenant de la phycocyanine enrichie en oligoéléments comprenant les étapes suivantes :
  • mise en contact dans un solvant liquide aqueux choisi parmi l’eau, une solution aqueuse de chlorure de calcium ou un tampon aqueux phosphate ayant un pH compris entre 7,8 et 8,2 à température ambiante inférieure ou égale à 40°C et supérieure à 4°C, d’une cyanobactérie, ladite cyanobactérie étant choisie parmi les espèces du genreArthrospira ou Spirulina, comprenant de la phycocyanine, avec une matrice organique, ladite matrice étant une source naturelle d’oligoéléments choisie parmi les plantes terrestres, les macro-algues marines ou les lichens, prise seule ou en combinaison ;
  • broyage de la cyanobactérie et de la matrice organique permettant la co-extraction des oligoéléments contenus dans la matrice organique par complexation avec la phycocyanine de la cyanobactérie ; et
  • après filtration éventuelle, récupération d’un extrait liquide de cyanobactérie comprenant de la phycocyanine enrichie en oligoéléments.
Le solvant liquide aqueux est choisi parmi de l’eau, une solution aqueuse de chlorure de calcium (CaCl2), un tampon aqueux phosphate ayant un pH compris entre 7,8 et 8,2, préférentiellement pH8, ou tout autre solution permettant la stabilisation des protéines en milieu aqueux pour des pH allant de 3 à 9. Ces valeurs de pH correspondent plus particulièrement à des valeurs permettant de maintenir stable la phycocyanine, préférentiellement à un pH compris entre 4 et 8, plus préférentiellement de 8.
De préférence, la solution aqueuse de chlorure de calcium utilisée a une concentration comprise entre 0,5 % m/m et 2% m/m, plus préférentiellement de 1,5 % m/m.
La mise en contact avec le solvant liquide aqueux est réalisée à température ambiante inférieure ou égale à 40°C et supérieure à 4°C, préférentiellement inférieure ou égale à 35°C, plus préférentiellement à une température comprise entre 19°C et 34°C.
Par cyanobactéries, on entend l’ensemble des organismes procaryotes photosynthétiques aussi appelés « algues bleues » ou micro-algues.
A titre d’exemples non limitatifs, les cyanobactéries qui peuvent être utilisées dans le procédé selon l’invention appartenant au genreArthrospiraetSpirulinasont préférentiellement choisies parmi les espèces suivantes :Arthrospira amethystina,Arthrospira ardissonei,Arthrospira argentina,Arthrospira balkrishnanii,Arthrospira brevis,Arthrospira constricta,Arthrospira crassa,Arthrospira desikacharyiensis,Arthrospira gigantea,Arthrospira gomontiana,Arthrospira jenneri,Arthrospira joshii,Arthrospira khannae,Arthrospira laxissima,Arthrospira margaritae,Arthrospira massartii,Arthrospira miniata,Arthrospira pellucida, Arthrospira platensis, Arthrospira santannae,Arthrospira skujae,Arthrospira spirulinoides,Arthrospira tenuis, Spirulina abbreviata, Spirulina adriatica, Spirulina aeruginea, Spirulina agilis, Spirulina albida, Spirulina allansonii, Spirulina anjalensis, Spirulina attenuata, Spirulina baltica, Spirulina bayannurensis, Spirulina breviarticulata, Spirulina brevis, Spirulina cabrerae, Spirulina caldaria, Spirulina californica, Spirulina cavanillesiana, Spirulina conica, Spirulina corakiana, Spirulina crassior, Spirulina duplex, Spirulina flavovirens, Spirulina gessneri, Spirulina gomontii, Spirulina gordiana, Spirulina gracilis, Spirulina innatans, Spirulina labyrinthiformis, Spirulina laxa, Spirulina laxissima, Spirulina legitima, Spirulina magnifica, Spirulina major, Spirulina mariae, Spirulina mediterranea, Spirulina meneghiniana, Spirulina minima, Spirulina mukdensis, Spirulina nodosa, Spirulina nordstedtii, Spirulina oceanica, Spirulina princeps, Spirulina pseudovacuolata, Spirulina regis, Spirulina robusta, Spirulina rosea, Spirulina schroederi, Spirulina sigmoidea, Spirulina socialis, Spirulina spirulinoides, Spirulina stagnicola, Spirulina subsala, Spirulina subtilissima, Spirulina tenerrima, Spirulina tenuior, Spirulina tenuissima, Spirulina thermalis, Spirulina undulans, Spirulina vaginata, Spirulina versicolor et Spirulina weissii.
Selon un mode de réalisation préféré, les cyanobactéries utilisées dans le procédé selon l’invention appartiennent au genreArthrospira, et sont plus préférentiellement choisies parmiArthrospira amethystina,Arthrospira ardissonei,Arthrospira argentina,Arthrospira balkrishnanii,Arthrospira brevis,Arthrospira constricta,Arthrospira crassa,Arthrospira desikacharyiensis,Arthrospira gigantea,Arthrospira gomontiana,Arthrospira jenneri,Arthrospira joshii,Arthrospira khannae,Arthrospira laxissima,Arthrospira margaritae,Arthrospira massartii,Arthrospira miniata,Arthrospira pellucida, Arthrospira platensis, Arthrospira santannae,Arthrospira skujae,Arthrospira spirulinoides,Arthrospira tenuis, encore plus préférentiellement la spirulineArthrospira platensis.
Selon un autre mode de réalisation du procédé selon l’invention, d‘autres algues comprenant de la phycocyanine appartenant notamment au genreGaldieriapeuvent être utilisées, par exempleGaldieria sulphuraria, Galdieria daedala, Galdieria maxima, Galdieria partita.
Par matrice organique, on entend toute matrice constituée d’éléments organiques tels que des protéines, des sucres ou des lipides. De manière générale, selon l’invention, une matrice organique constitue tout ce qui n’est pas une matrice minérale. Dans le cadre de l’invention, il est entendu que la matrice organique est une source naturelle d’oligoéléments.
La matrice organique pouvant être utilisée dans le procédé selon l’invention peut appartenir au règne végétal ou au règne des Fungi.
La première étape du procédé objet de l’invention consiste à mettre en contact, dans un solvant liquide aqueux choisi parmi l’eau, une solution aqueuse de chlorure de calcium (CaCl2) ou un tampon aqueux phosphate ayant un pH compris entre 7,8 et 8,2, préférentiellement pH8, une cyanobactérie étant préférentiellement de la spiruline avec une matrice organique étant choisie parmi les plantes terrestres, les macro-algues marines ou les lichens.
De préférence, les plantes terrestres sont choisies parmi les épinards, la noix du brésil, le reishi, la racine de curcuma, la baie de camu camu, la fève de caroube ou la baie de cranberry et les macro-algues marines sont choisies parmi l’ao-nori, le wakamé, la dulse, le kumbu, l’ulve appelé aussi laitue de mer, le chondrus, le nostoc ou la porphyra, plus préférentiellement l’ao-nori. Ces matrices organiques sont données à titre d’exemples non limitatifs et constituent les matrices organiques parmi les plus riches en minéraux et oligoéléments.
Préférentiellement, le ratio cyanobactérie – solvant liquide aqueux – matrice organique est compris entre 1:8:1 et 1:90:9.
Dans un mode de réalisation préféré, la cyanobactérie utilisée est la spiruline, le solvant liquide aqueux est de l’eau et la matrice organique est l’ao-nori. De préférence encore, le ratio spiruline – eau – ao-nori est compris entre 1:8:1 et 1:90:9.
Préférentiellement, la cyanobactérie, préférentiellement la spiruline, utilisée dans le procédé selon l’invention est sous forme solide séchée, plus préférentiellement avec un taux d’humidité inférieur à 5% sous forme de poudre ou de paillettes, ou fraiche sous forme de pâte ou sous forme d’extrait liquide, plus préférentiellement préparé directement après récolte par concentration ou dilution.
La deuxième étape du procédé objet de l’invention consiste à réaliser un broyage en voie humide à un pH compris entre 4 et 8, à haut cisaillement à une température ambiante inférieure ou égale à 40°C et supérieure à 4°C, préférentiellement inférieure ou égale à 35°C, plus préférentiellement à une température comprise entre 19°C et 34°C, pendant une durée comprise entre 1 minute et 60 minutes afin de permettre la co-extraction des oligoéléments contenus dans la matrice organique par complexation avec la phycocyanine contenue dans la cyanobactérie, préférentiellement la spiruline.
De manière avantageuse, la co-extraction est réalisée en une seule étape et permet l’extraction d’un composé ou ensemble de composés d’une matrice, en l’état la matrice organique selon l’invention, par un composé ou ensemble de composés d’une autre matrice, en l’état la phycocyanine de la cyanobactérie, préférentiellement la spiruline, selon l’invention. Un composé extrait d’une matrice favorise la capacité de transfert d’un composé de l’autre matrice.
Avantageusement, la co-extraction permet de complexer la phycocyanine contenue dans la cyanobactérie, préférentiellement la spiruline, avec des cations divalents contenus dans la deuxième matrice organique. Ces cations divalents sont préférentiellement choisis parmi le fer, le magnésium, le zinc, le sélénium, le chrome, le manganèse, le molybdène et/ou le cuivre.
De préférence, le broyage à haut cisaillement est réalisé selon des vitesses de rotation de 9000 rpm (rotation par minute) permettant des taux de cisaillement à une vitesse périphérique comprise entre 14 et 20 m/s, par exemple plus préférentiellement de 14 m/s et 15 m/s.
De manière plus préférentielle, le broyage à haut cisaillement est réalisé en voie humide à un pH de 8, à une température ambiante inférieure à 35°C, pendant une durée comprise entre 5 et 30 minutes.
Ce broyage permet de réduire et briser les membranes de la cyanobactérie, préférentiellement la spiruline, et ainsi d’extraire la phycocyanine à l’aide du solvant liquide aqueux.
Une dernière étape du procédé selon l’invention consiste après filtration éventuelle à récupérer un extrait liquide de cyanobactérie, préférentiellement de spiruline, comprenant de la phycocyanine enrichie en oligoéléments.
L’extrait liquide de cyanobactérie, préférentiellement de spiruline, comprenant de la phycocyanine enrichie en oligoéléments obtenu peut alors être conservé dans sa totalité pour favoriser l’effet «totum». Il peut ensuite être formulé sous différentes formes, liquide ou solide.
De manière avantageuse, le procédé selon l’invention peut être utilisé en continu afin d’augmenter les rendements en extrait de cyanobactérie, préférentiellement de spiruline, obtenu.
Il est ainsi possible de mettre en œuvre le procédé selon l’invention de manière industrielle en utilisant une quantité élevée dès le départ lors de la mise en contact selon un ratio compris entre 1:8:1 et 1:90:9 pour la cyanobactérie préférentiellement la spiruline, le solvant liquide aqueux et la matrice organique afin d’obtenir un extrait de cyanobactérie, préférentiellement de spiruline, comprenant de la phycocyanine enrichie en oligoéléments de manière continue.
De manière alternative, il est également possible d’ajouter de manière progressive selon un ratio compris entre 1:8:1 et 1:90:9 de cyanobactérie préférentiellement de spiruline, solvant liquide aqueux et matrice organique afin d’obtenir un extrait de cyanobactérie, préférentiellement de spiruline, comprenant de la phycocyanine enrichie en oligoéléments.
De manière préférentielle, le procédé est mis en œuvre par ajout progressif de la cyanobactérie, préférentiellement la spiruline, et de la matrice organique, dans le solvant liquide aqueux. Le solvant est agité par l’initiation du broyage puis la cyanobactérie, préférentiellement la spiruline, est incorporée au milieu initiant le broyage et l’extraction de la phycocyanine. La matrice organique est ajoutée de manière concomitante permettant la co-extraction des actifs d’intérêt. Lorsque les matières sont entièrement incorporées le broyage est maintenu durant une durée de 5 à 30 minutes.
Dans un mode particulier de réalisation du procédé selon l’invention, l’extrait liquide de cyanobactérie, préférentiellement de spiruline, comprenant de la phycocyanine enrichie en oligoéléments est filtré. Ladite étape de filtration est préférentiellement réalisée par centrifugation et/ou par filtration tangentielle sur membrane.
Cette étape de filtration permet d’éliminer les débris cellulaires et d’obtenir un extrait liquide de phycocyanine enrichie en oligoéléments pur.
La filtration tangentielle permet d’éliminer des composés non désirés ayant une taille inférieure à 10 kDa voire 100 kDa et avantageusement notamment de 25 kDa tels que des composés phénoliques ou des petites protéines de petite taille et les éventuels sels d’extractions tel que le chlorure de calcium. Un seuil de coupure faible de 10 kDa permet la purification de composés de petite taille inférieure à 10 kDa. Le choix d’un seuil plus élevé tel que 100 kDa permet l’élimination d’une quantité plus élevée de composés.
Les différents modes de filtrations envisagés peuvent être utilisés de manière couplée ou individuelle.
De manière avantageuse, l’extrait de cyanobactérie, préférentiellement de spiruline, comprenant de la phycocyanine enrichie en oligoéléments filtré est un extrait comprenant de la phycocyanine enrichie en oligoéléments pur dépourvu de débris cellulaires.
L’extrait liquide de cyanobactérie, préférentiellement de spiruline, comprenant de la phycocyanine enrichie en oligoéléments récupéré, filtré ou non, avantageusement filtré, peut être réduit en poudre solide par atomisation ou lyophilisation.
Selon un autre mode de réalisation, une étape de lyophilisation ou d’atomisation est réalisée sur l’extrait liquide phycocyanine enrichie en oligoéléments pur ainsi réduit en poudre solide.
De manière avantageuse, afin de réduire les coûts énergétiques, la teneur en matière sèche contenue dans l’extrait de cyanobactérie, préférentiellement de spiruline, doit être élevée avant le séchage pour réduire la quantité d’eau à éliminer.
Une fois séché par des procédés classiques de séchage tels que la lyophilisation ou par atomisation, l’extrait de cyanobactérie, préférentiellement spiruline, comprenant de la phycocyanine, filtré ou non, avantageusement filtré, sous forme de poudre possède une teneur en eau faible inférieure à 5% ce qui lui permet d’avoir une stabilité microbiologique plus élevée et ainsi d’être stocké à température ambiante contrairement aux produits liquides non stabilisés, nécessitant d’être conservés au froid positif.
L’extrait de cyanobactérie, préférentiellement spiruline, comprenant de la phycocyanine sous forme de poudre peut également être utilisé dans différentes formes galéniques afin de formuler des compléments alimentaires.
L’invention a également pour objet un extrait de cyanobactérie, préférentiellement de spiruline, comprenant de la phycocyanine enrichie en oligoéléments obtenu par le procédé selon l’invention.
L’extrait de cyanobactérie, préférentiellement de spiruline, comprenant de la phycocyanine enrichie en oligoéléments, filtré ou non, peut être utilisé tel quel ou en combinaison avec un ou plusieurs excipient(s) adapté(s) pour la formulation de compléments alimentaires.
Un tel extrait peut également être utilisé dans le traitement de carences micro-nutritionnelles susceptibles d’engendrer des pathologies métaboliques, dégénératives et/ou auto-immunes.
L’invention a également pour objet une composition comprenant un tel extrait selon l’invention dans un milieu physiologiquement acceptable.
Par milieu physiologiquement acceptable, on entend un milieu physiologiquement acceptable proportionné à un rapport avantage/risque raisonnable, comprenant des excipients connus et couramment utilisés dans le domaine des compléments alimentaires tels que des liants, agents de désintégration, agents de charge, agents de dispersion, agents agglomérants, lubrifiants, agents mouillants, tensioactifs, émulsifiants, épaississants, agents de coulance, agents aromatisants, agents édulcorants, colorants, agents de pelliculage, stabilisants et/ou conservateurs.
L'homme du métier veillera à choisir ces éventuels excipients et leur quantité de manière à ce qu'ils ne nuisent pas aux propriétés intéressantes des compositions selon l'invention.
A titre d’exemple d’excipients, on peut citer la cellulose, préférentiellement la cellulose microcristalline, et le dioxyde de silicium.
Dans un mode de réalisation préféré, la composition selon l’invention se présente sous une forme adaptée pour une administration par voie orale, préférentiellement sous forme de gélules, de comprimés, de pastille, de poudre, de gomme à mâcher, de capsules, de solution buvable, de suspension buvable ou de sirop.
La composition selon l’invention peut également être utilisée dans le traitement de carences micro-nutritionnelles susceptibles d’engendrer des pathologies métaboliques, dégénératives et/ou auto-immunes.
Par carences micro-nutritionnelles, on entend des carences en micronutriments telles que des carences en minéraux et oligoéléments essentiels pour l’organisme humain.
Ces carences micro-nutritionnelles sont susceptibles d’engendrer :
  • des pathologies métaboliques telles que la fibromyalgie, les maladies cardio-vasculaires, le diabète, les maladies du système sanguin ;
  • des pathologies dégénératives telles que les cancers, la dégénérescence maculaire liée à l'âge (DMLA), maladies Neuro-dégénératives comme la maladie d’Alzheimer ou encore la maladie de Parkinson et/ou
  • des pathologies auto-immunes telles que l’ostéoporose, les affections rhumatismales comme la polyarthrite rhumatoïde et la spondylarthrite.
Enfin, l’invention a pour dernier objet l’utilisation d’une composition comme complément alimentaire.
Exemples
La présente invention va maintenant être illustrée au moyen des exemples suivants :
Exemple 1 : Procédé de préparation selon l’invention d’un extrait de spiruline ( Arthrospira platensis ) comprenant de la phycocyanine enrichie en oligoéléments par co-extraction
Deux matrices organiques ont été testées en utilisant le procédé objet de l’invention afin de réaliser une co-extraction de la phycocyanine contenue dans la spiruline (Arthrospira platensis) et des oligoéléments de la source naturelle d’oligoéléments choisie parmi :
  • les épinards, source naturelle végétale terrestre ; ou
  • l’ao-nori, une macro-algue marine.
Ces deux sources naturelles d’oligoéléments ont été mises en contact avec différents solvants liquides aqueux tels que l’eau, un tampon aqueux phosphate à pH8 ou encore une solution aqueuse de chlorure de calcium et avec de la spiruline.
Les différentes co-extractions suivantes ont été réalisées :
  • 20 g de Spiruline – 20 g d’épinard – 400 mL d’eau ;
  • 20 g de Spiruline – 20 g d’Ao nori – 400 mL d’eau ;
  • 20 g de Spiruline – 20 g d’épinard – 400 mL de Tampon phosphate pH=8 ;
  • 20 g de Spiruline – 20 g d’Ao nori – 400 mL de Tampon phosphate pH=8 ;
  • 20 g de Spiruline – 20 g d’épinard – 400 ml de Solution de chlorure de calcium (CaCl2) à 1,5% m/m ;
  • 20 g de Spiruline – 20 g d’Ao nori – 400 mL Solution de chlorure de calcium (CaCl2) à 1,5% m/m.
Les résultats obtenus pour chacune de ces co-extractions sont illustrés dans les Figures 1 à 3.
Pour chaque co-extraction, la spiruline et la source naturelle d’oligoéléments ont été broyées par l’utilisation d’un broyeur à haut cisaillement permettant un broyage rapide et fin.
Le broyage est effectué pendant une durée de 10 minutes et est effectué avantageusement à une température inférieure ou égale à 40°C et supérieure à 4°C. La température initiale est de 19°C et peut atteindre 34°C en fin de broyage sans effet traitement thermique (chauffage ou refroidissement). La température étant susceptible de varier durant le broyage lors de l’échauffement dû au broyage, l’application de froid peut être utilisée afin de faire maintenir la température inférieure ou égale à 40°C sur une durée supérieure à 10 minutes.
L’extrait de spiruline comprenant de la phycocyanine enrichie en oligoéléments obtenu à l’issue de ce broyage est un liquide ayant une consistance visqueuse.
Cet extrait peut être dans un premier temps filtré par centrifugation à l’aide d’un clarificateur centrifuge afin de séparer les parties solides et liquides comprenant respectivement les débris cellulaires et le solvant liquide aqueux contenant la phycocyanine.
Dans un second temps et de manière facultative, l’extrait liquide obtenu peut être purifié par l’utilisation d’une ultrafiltration tangentielle.
Cette étape facultative peut être renouvelée plusieurs fois si nécessaire afin de concentrer l’extrait liquide de phycocyanine enrichie en oligoéléments.
La concentration peut être portée à un titrage en phycocyanine défini allant de 1 g à 150 g/l. La re-concentration de 24 g/l à 115 g/l permet d’éliminer de nombreuses impuretés et de porter la pureté massique de 73% à 88.9%. Cette pureté est corrélée à un indice A620/A280 augmenté de 1.4 à 2.6 (pour une concentration mesurée de 115 g/L), soit de plus de 110%.
De tels extraits peuvent être conditionnés sous forme liquide ou solide après lyophilisation ou atomisation. Cette dernière étape permet la stabilisation des extraits.
Les liquides lyophilisés n’ont pas montré de frein à la lyophilisation pour des concentrations en phycocyanine de 1 à 40 g/l. Les liquides atomisés n’ont pas eu besoin de support d’atomisation pour des concentrations en phycocyanine de 1 à 115 g/l. Le séchage peut être réalisé sans ajustement préalable et sans ajout permettant une réduction du coût opératoire et une pureté finale plus élevée.
Comme illustré à la , les rendements d’extraction en phycocyanine varient en fonction de la source naturelle d’oligoéléments utilisée lors des co-extractions réalisées. Deux formes de phycocyanines ont été dosées la C-phycocyanine et l’allo-phycocyanine. Le phycocyanine totale représentant la somme de ces deux dernières.
La mise en œuvre du procédé selon l’invention augmente de manière avantageuse le rendement d’extraction en phycocyanine lorsque la source naturelle d’oligoéléments utilisée est l’ao-nori.
Le rendement d’extraction en phycocyanines obtenu est supérieur à 90% lorsque le solvant d’extraction utilisé est de l’eau ou du tampon phosphate à pH 8.
Les extractions réalisées en présence de chlorure de calcium montrent des résultats similaires pour les deux sources naturelles d’oligoéléments utilisées.
La pureté des phycocyanines ainsi extraites a également été mesurée et est illustrée à la .
On observe une pureté plus élevée en présence de l’ao-nori par rapport à l’épinard étant corrélé à une extraction supérieure en phycocyanines. Le ratio phycocyanine/impuretés est alors moins favorable avec l’utilisation d’épinard par rapport à l’ao-nori.
Enfin, le rendement d’extraction en oligoéléments spécifique a été mesuré pour le fer (Fe) et le magnésium (Mg) comme illustré à la .
L’extraction des oligoéléments contenus dans ces extraits a été ensuite mesuré. Le rendement d’extraction en oligoéléments mesuré progresse de plus de 186% en milieu liquide comparativement à la quantité d’oligoéléments disponible dans la spiruline seule.
Le fer et le magnésium contenus dans les matrices végétale et algale sont extraits et dosés dans le milieu liquide. Ces oligoéléments sont favorablement extraits en présence de la phycocyanine. Les extraits liquides et solides ne sont pas séparés, mais séchés et broyés en une poudre. L’enrichissement observé en fer progresse de plus de 150% et en magnésium de plus de 115%, en comparaison des teneurs mesurées dans la spiruline seule. La spiruline utilisée comporte une teneur initiale en fer et magnésium de 31mg et 167mg pour 100g de spiruline sèche.
Conclusion :
La mise en œuvre du procédé selon l’invention permet de mettre en évidence que la co-extraction permet l’extraction des oligoéléments de la matrice organique par la phycocyanine de la spiruline. Il en résulte ainsi un enrichissement de la phycocyanine en oligoéléments issues de sources naturelles élevé permettant d’obtenir un extrait de spiruline comprenant de la phycocyanine enrichie en oligoéléments plus facilement assimilable par l’organisme humain et de manière plus rapide que les techniques connues dans l’art antérieur.

Claims (13)

  1. Procédé de préparation d’un extrait de cyanobactérie comprenant de la phycocyanine enrichie en oligoéléments, caractérisé en ce qu’il comprend les étapes suivantes :
    • mise en contact dans un solvant liquide aqueux choisi parmi l’eau, une solution aqueuse de chlorure de calcium ou un tampon aqueux phosphate ayant un pH compris entre 7,8 et 8,2, à température ambiante inférieure ou égale à 40°C et supérieure à 4°C d’une cyanobactérie, ladite cyanobactérie étant choisie parmi les espèces du genreArthrospira ou Spirulina, comprenant de la phycocyanine, avec une matrice organique, ladite matrice étant une source naturelle d’oligoéléments choisie parmi les plantes terrestres, les macro-algues marines ou les lichens, prise seule ou en combinaison ;
    • broyage de la cyanobactérie et de la matrice organique permettant la co-extraction des oligoéléments contenus dans la matrice organique par complexation avec la phycocyanine de la cyanobactérie ; et
    • après filtration éventuelle, récupération d’un extrait liquide de cyanobactérie comprenant de la phycocyanine enrichie en oligoéléments.
  2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la cyanobactérie appartenant au genreArthrospiraetSpirulina, préférentiellement au genreArthrospira, est choisie parmi les espèces suivantes :Arthrospira amethystina,Arthrospira ardissonei,Arthrospira argentina,Arthrospira balkrishnanii,Arthrospira brevis,Arthrospira constricta,Arthrospira crassa,Arthrospira desikacharyiensis,Arthrospira gigantea,Arthrospira gomontiana,Arthrospira jenneri,Arthrospira joshii,Arthrospira khannae,Arthrospira laxissima,Arthrospira margaritae,Arthrospira massartii,Arthrospira miniata,Arthrospira pellucida, Arthrospira platensis, Arthrospira santannae,Arthrospira skujae,Arthrospira spirulinoides,Arthrospira tenuis, Spirulina abbreviata, Spirulina adriatica, Spirulina aeruginea, Spirulina agilis, Spirulina albida, Spirulina allansonii, Spirulina anjalensis, Spirulina attenuata, Spirulina baltica, Spirulina bayannurensis, Spirulina breviarticulata, Spirulina brevis, Spirulina cabrerae, Spirulina caldaria, Spirulina californica, Spirulina cavanillesiana, Spirulina conica, Spirulina corakiana, Spirulina crassior, Spirulina duplex, Spirulina flavovirens, Spirulina gessneri, Spirulina gomontii, Spirulina gordiana, Spirulina gracilis, Spirulina innatans, Spirulina labyrinthiformis, Spirulina laxa, Spirulina laxissima, Spirulina legitima, Spirulina magnifica, Spirulina major, Spirulina mariae, Spirulina mediterranea, Spirulina meneghiniana, Spirulina minima, Spirulina mukdensis, Spirulina nodosa, Spirulina nordstedtii, Spirulina oceanica, Spirulina princeps, Spirulina pseudovacuolata, Spirulina regis, Spirulina robusta, Spirulina rosea, Spirulina schroederi, Spirulina sigmoidea, Spirulina socialis, Spirulina spirulinoides, Spirulina stagnicola, Spirulina subsala, Spirulina subtilissima, Spirulina tenerrima, Spirulina tenuior, Spirulina tenuissima, Spirulina thermalis, Spirulina undulans, Spirulina vaginata, Spirulina versicolor et Spirulina weissii, préférentiellement la spirulineArthrospira platensis.
  3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la cyanobactérie, préférentiellement la spiruline, est sous forme solide séchée ou fraiche sous forme de pâte ou sous forme d’extrait liquide.
  4. Procédé selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les plantes terrestres sont choisies parmi les épinards, la noix du brésil, le reishi, la racine de curcuma, la baie de camu camu, la fève de caroube, la baie de cranberry et les macro-algues marines sont choisies parmi l’ao-nori, le wakamé, la dulse, le kumbu, l’ulve, le chondrus, le nostoc, la porphyra, préférentiellement l’ao-nori.
  5. Procédé selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le broyage est réalisé en voie humide à un pH compris entre 4 et 8, à haut cisaillement, à température ambiante inférieure ou égale à 40°C et supérieure à 4°C, pendant une durée comprise entre 1 minute et 60 minutes.
  6. Procédé selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la phycocyanine enrichie en oligoéléments est complexée avec des cations divalents choisis parmi le fer, le magnésium, le zinc, le sélénium, le chrome, le manganèse, le molybdène et/ou le cuivre.
  7. Procédé selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’il comprend une étape de filtration réalisée par centrifugation et/ou filtration tangentielle sur membrane.
  8. Procédé selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l’extrait liquide de cyanobactérie, préférentiellement de spiruline, comprenant de la phycocyanine enrichie en oligoéléments récupéré est réduit en poudre solide par atomisation ou lyophilisation.
  9. Extrait de cyanobactérie, préférentiellement de spiruline, comprenant de la phycocyanine enrichie en oligoéléments obtenu par le procédé selon l’une des revendications 1 à 8.
  10. Composition comprenant, dans un milieu physiologiquement acceptable, un extrait selon la revendication 9.
  11. Composition selon la revendication 10, caractérisée en ce qu’elle est sous une forme adaptée pour une administration par voie orale, préférentiellement sous forme de gélules, de comprimés, de pastille, de poudre, de gomme à mâcher, de capsules, de solution buvable, de suspension buvable ou de sirop.
  12. Composition selon la revendication 10 ou 11, pour son utilisation dans le traitement de carences micro-nutritionnelles susceptibles d’engendrer des pathologies métaboliques, dégénératives et/ou auto-immunes.
  13. Utilisation de la composition selon la revendication 10 ou 11 comme complément alimentaire.
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