PROCEDES ENZYMATIQUES D'ENRICHISSEMENT EN ACIDES GRAS POLYINSATURES
La présente invention a pour objet des nouveaux procédés de production d'esters d'acides gras polyinsaturés sous forme pure ou concentrée.
Elle a plus particulièrement pour objet des procédés de production d'esters d'acides gras polyinsaturés de la série ω- 3 à partir de glycerides d'acides gras extraits d'huiles de poissons, de phospholipides, ou de 1,2-dialcoylène glycérols, à l'aide d'un traitement enzymatique.
Elle a spécifiquement pour objet un procédé de production de glycerides d'acides gras polyinsaturés sous forme pure ou concentrée à partir d'huile de poissons ou d'autres sources, caractérisé en ce qu'il permet d'obtenir, par traitement enzymatique, un mélange renfermant une teneur élevée d'acide docosahexaenoïque (DHA) et/ou d'acide eicosapentaenoïque (EPA), pouvant atteindre dans le cas d'huiles de poisson, 60 %.
Elle a également pour objet un procédé de production de glycerides d'acides gras polyinsaturés, caractérisé en ce que l'on obtient au départ de phospholipides naturels, en présence d'acides gras polyinsaturés, par traitement enzymatique, des phospholipides dont la teneur en EPA et/ou DHA représente environ 50 % des acides gras totaux.
L'invention se rapporte aussi à un procédé de production de glycerides synthétiques, caractérisé en ce que l'on soumet un 1, 2-dialcoylène glycerol à une action enzymatique en présence d'acides gras polyinsaturés concentrés ou purs, pour obtenir un monoacylglyceride dont la teneur en EPA et DHA représente au moins 70% des acides gras totaux
L'invention concerne en particulier un procédé d'obtention de concentrés d'acides gras polyinsaturés qui consiste à soumettre une huile de poisson contenant du DHA et de l'EPA, à une
hydrolyse enzymatique sélective, en position 1, 3 ou 2, pour obtenir un mélange d'acides gras libres, de monoglycerides et de diglycerides, à séparer les constituants de ce mélange, à recueillir les acides gras libres que l'on purifie par cristallisation à l'urée, pour augmenter la teneur en EPA et/ou en DHA, à décomplexer les acides gras isolés, à effectuer une interesterification entre les acides gras libres, concentrés en acides gras polyinsaturés et l'huile brute, en présence d'une lipase spécifique de position ou d'encombrement stérique, afin d'obtenir un mélange enrichi en glycerides d'acides gras polyinsaturés, que l'on sépare et que l'on débarrasse des acides gras libres.
D'une manière préférée, on utilise l'huile de sardine obtenue par pression des sardines fraîches pêchées dans les mers froides. La sardine offre l'avantage d'un approvisionnement facile et constant. Au contraire, l'huile d'orbitales oculaires de thon, exploitée industriellement, quoique présentant une teneur plus élevée en EPA et DHA, présente l'inconvénient que l'approvisionnement est limité en matière première.
L'hydrolyse enzymatique initiale a pour effet de scinder la fonction ester du glycerol estérifié par un acide gras polyinsaturé et de laisser intactes les autres fonctions esters selon le schéma.A.
Il est possible également, d'hydrolyser les triglycérides présents dans l'huile de sardine par une lipase non spécifique de manière à obtenir un mélange d'acides gras libres dans lequel les acides gras polyinsaturés représentent environ 30 % du mélange total. Ce mélange d'acides gras est fractionné par des moyens physiques pour conduire à un mélange dans lequel les acides gras polyinsaturés et notamment l'EPA et le DHA prédominent, pouvant aller jusqu'à 70-80 % du mélange d'acides gras libres.
Les acides gras polyinsaturés libres sont reestérifiés en présence d'un enzyme et notamment en présence soit d'une lipase non spécifique soit d'une lipase spécifique de la position 2.
Si on utilise une lipase non spécifique, le glycerol sera mis à réagir avec le mélange d'acides gras libres polyinsaturés et on obtient un triglycéride dont la teneur en acide gras polyinsaturé est de l'ordre de 60 %.
Si on interestérifie à l'aide d'une lipase spécifique de la position AG.2 un mélange d'acides gras polyinsaturés déjà concentré et d'un glycéride estérifié en une seule position par un acide gras polyinsaturé, on peut obtenir .un diglycéride-1,2 dont deux positions seulement sont estérifiées par un acide gras polyinsaturé.
Il est également possible d'hydrolyser un triglycéride dont la position 2 est estérifiée par un acide gras polyinsaturé à l'aide d'un enzyme spécifique et notamment par une lipase du type SN.2 spécifique, pour obtenir un mélange d'acides gras polyinsaturés libres, de monoglycerides et de diglycerides ayant une teneur en acides gras polyinsaturés comprise entre 80 et 100 %
Après fractionnement de ce mélange, les acides gras libres sont purifiés par cristallisation à froid en présence d'urée, pour augmenter la teneur en EPA et en DHA. Ce mélange concentré est alors soumis à une interesterification par un triglycéride dont la position 2 est occupée par un acide gras polyinsaturé, et les positions 1,3 par un acide gras saturé, en présence d'une lipase-1,3 spécifique, de façon à obtenir un triglycéride dont au moins deux hydroxyles sont estérifiés par un acide gras polyinsaturé.
L'invention concerne également un procédé de synthèse de triglycérides enrichis en acides gras non saturés, qui consiste à saponifier l'huile de poisson par voie chimique ou par voie enzymatique, pour obtenir un mélange d'acides gras saturés et non saturés, à convertir les acides gras saturés en esters d'alcoyle inférieur en présence d'une lipase sélective pour obtenir un mélange d'esters d'alcoyle d'acides gras saturés et
d'acides gras non saturés, à séparer les esters d'alcoyle d'acide gras saturés, à recueillir les acides gras non saturés libres et à faire réagir ces acides gras avec le glycerol en présence d'une lipase spécifique pour obtenir un mélange de triglycérides enrichis en acides gras polyinsaturés.
Les schémas joints illustrent ces diverses variantes du procédé.
L'enrichissement de l'huile brute de sardine, par extraction des acides gras polyinsaturés (AGHI) , d'une teneur moyenne de 30 % à une teneur correspondant à 50-60 % du total en acides gras peut être mené selon l'un des deux procédés schématisés (A et B) selon l'invention.
Jusqu'à ces dernières années, la majorité de la production d'huile de poissons, considérée comme un sous-produit de la transformation, était destinée, après hydrogénation, à la fabrication de la margarine. La faible valeur ajoutée du produit et la mise en oeuvre de traitements physico-chimiques pour l'extraction, la désodorisation, la décoloration et l'hydrogénation entraînant une destruction des propriétés de l'huile, explique le peu d'intérêt des industriels en ce qui concerne ce type de procédé.
La principale caractéristique des huiles de poissons est leur teneur naturelle élevée (20-30 %) en acides gras polyinsaturés, de types ω-3, et en particulier en acides docosahexaenoïque (DHA) et eicosapentaénoïque (EPA). A l'heure actuelle, l'huile de poisson est la seule source commercialement exploitable d'acides gras polyinsaturés à longue chaîne, malgré les tentatives de production par des procédés microbiologiques.
Depuis les études épidémiologiques rapportées par Bang et al en 1971, et les études physiologiques sur ce sujet, il est apparu que les acides gras essentiels sont les principaux constituants des phospholipides de la rétine, de la matière grise, de l'épiderme. ils jouent un rôle important au niveau du système
nerveux central et présentent des propriétés pharmacologiques importantes dans les maladies cardio-vasculaires, en tant qu'antithrombotiques. En conséquence, l'intérêt que montrent les industries pharmaceutiques, cosmétiques et parapharmaceutiques est à l'origine d'un marché en pleine expansion, aux USA, au JAPON et en EUROPE. Le marché des AGHI (acides gras polyinsaturés) , sur la base de la qualité des huiles et donc de la valeur ajoutée, présente 3 domaines d'utilisation :
* les huiles brutes, jusqu'à 30 % en AGHI, pour les applications en Industrie agro-alimentaire (IAA), l'oléochimie, biopolymères, alimentation animale.
* les huiles enrichies, de 30 à 60 %, pour les applications pharmaceutiques et cosmétiques.
* les AGHI purifiés, de 80 à 98 % pour la pharmacie.
Actuellement, les motifs de contestation de l'industrie de l'huile de poisson se situent à différents niveaux, compte tenu de ces nouveaux marchés.
* qualité de la matière première
* stabilité des caractéristiques techniques au cours de l'année, nécessitant donc une sélection des huiles
* méthodes d'extraction à reconsidérer * définition des conditions de raffinage en fonction des cahiers des charges
* conditions de stockage
Les huiles de poissons, sardines ou foie de morue, contiennent en moyenne 20 à .30 % d'EPA+DHA par rapport au total des acides gras. Parmi la grande variété d'huiles de poisson, les huiles d'orbitales oculaires de thon, exploitées industriellement, se caractérisent par une teneur plus importante, jusqu'à 40 %, mais l'approvisionnement en matière première est la principale limite à sa production. Bien qu'il soit plus aisé de purifier des AGHI, libres ou sous la forme d'esters éthyliques, la demande du marché des AGHI, en particulier la pharmacie et la cosmétique, concerne exclusivement les acides gras sous forme
naturelle de triglycérides pour des raisons d'efficacité.En partant d'huiles contenant jusqu'à 30 % en EPA et DHA, de nombreuses techniques sont applicables à l'huile brute, telles que la wintérisation, la distillation moléculaire ou la cristallisation par solvant.
Du fait du nombre de combinaisons possibles de la position des acides gras sur les triglycérides, le fait d'obtenir à partir d'une huile brute, des teneurs en AGHI supérieure à 30 % nécessite la mise en oeuvre de techniques plus complexes. Cependant, le fractionnement des acides gras libres ou estérifiés, jusqu'à 65-80 % est possible par un certain nombre de méthodes, telles que l'extraction par fluide supercritique, la complexation à l'urée, la chromatographie, la séparation sur zéolite et même la séparation jusqu'à 90 % est possible par HPLC.
En dehors de ces méthodes physico-chimiques, l'enrichissement par voie enzymatique a été utilisé avec succès sur des huiles végétales.
Les techniques physico-chimiques, du fait de leur coût en investissement (par exemple 3MF pour un extracteur FSC industriel de 1 m3) , ne peuvent être économiquement viables que pour des enrichissements supérieurs à 80 % caractérisés par une forte valeur ajoutée. Par contre, les techniques enzymatiques, plus simples et donc moins coûteuses, sont en théorie bien adaptées dans un créneau allant de l'huile brute à une huile titrant 55-60 % en AGHI.
En effet, depuis quelques années, de nombreux travaux ont montré l'importance physiologique et diététique des acides gras polyinsaturés et surtout de l'acide eicosapentaenoïque (ou EPA = acide Δ-5, 8, 11, 14, 17-eicosapentaenoïque) et de l'acide docosahexaenoïque (ou DHA = acide Δ-4, 7, 10, 13, 16, 19- docosahexaenoïque) . Ces composés ne se forment dans l'organisme humain qu'en très petites quantités et les quantités produites selon les deux schémas biologiques ci-après, vont en diminuant
au cours des années, de telle sorte qu'il peut en résulter une carence chez les femmes enceintes et chez les personnes âgées. Le schéma ci-après résume le schéma de formation des acides gras polyinsaturés dans l'organisme.
Les applications des enzymes dans le traitement du poisson sont multiples, production d'hydrolysats protéiques par des proteases, ensilage, dépeçage du thon, attendrissement de la chair, hydrolyse des tissus enveloppant les oeufs (caviar) , élimination des membranes de foie. En ce qui concerne les huiles, de nombreuses publications montrent l'intérêt des traitements enzymatiques pour extraire et purifier les acides gr-is polyinsaturés. Les enzymes les plus couramment utilisées sont des lipases qui permettent, soit d'hydrolyser les triglycérides en acides gras et glycerol dans des conditions aqueuses, soit inversement, d'esterifier les acides gras dans des conditions anhydres ou en présence de solvants organiques.
De nombreuses lipases hydrolysent les triglycérides selon la séquence suivante :
Cependant, certains lipases ne répondent pas à cette cinétique du fait de la "reconnaissance" spécifique : - de certains acides gras
- de la position de ces acides gras sur le triglycéride
- de glycerides de différents poids moléculaires ou
- de leur stéréospécificité.
II existe ainsi de nombreuses lipases de spécificités différentes :
• les lipases intestinales ou de tissu adipeux, du muscle d'insectes, qui hydrolysent preferentiellement les monoglycerides comparativement aux triglycérides.
• les lipases de Mucor, de Rhizopus, de lait, et la lipase pancréatique de porc, qui sont spécifiques des positions 1,3 sur le triglycéride, alors que la lipase de Pseudomonas est spécifique de la position 2. « la lipase de Candida qui hydrolyse preferentiellement les liaisons d'ester de DHA.
• la lipase de chou (B.napus) qui reconnaît la position de la double liaison sur les acides gras et différencie l'acide α- linolénique du DHA, ou la lipase de Geotrichum qui est spécifique des acides gras contenant des insaturations CIS-9 et CIS-9 -CIS-12.
Cette spécificité des lipases est généralement à la base des procédés de fractionnement d'acides gras commercialement intéressants contenus dans les huiles végétales ou de poissons.
On a ainsi décrit des procédés d'enrichissement d'acide α- linolénique dans une huile de primevère (de 9,5 % à 64,6 %)
avec une lipase de chou; de DHA dans une huile de foie de morue (de 12,7 à 45,9 %) avec une lipase de Mucor; d'EPA + DHA dans une huile de foie de morue (de 23 à 72,2 %) avec une lipase de Mucor; de DHA dans une huile de thon (facteur de concentration=3) avec une lipase de Candida; d'acide 5- eicosaenoique (20:1) dans une huile de Meadowfoam (de 83,5 à 95 %) par une lipase de Chromobactérium.
Schématiquement, la préparation de triglycérides enrichis en AGHI est basée sur une interesterification catalysée par une lipase sélective :
R
R " = -H = -Et
Cependant, les procédés enzymatiques antérieurs nécessitent un apport d'AGHI, libres ou estérifiés, de pureté élevée. En conséquence, cet apport doit être précédé d'une hydrolyse totale des triglycérides pour libérer les AGHI libres par une lipase et d'une purification par voie chimique ou à l'aide de lipases spécifiques.
Ce sont des difficultés particulières que le présent procédé vise à résoudre.
Selon un des procédés de l'invention, il est nécessaire de déterminer au préalable la position des acides gras polyinsaturés dans les triglycérides d'huile de sardines traitée. Selon les espèces, et peut-être selon les saisons, les acides gras polyinsaturés sont soit en position 2, soit en position 1,3. Il est donc nécessaire, après cette détermination, de choisir une lipase appropriée pour la réaction d'hydrolyse comme pour la réaction d' interesterification ou de transestérification. La technique
utilisée pour déterminer cette position, est basée sur l'hydrolyse par des enzymes spécifiques et sur l'analyse par des méthodes physiques (CPG, CCM ou HPLC) de la teneur en EPA et en DHA dans les produits d'hydrolyse.
A partir des stocks d'enzymes disponibles dans le commerce (estérases et lipases) , immobilisés ou non, les tests d'hydrolyse ont été effectués pour déterminer l'optimum en matière de teneur en acides gras polyinsaturés de manière à ce que les étapes ultérieures de séparation et de purification soient facilités.
Les paramètres étudiés ont été les suivants :
• choix des enzymes en fonction de leur spécificité : hydrolyse des longues chaînes d'AG, hydrolyse des courtes chaînes spécifiquement, hydrolyse des liaisons EPA et DHA spécifiquement
• teneur en eau (dont dépend la cinétique de la réaction) • rapport huile/enzyme
• température
• inhibition par les produits de la réaction
A partir des résultats à l'échelle du laboratoire, une montée en échelle (scale-up) (facteur 10) a été expérimenté pour évaluer la rentabilité économique de cette phase.
Ces essais ont montré que trois enzymes conduisaient aux meilleurs rapports EPA/DHA, à savoir : - une lipase de Pseudomonas fluorescenε
- une lipase de Mucor javanicus
- une lipase de Mucor miehei
Les résultats fournissent une teneur en triglycérides à acides gras polyinsaturés à 70 % environ, avec un rapport EPA/DHA de 1'ordre de 1.
A l'étape suivante, les acides gras libres sont séparés des autres produits d'hydrolyse (monoglycerides, diglycerides, glycerol) par lavage à l'eau basique ou par saponification.
La troisième étape du procédé consiste à purifier le mélange d'acides gras libres par cristallisation à froid en présence d'urée en milieu éthanolique.
Les essais effectués ont montré que les acides gras à longue chaîne en C20 ou en C22 cristallisaient plus facilement à froid
(-10°C) après complexation à l'urée et qu'ainsi, on pouvait obtenir une concentration et des rendements intéressants en acides gras polyinsaturés (de 63 à 83 %) . Cependant, cette technique basée sur la solubilité différentielle des acides gras dans le solvant utilisé, nécessite une adaptation aux acides gras polyinsaturés désirés et une optimisation des paramètres de précipitation (température, rapports Urée/Acide gras polyinsaturé) et des conditions de décomplexâtion.
L'étape de saponification nécessaire pour séparer les acides gras libres des autres produits de l'hydrolyse enzymatique doit répondre à des conditions expérimentales précises, car elle détermine les effets des produits d'hydrolyse sur les lipases spécifiques et non spécifiques, sur le rendement de séparation et sur le rendement de purification.
L'étape d'interesterification de l'huile brute par des acides gras polyinsaturés concentrés, est une étape enzymatique inverse de l'étape initiale du procédé selon l'invention. Elle nécessite des conditions expérimentales totalement différentes pour déplacer l'équilibre réactionnel et, en particulier, le choix de la concentration en eau, la présence éventuelle de solvants organiques ou le choix du pH et des concentrations. Les acides gras polyinsaturés concentrés sont mis en contact avec l'huile de poissons brute et avec l'enzyme choisi. L'enzyme utilisé est une lipase spécifique des liaisons esters ne contenant pas d'acide gras polyinsaturé, de manière à préserver la liaison ester combinée à un acide gras
polyinsaturé présent, initialement, dans l'huile brute
(± 30 %) .
La teneur en eau est de préférence faible et maintenue constante. La nature du solvant, s'il y en a, est importante. Celui-ci doit être compatible avec l'enzyme.
D'une manière préférée, l'enzyme utilisée est une lipase de Mucor mieheï commercialisée sous la dénomination NOVOZYME 435 par la Société Novo Nordisk.
L'enzyme utilisé peut être séparé en fin de réaction et, éventuellement, réutilisé. Un enzyme immobilisé permet plus facilement une séparation et une réutilisation.
Après réaction d'interesterification, les acides gras libres sont séparés par lavages en phase aqueuse à pH basique. Les triglycérides formés ne passent pas en phase aqueuse et peuvent ensuite être repris par un solvant. Par évaporation, on obtient le mélange concentré désiré renfermant entre 50 et 70 % d'acides gras polyinsaturés.
La détermination de la position des acides gras polyinsaturés sur les triglycérides permet d'effectuer le choix entre les deux variantes de procédé : position 1,3 — procédé A position SN.2 -→ procédé B
L'invention a encore pour objet des concentrés d'acides gras polyinsaturés, riches ou enrichis en acide eicosapentaenoïque et en acide docosahexaenoïque, obtenus par le procédé selon l'invention. Elle a encore pour objet, des triglycérides enrichis en acide eicosapentaenoïque et en acide docosahexaenoïque obtenus par le procédé d'interesterification selon l'invention.
Elle a aussi pour objet les huiles de poissons et notamment les huiles de sardines enrichies ou concentrées en EPA et/ou en DHA obtenues selon le procédé de l'invention.
L'invention réside également dans un procédé d'enrichissement en acides gras polyinsaturés ( EPA C20:SnJ, DHA C22:6n-, ) de phospholipides par voie enzymatique qui consiste à faire réagir un ou des phospholipides avec un AGHI de la série n3 en présence d'une lipase pour obtenir un phospholipide modifié. II s'agit de modifier la composition en* acides gras des phospholipides par le procédé enzymatique précédemment décrit, c'est à dire par une réaction de transestérification faisant réagir AGHI et phospholipides en présence d'une lipase. La réaction peut être schématisée de la façon suivante:
lipase
Phospholipides + AGHI(n3) Phospholipides+Acides gras modifiés
A:éthano1a iné, R' :acide gras serine ou choline de la série n3 EPA-DHA
Cette transestérification s'opère sans solvant organique en seule présence des phospholipides, des acides gras libres (AGPI) et de l'enzyme.Cependant, certains travaux semblent indiquer que l'utilisation de solvants à constante diélectrique élevée favorise l'interesterification d'acides gras (Hosoka a & ail, 1995; Mustranta & ail, 1994; Mutua & ail, 1993).La présence d'un tamis moléculaire (3A) piégant l'eau, améliore la transestérification des AGHI.
Après réaction, il est nécessaire de purifier les produits, c'est à dire les acides gras libres du pool de phospholipides,
par exemple par chromatographie sur colonne de silice ou par toute autre technique de séparation (ex:ultrafiltration) . Les phospholipides obtenus contiennent une teneur en EPA et DHA d'environ 50% des acides gras totaux.
Les phospholipides sont d'importants constituants majoritaires des membranes cellulaires.Les chaînes d'acides gras les composants jouent un rôle essentiel au niveau de la fluidité me branaire et plus particulièrement les chaînes d'acides gras hautement polyinsaturés dont l'EPA et le DHA, qui permettent un fonctionnement cellulaire normal.
Par ailleurs, les phospholipides ont des applications en cosmétologie (liposomes) et dans l'industrie agro-alimentaire du fait de leur caractère amphiphile.
L'invention a aussi pour objet les phospholipides enrichis ou concentrés en EPA et/ou DHA obtenus selon le procédé de
1'invention.
L'invention concerne encore la synthèse de monoacylglycerols d'AGHI (n-3) par synthèse enzymatique à partir d'un 1,2 alcoylène glycerol.
Le procédé selon l'invention consiste à faire réagir des AGHI (n3) en présence d'une lipase (exemple: lipase de Mucor miehei) avec du glycerol dont deux des fonctions alcools sont bloquées, par la voie précédemment décrite pour la synthèse enzymatique des triglycérides.
La synthèse des monoesters glyceriques d'AGHI n-3 (EPA,DHA) peut être schématisée de la façon suivante:
1 , 2-dialcoylène 1 , 3 -dialcoylène glycerol 3 -acyl glycerol
En faisant réagir des AGHI purifiés, contenant au moins 70% d'EPA et DHA, on peut envisager d'obtenir des monoacylglycérides dont l'EPA et le DHA représentent au moins 70% des acides gras totaux.
Les monoglycerides sont recherchés principalement pour leurs propriétés émulsionnantes dans les domaines de la cosmétique, de la pharmacie et de l'agroalimentaire.
L'invention a encore pour objet les monoesters glyceriques enrichis ou concentrés en EPA et/ou en DHA obtenus selon le procédé de l'invention.
Il va de soi que les procédés de l'invention peuvent comporter de nombreuses variantes pour s'adapter aux diverses modalités particulières rendues nécessaires par la variabilité de la matière première et notamment de l'huile de poisson dans sa teneur en acides gras et dans les rapports triglycérides d'acides gras polyinsaturés et triglycérides d'acides gras saturés, sans pour cela sortir du cadre de l'invention.
On peut également remplacer une ou plusieurs étapes des procédés décrits ci-dessus par une extraction à l'aide d'un fluide super critique comme par exemple le C02 supercritique.
Exemple 1
Saponification les triglycérides sont saponifiés à partir d'une huile de préférence riche en AGHI. La réaction s'effectue en milieu ethanolique basique, par exeπple 1 volume d'huile de sardine pour 1 volume du mélange de saponification (1/3 d'eau à
20 % de soude, 2/3 éthanol à 99 %) porté à chaud (70°C) pendant environ 30 mn sous atmosphère inerte.
A la suite d'étapes successives de lavage à pH acide (faisant passer les acides gras sous la forme R-COOH) , les acides sont récupérés par séparation de phase.
Fractionnement -à l'urée : l'éthanol est saturé à l'urée. Cette saturation permet de se libérer des problèmes de température de fractionnement.
Les rapports d'épuisement sont : 1 volume d'huile/2 volumes d'urée/ 6 à 8 volumes d'éthanol La phase enrichie atteint des valeurs voisines de 85 % d'AGHI par rapport aux acides gras totaux.
C'est ainsi qu'en partant d'une huile de poisson à 20 % d'AGHI, on a pu obtenir une fraction contenant 70 à 75 % d'EPA+DHA par rapport aux acides gras totaux. Les rendements en AGHI obtenus par ce procédé sont proches de 85 %.
Résultats de l'hydrolyse enzymatique le positionnement préférentiel des AGHI sur le squelette glycérique est : • le DHA preferentiellement en position β à environ 60 % • l'EPA répartition quasi uniforme en α, β.
Le résultat du criblage des enzymes testés figure dans le tableau ci-après.
Dans ces premières données, il n'a pas été observé d'hydrolyse qui enrichisse la fraction d'acides gras libres en EPA et/ou DHA. On note par contre une augmentation en EPA ou DHA dans la fraction des monoacylglycérides.
Les monoacylglycérides à teneur élevée en AGHI oméga 3, produits, peuvent constituer une voie de commercialisation possible. En effet, ils seraient plus facilement absorbés au niveau de la paroi intestinale comparativement aux triglycérides. Par ailleurs, les AGHI sont préférables sous leur forme de monoacylglycérides à leur forme libre très oxydable. Suivant sa spécificité, la lipase hydrolyse le triglycéride soit en fonction des positions sur le glycéride soit en fonction de l'encombrement stérique des acides gras. Ainsi, le choix de la lipase appliquée sur une huile dont la répartition des acides gras sur le squelette glycérique est connue, permet d'exercer une influence sur la balance EPA/DHA, en fonction de l'application visée.
Les acides gras produits par l'hydrolyse sont éliminés par lavage à l'eau basique. Suivant ce procédé, aucun solvant n'est utilisé.
Résultats :Criblage de l'activité des lipases
Lipase de Rhizopus arrhizus T = 0
Contrôle T = 0
Résultats après hydrolyse et extraction des MAG+DAG
%
Enzyme Rdt répartition balance de la masse DHA/EPA EPA+DHA EPλ DHA
Pseudomonas DAG 19 0,99 25,3 f luorescens MAG 81 1,1 44
Total 32,3 1,8 40,37 19,4 21
Rhizopus DAM 33 3,1 28,4 dele ar MAG 67 3.3 44,2
Total 31,8 3,23 39,3 9,3 30
Mucor DAG 16,8 2,2 21,2 javanicus MAG 83,1 4,1 40,7
Total 26,7 3,78 37,3 7,8 29,5
Mucor DAG 30 2,7 38,3 mieheï MAG 70 4 45,1
Total 22,2 3,62 43,2 9,35 33,9
Greffage enzymatique :
Exeπple d'estérification des AGHI sur du glycerol naturel : enzyme utilisé : Novozyme 435
15 heures à 45°C élimination des acides gras libres n'ayant pas réagi par lavage basique
72% de triglycérides. Triglycérides + diglycerides = 98 % DHA/EPA = 0,65 EPA+DHA = 68 % AGHI = 83 %
En tenant compte des trois voies de synthèse, et en se rapportant aux résultats d'hydrolyse de différents enzymes, la
première voie, c'est-à-dire l'hydrolyse suivie d'un greffage paraît la plus appropriée car elle offre une plus grande souplesse dans la modulation du rapport DHA/EPA. Par ailleurs, les produits d'hydrolyse, représentés de façon majoritaire par des monoacylglycérides sont susceptibles d'être commercialisables.
Ainsi, suivant la lipase utilisée, on peut obtenir un mélange de mono et diacylglycérides avec soit une balance DHA/EPA de 1,1 avec la lipase de Pseudomonas fluorescens ou bien de 4 avec la lipase de Mucor mieheï. Un greffage de ces mono et di¬ acylglycérides avec des AGHI purifiés à une balance DHA/EPA connue, à l'aide d'un enzyme non spécifique (par exeπple la préparation Novozyme 435 de la société Νovo Νordisk Bioindustries (U.K)) permet d'obtenir des triglycérides riches en AGHI.
On peut remarquer que l'on peut produire facilement des monoacylglycérides riches en AGHI par un greffage enzymatique d'AGHI purifiés sur du glycerol naturel.
Une autre voie possible, celle d'une hydrolyse incomplète avec transestérification simultanée peut permettre d'aboutir à une augmentation des AGHI sur les triglycérides (Y.Shimada et al, 1994).
Exemple 2
phospholipides (origine Lucas meyers base soja) : 100g
AGHI purifiés (dont EPA, DHA) : 110g
Enzyme (Lipozyme immobilisée IM de Νovo Νordisk) : 20g
Tamis moléculaire (3A) 3 à 5g
La réaction s'opère sous atmosphère inerte, à une température de 45°C avec agitation.Une hydratation préalable de l'enzyme est conseillée.Le temps de réaction est d'environ 9 heures, au delà une oxydation des AGΗI en présence peut conduire à une
inhibition des lipases.Les produits de réaction sont ensuite purifiés sur colonne de silice.
Les phospholipides obtenus contiennent une teneur en EPA et DHA d'environ 46% des acides gras totaux. (Ce qui doit signifier qu'une seule des deux positions possibles (α, β) peut être estérifiée par de l'EPA ou DHA en présence de la lipase Lipozyme IM) .