Application de l’hydrolyse enzymatique assistée par ultrasons à la macroalgue rouge Grateloupia turuturu : Étude de la liquéfaction de la biomasse et de l’extraction de la R-phycoérythrine

Application of ultrasound-assisted enzymatic hydrolysis on the red seaweed Grateloupia turuturu : Study of the biomass liquefaction and the R-phycoerythrin extraction

• Auteur / Autrice : Cécile Le Guillard
• Direction : Jean-Pascal Bergé, Justine Dumay
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie des organismes, biotechnologies marines
• Date : Soutenance en 2016
• Etablissement(s) : Université Bretagne Loire (2016-2019)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences et technologies de l'information et mathématiques (Nantes)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Mer, Molécules, Santé (Nantes) - Laboratoire Bioressources et Bio-raffinerie par hydrolyse enzymatique (Nantes)
• Jury : Président / Présidente : Joël Fleurence
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Jean-Pascal Bergé, Justine Dumay, Joël Fleurence, Valérie Stiger-Pouvreau, Nicolas Gondrexon
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Valérie Stiger-Pouvreau, Nicolas Gondrexon

Mots clés

Mots clés contrôlés

Ultrasons

Hydrolyse

Algues marines

Mots clés libres

R-phycoérythrine

Grateloupia turuturu

Résumé

Les macroalgues rouges possèdent un large panel de molécules d’intérêt pour différents domaines d’applications. Cette étude porte sur une espèce non-indigène des côtes françaises, Grateloupia turuturu, en vue d’intensifier sa liquéfaction pour l’extraction de ses composés et en particulier celle d’un pigment d’intérêt, la R-phycoérythrine (R-PE). Trois procédés d’extraction ont été étudiés : l’extraction assistée par hydrolyse enzymatique (EAE), par ultrasons (UAE) et par ultrasons et hydrolyse enzymatique (UAEH). Pour ce faire, quatre complexes enzymatiques de polysaccharidases industrielles et un générateur d'ultrasons tubulaire ont été utilisés. Dans un premier temps, l’efficacité de ces trois procédés, à 40 °C, a été évaluée par la liquéfaction de l’algue. Cette étude a montré que le couplage (UAEH) permet la liquéfaction la plus importante de l’algue, avec plus de 90 % de matière solubilisée. Il a ensuite été décidé de poursuivre cette étude avec l’UAE et l’UAEH. La comparaison de ces deux procédés, à 22 et 40 °C, a montré que l’UAEH était le procédé le plus efficace pour l’extraction de la R-PE et la liquéfaction de l’algue. Il a également été démontré que l’UAEH à 22 °C était préférable pour la R-PE tandis qu’une température de 40 °C favorisait la liquéfaction de G. Turuturu. La relative stabilité de la R-PE aux ultrasons a également été démontrée. Pour finir, l’étude de différents paramètres de l’UAEH (débit, température et puissance) a permis d’optimiser la liquéfaction de G. Turuturu et l’extraction de la R-PE. Les résultats de ce travail de thèse démontrent l’intérêt du couplage ultrasons-enzymes dans l’extraction des composés de G. Turuturu.

Red seaweeds contain a large range of molecules of interest for different applications. This study concerns a non-native species of the French coast, Grateloupia turuturu, with a view to intensify its liquefaction for the extraction of its compounds, more particularly a pigment of interest, the R-phycoerythrin (R-PE). Three extraction methods were studied: enzymatic assisted extraction (EAE), ultrasound-assisted extraction (UAE) and ultrasoundassisted enzymatic hydrolysis (UAEH). Four industrial enzymatic preparations of carbohydrases and an ultrasonic flow-through reactor were used. First, the three processes efficiency, at 40 °C, was estimated by the liquefaction of seaweeds. This study demonstrated that the combination (UAEH) allows to obtain the highest liquefaction rate of seaweed, with more than 90 % of solubilized material. It was then decided to continue this study with the UAE and the UAEH. A comparison between the two processes, at 22 and 40 °C, demonstrated that the UAEH was the most efficient for the R-PE extraction and the liquefaction of seaweed. It was also demonstrated that the UAEH at 22 °C was preferable for the R-PE, whereas for the liquefaction of G. Turuturu the best temperature was 40 °C. The relative stability of R-PE towards the ultrasound was also demonstrated. To finish, the study of different UAEH parameters (flow, temperature and power) has allowed to optimize the liquefaction of G. Turuturu and the extraction of R-PE. These thesis results demonstrate the interests of this combination ultrasound-enzymes for the extraction of G. Turuturu compounds.