Extraction de lipides en voie aqueuse par bioréacteur enzymatique combiné à l'ultrafiltration : application à la valorisation de co-produits de poisson (Sardina pilchardus)

par Justine Dumay

Thèse de doctorat en Génie des procédés

Sous la direction de Pascal Jaouen, Jean-Pascal Bergé et de Gilles Barnathan.

Soutenue en 2006

à Nantes , dans le cadre de École doctorale mécanique, thermique et génie civil (Nantes) , en partenariat avec École polytechnique de l'Université de Nantes (autre partenaire) .

mots clés

• Technique de la production
• Sardine
• Lipides
• Enzymes -- Applications industrielles
• Hydrolyse
• Ultrafiltration
• Surimi -- Sous-produits
• Séparation par membranes

Résumé

L’OBJECTIF DE CE TRAVAIL EST DE VALORISER LES CO-PRODUITS DE SARDINE (SARDINA PILCHARDUS) PAR LA MISE EN ŒUVRE DE TECHNIQUES DOUCES AVEC UN INVESTISSEMENT ET UNE DEPENSE ENERGETIQUE MODERES AFIN D’OBTENIR DES COMPOSES D’INTERET MAJEUR. LES TECHNIQUES D’HYDROLYSE ENZYMATIQUE ET DE SEPARATION MEMBRANAIRE ONT ETE CHOISIES POUR CETTE ETUDE. LES ENZYMES RETENUES POUR CETTE ETUDE ONT TOUT D’ABORD ETE ETALONNEES DE FAÇON A DETERMINER LEURS CONDITIONS OPERATOIRES OPTIMALES. LES HYDROLYSES ONT ENSUITE ETE MENEES EN DEUX ETAPES, UNE PREMIERE POUR DETERMINER L’EFFICACITE DES ENZYMES SUR LES MATRICES VISEES ET CIBLER LE DOMAINE D’ETUDE, LA SECONDE ETAPE A QUANT A ELLE PORTE SUR L’OPTIMISATION DE L’HYDROLYSE PAR PLAN D’EXPERIENCES AVEC POUR OBJECTIF D’OBTENIR LA LIBERATION DE LIPIDES LA PLUS IMPORTANTE POSSIBLE EN JOUANT SUR LES PARAMETRES INFLUENTS DE L’HYDROLYSE. UNE FOIS CES CONDITIONS DETERMINEES, LA PHASE SOLUBLE RESULTANT DE L’HYDROLYSE OPTIMISEE A ETE TRAITEE PAR ULTRAFILTRATION AFIN DE SEPARER LES LIPIDES DES PEPTIDES. LES LIPIDES DES CO-PRODUITS DE SARDINE ONT MAJORITAIREMENT ETE RECUPERES DANS LES PHASES LIQUIDES RESULTANTES DE L’HYDROLYSE. LA FRACTION AQUEUSE A DE PLUS MONTRE UNE FORTE TENEUR EN PHOSPHOLIPIDES. LES ACIDES GRAS DE LA FAMILLE DES w3 SONT REPRESENTE A HAUTEUR DE 20% DANS CES FRACTIONS. CONCERNANT LES MATRICES DIFFICILES A BROYER, L’EXTRACTION DES LIPIDES A ETE AMELIOREE EN REALISANT UNE HYDROLYSE ENZYMATIQUE PAR RAPPORT A UNE EXTRACTION CLASSIQUE. LE TRAITEMENT PAR ULTRAFILTRATION DE LA PHASE SOLUBLE A PERMIS, APRES DETERMINATION DES PARAMETRES OPERATOIRES, DE SEPARER LES FRACTIONS LIPIDIQUES ET PEPTIDIQUES EN CONCENTRANT LES PHOSPHOLIPIDES DANS LE RETENTAT.

Titre traduit

Extraction of lipids by enzymatic bioreactor combined to ultrafiltration : application to the upgrading of fish (Sardina pilchardus) by -products

Résumé

THE MAIN GOAL OF THIS WORK WAS TO UP-GRADE SARDINE (SARDINA PILCHARDUS) BY-PRODUCTS USING MILD PROCEDURE, ENVIRONMENTALLY SOUND, IN ORDER TO OBTAIN VALUABLE COMPOUNDS INVOLVING MODERATE INVESTMENT AND LOW ENERGY CONSUMPTION. HYDROLYSIS AND ULTRAFILTRATION TECHNIQUES HAVE BEEN INVESTIGATED. FIRSTLY, SELECTED ENZYMES HAVE BEEN CALIBRATED IN ORDER TO DETERMINE THEIR OPTIMAL CONDITIONS WITH A MODEL SUBSTRATE AND TO PERMIT THE COMPARISON BETWEEN THEM. THEN, HYDROLYSIS ON SARDINE HEAD AND VISCERA HAVE BEEN CARRIED OUT IN TWO STEPS. THE FIRST ONE HAD THE OBJECTIVE TO DETERMINE THE ENZYME EFFICIENCY AND THE STUDY AREA. THE SECOND STEP WAS TO OPTIMISE ENZYMATIC HYDROLYSIS USING EXPERIMENTAL DESIGNS. THE AIM OF THIS SECOND STEP WAS TO OBTAIN THE HIGHEST LIPID RECOVERY IN THE LIQUID FRACTIONS USING THE VARIATION OF THE INFLUENTS HYDROLYSIS PARAMETERS SUCH AS TEMPERATURE, HYDROLYSIS TIME AND ENZYME CONCENTRATION. THE SOLUBLE PHASE OBTAINED AFTER THIS OPTIMISED STEP HAVE BEEN FILTERED USING ULTRAFILTRATION TECHNIQUE IN ORDER TO SEPARATE LIPIDS FROM PEPTIDES. LIPIDS FROM SARDINE BY-PRODUCTS HAVE BEEN MAINLY RECOVERED IN THE LIQUID FRACTIONS OF THE HYDROLYSATES. MOREOVER, AQUEOUS FRACTION HAS SHOWN A HIGH CONTENT OF PHOSPHOLIPIDS. W3 FATTY ACIDS REPRESENT AROUND 20% OF THE TOTAL FATTY ACIDS INTO THOSE FRACTIONS. REGARDING VISCERA, WHICH IS A HARDLY CRUSHING MATRIX, THE LIPID EXTRACTION YIELDS HAVE BEEN IMPROVED USING ENZYMATIC TREATMENT COMPARED TO TRADITIONAL EXTRACTION. THE ULTRAFILTRATION TREATMENT OF THE SOLUBLE PHASE HAS ALLOWED, AFTER THE DETERMINATION OF OPERATING CONDITIONS, TO SEPARATE LIPIDS FROM PEPTIDES AND TO CONCENTRATE THE PHOSPHOLIPIDS IN THE RETENTATE.