Extraction des protéines de la lentille d'eau

La lentille d'eau (Lemna minor) est une plante aquatique à croissance rapide, riche en protéines et autres composés nutritionnels. L'extraction par ultrasons est une technologie de traitement très efficace et fiable qui permet de libérer les protéines, les lipides et les phyto-nutriments des lentilles d'eau. La sonication permet un traitement simple et rapide des lentilles d'eau pour obtenir des produits de qualité alimentaire.

La lentille d'eau à des fins nutritionnelles

La lentille d'eau (genre Lemna), une plante aquatique à fleurs, est la plus petite plante à fleurs connue. Également connues sous le nom de Wolffia, lentilles d'eau ou lentilles d'eau, les lentilles d'eau poussent dans les milieux d'eau douce et sont présentes dans le monde entier. Dans le genre des lentilles d'eau, il existe plusieurs espèces telles que Spirodela, Landoltia, Lemna, Wolffiella et Wolffia. La plante Lemna ayant une capacité de croissance rapide, capable de doubler de taille quotidiennement, les lentilles d'eau ont suscité l'intérêt des scientifiques et des ingénieurs alimentaires travaillant dans le domaine de la nutrition, de la sécurité alimentaire et des aliments fonctionnels. Dans certaines régions d'Asie du Sud-Est, les lentilles d'eau sont connues depuis longtemps pour leur densité nutritionnelle et sont connues sous le surnom de "lentilles d'eau". “boulettes de viande aux légumes” en raison de sa teneur élevée en protéines (plus de 45 % de la masse sèche). La lentille d'eau offre un profil protéique complet (comme les œufs de poule), contenant les neuf acides aminés essentiels et les six acides aminés conditionnels.

Lipides et protéines de la lentille d'eau

Les lentilles d'eau contiennent 20 à 35 % de protéines, 4 à 7 % de matières grasses et 4 à 10 % d'amidon par poids sec. Il est intéressant de noter que la répartition des acides aminés dans les lentilles d'eau est proche des recommandations de l'OMS, avec par exemple 4,8% de lysine, 2,7% de méthionine et de cystéine, et 7,7% de phénylalanine et de tyrosine. La teneur en acides gras polyinsaturés se situait entre 48 et 71 % et la teneur élevée en acides gras n3 se traduisait par un rapport n6/n3 favorable de 0,5 ou moins". (Appenroth et al. 2017)

Images SEM d'échantillons de lentilles d'eau : La ligne supérieure montre les cellules intactes des échantillons de contrôle de lentilles d'eau.
La rangée inférieure montre des échantillons de lentilles d'eau extraits à l'aide du sonicateur UP400ST. Les cellules présentent une rupture mécanique évidente due à la sonication.
Étude et images : ©2023 Inguanez et. al.

Extraction ultrasonique de la lentille d'eau

L'extraction par ultrasons est utilisée pour extraire les composés des lentilles d'eau, en particulier les protéines et les lipides en tant que produits alimentaires. La farine de protéines et les lipides de Lemna sont efficacement libérés et isolés de la plante aquatique qu'est la lentille d'eau.

Comment la sonication est-elle appliquée pour l'extraction des lentilles d'eau ?

Après la récolte de la Lemna, l'excès d'eau est éliminé (par exemple, par centrifugation). Pour l'extraction par ultrasons, il est préférable d'utiliser une boue riche en biomasse (c'est-à-dire dense en Lemna), car cela rend le processus ultrasonique plus efficace. La suspension de lentilles d'eau peut être constituée de lentilles d'eau et d'eau ou d'un autre solvant au choix. Cette boue est ensuite introduite dans un réacteur à ultrasons, où la cavitation acoustique brise la matrice cellulaire et libère les composés intracellulaires dans le milieu d'extraction à base d'eau ou de solvant.

Choisissez votre solvant d'extraction

L'extraction par ultrasons est compatible avec (presque) tous les types de solvants. Dans le cadre de la recherche, les composés des lentilles d'eau ont été extraits à l'aide de solvants tels que le solvant polaire éthanol ainsi que divers mélanges de solvants non polaires, notamment méthanol-éthanol, chloroforme-éthanol, hexane-éthanol, éther diéthylique-éthanol, éther de pétrole-éthanol, à différents rapports de volume.
Le solvant approprié, combiné à l'ultrason, intensifie la libération des phyto-nutriments de la biomasse des lentilles d'eau. Les ultrasons homogénéisent et perturbent les structures cellulaires des plantes, ce qui entraîne la rupture et la désintégration des cellules. L'extraction par ultrasons est largement utilisée pour la production d'extraits de plantes, de champignons et d'algues.

Le mécanisme de l'extraction par ultrasons

Les ultrasons de puissance couplés à des liquides ou à des boues produisent des effets énergétiques intenses tels que la cavitation acoustique, le cisaillement et la vibration. Ces effets des ultrasons de puissance sont appliqués avec succès pour désintégrer et détruire les structures cellulaires. En outre, la sonication rompt les liaisons moléculaires des lipides, des protéines et des hydrates de carbone, de sorte que les macronutriments et les produits phyto-chimiques ciblés sont libérés de l'intérieur des cellules de la matière première végétale, par exemple les lentilles d'eau. Les ultrasons intensifient et raccourcissent considérablement l'extraction.

Extracteurs ultrasoniques pour les protéines et les lipides des lentilles d'eau

Les systèmes d'extraction par ultrasons haute performance de Hielscher Ultrasonics sont utilisés dans le monde entier sur les sites de R&D, petite, moyenne et grande production. Les extracteurs ultrasoniques à haute performance intensifient le processus d'extraction et augmentent le rendement et l'efficacité globale de la production d'extraits de haute qualité. Hielscher Ultrasonics propose des équipements d'extraction pour tous les volumes et toutes les capacités de traitement. Forte d'une expérience de plus de 25 ans dans le domaine de l'extraction botanique, Hielscher Ultrasonics est votre partenaire de confiance pour l'extraction ultrasonique de haute performance !