Extraction des protéines de lentille d’eau

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

La lentille d’eau à des fins nutritionnelles

La lentille d’eau (genre Lemna), plante aquatique à fleurs, est la plus petite des plantes à fleurs connues. Également connue sous les noms de Wolffia, de lentilles aquatiques ou de « lentilles d’eau », la lentille d’eau pousse en eau douce et se rencontre dans le monde entier. Dans les genres de lentilles d’eau, diverses espèces telles que Spirodela, Landoltia, Lemna, Wolffiella et Wolffia sont connues. Comme la plante Lemna possède une capacité de croissance rapide lui permettant de doubler de taille chaque jour, la lentille d’eau a suscité l’intérêt des scientifiques et des ingénieurs alimentaires travaillant dans les domaines de la nutrition, de la sécurité alimentaire et des aliments fonctionnels. Dans certaines régions d’Asie du Sud-Est, la lentille d’eau est connue depuis longtemps pour sa densité nutritionnelle et porte le surnom de « boulette de viande végétale » en raison de sa teneur élevée en protéines (plus de 45 % de la matière 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

La lentille d’eau contient 20–35 % de protéines, 4–7 % de matières grasses et 4–10 % d’amidon par rapport au poids sec. Il est intéressant de noter que la répartition des acides aminés de la lentille 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 forte teneur en acides gras n3 a conduit à un rapport n6/n3 favorable de 0,5 ou moins. » (Appenroth et al. 2017)

Images MEB d’échantillons de lentille d’eau : la rangée supérieure montre les cellules intactes des échantillons témoins de lentille d’eau
La rangée inférieure montre des échantillons de lentille d’eau extraits à l’aide du sonicateur UP400ST. Les cellules présentent une nette dégradation mécanique due à la sonication.
Étude et images : ©2023 Inguanez et. al.

Extraction de la lentille d’eau par ultrasons

L’extraction par ultrasons est utilisée pour extraire les composés de la lentille d’eau, en particulier les protéines et les lipides en tant que produits alimentaires. La farine protéique de Lemna 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 à l’extraction de la lentille d’eau ?

Après la récolte de la Lemna, l’excès d’eau est éliminé (par exemple par centrifugation). Pour l’extraction par ultrasons, une suspension riche en biomasse (c’est-à-dire dense en Lemna) est préférable, car elle rend le procédé ultrasonique plus efficace. La suspension de lentilles d’eau peut se composer de lentilles d’eau et d’eau ou d’un autre solvant au choix. Cette suspension 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) tout type de solvant. Dans le cadre de travaux de recherche, des composés de la lentille d’eau ont été extraits à l’aide de solvants tels que l’éthanol, solvant polaire, ainsi que de divers mélanges de solvants non polaires, notamment méthanol-éthanol, chloroforme-éthanol, hexane-éthanol, éther diéthylique-éthanol et éther de pétrole-éthanol, selon différents rapports volumiques.
Le bon solvant, combiné à l’ultrasonication, intensifie la libération des phytonutriments de la biomasse de lentille d’eau. L’ultrasonication homogénéise et perturbe les structures cellulaires végétales, entraînant 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 dans des liquides ou des suspensions produisent des effets à forte intensité énergétique tels que la cavitation acoustique, le cisaillement et les vibrations. 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 glucides, de sorte que les macronutriments et les composés phytochimiques ciblés sont libérés de l’intérieur des cellules de la matière première végétale, par exemple la lentille d’eau. L’ultrasonication intensifie et raccourcit ainsi considérablement l’extraction.

Extracteurs à ultrasons pour les protéines et les lipides de la lentille d’eau

Les systèmes d’extraction par ultrasons haute performance de Hielscher Ultrasonics sont utilisés dans le monde entier en R&D ainsi qu’aux niveaux de production à petite, moyenne et pleine échelle commerciale. Les extracteurs à ultrasons 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 tout volume / toute capacité de traitement. Fort de plus de 25 ans d’expérience dans l’extraction végétale, Hielscher Ultrasonics est votre partenaire de confiance pour l’extraction par ultrasons haute performance !