Extraction ultrasonique de pigments de spiruline
L'extraction par ultrasons s'est avérée très efficace pour isoler des extraits de microalgues de qualité supérieure. Les pigments de la spiruline, tels que la phycocyanine, sont connus pour être des super-aliments qui contribuent à la santé grâce à leur teneur élevée en antioxydants, en vitamines et en protéines. Afin de produire des suppléments hautement concentrés tels que des poudres et des comprimés, les pigments bleus doivent être extraits de l'algue spiruline.
Spiruline
Arthrospira platensis (A. platensis) et Arthrospira maxima (A. maxima) sont connues sous le nom de spiruline. Les spirulines sont des algues bleu-vert riches en acides aminés et en antioxydants. Grâce à leur forte teneur en nutriments tels que les protéines, les enzymes, les minéraux et les vitamines A, K, B12, le fer et le manganèse, elles sont considérées comme des super-aliments. Le genre d'algues Arthrospira a une teneur particulièrement élevée en protéines. Sa teneur en protéines varie de 53 à 68 % en poids sec et offre le spectre complet de tous les acides aminés essentiels. En outre, Arthrospira contient de grandes quantités d'acides gras polyinsaturés (AGPI), soit environ 1,5 à 2 % de la teneur totale en lipides, qui est de 5 à 6 %. Ces AGPI contiennent de l'acide γ-linolénique (AGL), un acide gras oméga-6 essentiel. D'autres composés bioactifs d'Arthrospira comprennent des vitamines, des minéraux ainsi que des pigments photosynthétiques.
Note : Scientifiquement, Spirulina platensis (S. platensis) et Spirulina maxima (S. maxima) sont correctement appelées Arthrospira platensis (A. platensis) et Arthrospira maxima (A. maxima). Les deux espèces étaient autrefois classées dans le genre Spirulina et sont jusqu'à aujourd'hui connues familièrement sous le nom de spiruline. Bien que l'introduction de deux genres distincts d'Arthrospira et de Spirulina soit aujourd'hui généralement acceptée, le terme spiruline est souvent utilisé comme terme générique.
Extraction ultrasonique de la spiruline
Les broyeurs de cellules à ultrasons (également appelés extracteurs à ultrasons) sont bien connus pour leur capacité à ouvrir les cellules afin de libérer le matériel intracellulaire. Lorsque des ondes ultrasonores intenses sont couplées à des fluides, le phénomène de cavitation acoustique se produit. Les forces de cavitation perturbent les parois cellulaires et améliorent le transfert de masse, de sorte que les composés cibles bioactifs sont transportés de la cellule dans le liquide.
Avantages de l'extraction par ultrasons
- rendement élevé
- Qualité supérieure de l'extrait
- Extraction rapide
- Procédé doux et non thermique
- Divers solvants
- Sûr
- facile à utiliser
- échelle linéaire à production
- Faible entretien
- Un retour sur investissement rapide
Protocole d'extraction
Prabuthas et al. (2011) ont développé le protocole d'extraction suivant afin d'obtenir un extrait de phycocyanine de haute qualité : l'extraction de la phycocyanine a été évaluée en termes de concentration de phycocyanine en utilisant de l'eau distillée et une solution de CaCl2 à 1%. La spiruline, algue marine, est utilisée sous forme séchée car la biomasse humide est immédiatement utilisée par les bactéries et commence à se dégrader en raison de sa composition nutritionnelle. Pour éviter ces problèmes, il est donc recommandé d'utiliser la biomasse d'algues séchées. L'extraction a été réalisée en mélangeant 0,1 g de biomasse séchée avec la quantité de solvant, la sonication a été effectuée en fonction du temps et de l'amplitude selon le plan expérimental. Les suspensions d'échantillons ont été soniquées à l'aide d'un broyeur cellulaire ultrasonique Hielscher's UP50H, suivi d'une centrifugation pendant 15 minutes à 13500rpm à l'aide d'une centrifugeuse réfrigérée. La teneur en phycocyanine et en protéines au cours de l'extraction avec différents solvants a été étudiée avec du chlorure de calcium et de l'eau distillée.
La quantité maximale de phycocyanine, 0,3116mg/ml, a été obtenue dans la solution de chlorure de calcium, suivie de 0,299mg/ml dans l'eau distillée. La quantité maximale de protéines, 63,63%, a été obtenue dans l'eau distillée et 54,69% dans la solution de chlorure de calcium. La solution de CaCl2 s'est donc avérée être le meilleur solvant pour l'extraction de la phycocyanine à l'aide d'ultrasons.
Extracteurs ultrasoniques à haute performance pour l'extraction de la spiruline
Hielscher est votre partenaire expérimenté à long terme en matière d'extraction ultrasonique puissante et fiable de bioactifs à partir de la biomasse végétale et phyto. Tous les extracteurs à ultrasons peuvent fonctionner 24 heures sur 24 et 7 jours sur 7 et sont adaptés à la production commerciale d'extraits alimentaires. Notre gamme de produits couvre l'ensemble du spectre, des petits biodisruptors portatifs aux ultrasons pilotes et aux systèmes ultrasoniques industriels. Divers accessoires, tels que différentes sonotrodes et réacteurs à cellules d'écoulement, permettent une adaptation optimale aux exigences de votre processus. Tous les processeurs à ultrasons Hielscher sont robustes, faciles à utiliser et conçus pour la convivialité. Nos appareils à ultrasons à commande numérique sont équipés d'une carte SD intégrée pour l'enregistrement automatique des données de sonication.
Le tableau ci-dessous vous donne une indication de la capacité de traitement approximative de nos ultrasons :
Volume du lot | Débit | Dispositifs recommandés |
---|---|---|
1 à 500mL | 10 à 200mL/min | UP100H |
10 à 2000mL | 20 à 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
0.1 à 20L | 0.2 à 4L/min | UIP2000hdT |
10 à 100L | 2 à 10L/min | UIP4000 |
n.d. | 10 à 100L/min | UIP16000 |
n.d. | plus grande | groupe de UIP16000 |
- Expérience à long terme en matière de sonication
- haute qualité
- Robustesse
- Fonctionnement 24 heures sur 24, 7 jours sur 7
- Course à sec protégée
- évolutivité linéaire
- Excellent service à la clientèle
- Faible entretien
- Formation & service d'installation
- Centre technique
- Développement des processus
- Équipement ultrasonique personnalisé
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Littérature/Références
- Merlyn Sujatha Rajakumar and Karuppan Muthukumar (2018): Influence of pre-soaking conditions on ultrasonic extraction of Spirulina platensis proteins and its recovery using aqueous biphasic system. Separation Science and Technology 2018.
- Smriti Kana Pyne, Paramita Bhattacharjee, Prem Prakash Srivastav (2020): Process optimization of ultrasonication-assisted extraction to obtain antioxidant-rich extract from Spirulina platensis. Sustainability, Agri, Food and Environmental Research 8(4), 2020.
- Zhou, Jianjun; Min Wang, Francisco J. Barba, Zhenzhou Zhu, Nabil Grimi (2023):
A combined ultrasound + membrane ultrafiltration (USN-UF) process for enhancing saccharides separation from Spirulina (Arthrospira platensis). Innovative Food Science & Emerging Technologies, Volume 85, 2023. - Bachchhav M.B., Kulkarni M.V., Ingale A.G. (2017): An efficient extraction of phycocyanin by ultrasonication and separation using ‘sugaring out’. Phykos 47 (2): 19-24 (2017).
- Prabuthas P., Majumdar S., Srivastav P.P., Mishra H.N. (2011): Standardization of rapid and economical method for neutraceuticals extraction from algae. Journal of Stored Products and Postharvest Research Vol. 2(5) pp. 93 – 96, May 2011.
Qu'il faut savoir
Spiruline
La spiruline est une sorte de cyanobactérie (également connue sous le nom de cyanophyte), un embranchement de bactéries qui tirent leur énergie de la photosynthèse. Ce sont les seuls procaryotes photosynthétiques capables de produire de l'oxygène. Le nom de cyanobactéries provient de la couleur des bactéries (grec : κυανός, translit. kyanós, lit. bleu). En raison de leur couleur, elles sont également appelées algues bleues, bien que le terme "algue" dans l'usage moderne soit limité aux eucaryotes. Spirulina platensis (S. platensis) est une cyanobactérie procaryote multifilamentaire qui peut être facilement cultivée en monoculture dans des étangs ouverts ou des bioréacteurs fermés. La C-phycocyanine (C-PC) est la principale phycobiliprotéine de la spiruline.
Extraits de spiruline
La spiruline est un complément alimentaire populaire dérivé de la biomasse de cyanobactéries marines (algues bleues). Les deux espèces de spiruline utilisées pour la préparation de compléments protéiques et pigmentaires végétaliens sont Arthrospira platensis et Arthrospira maxima. L'extrait de ces microalgues est riche en antioxydants, en acides aminés et en vitamines. C'est pourquoi l'extrait bleu en poudre est ajouté aux jus, aux smoothies, aux shakes et aux boissons et leur donne une belle couleur bleue intense. L'extrait de spiruline peut également être consommé sous forme de comprimés.
La phycocyanine, l'allophycocyanine et la phycoérythrine sont des complexes pigment-protéine de la famille des phycobiliprotéines qui captent la lumière et qui sont connus pour leur couleur bleu clair intense. La phycocyanine est un pigment accessoire de la chlorophylle. Comme toutes les phycobiliprotéines sont hydrosolubles, elles ne sont pas présentes à l'intérieur de la membrane. Au lieu de cela, les phycobiliprotéines sont liées à la membrane cellulaire sous forme d'agrégats (appelés phycobilisomes).
Extraction ultrasonique et perturbation des cellules
L'extraction assistée par ultrasons (UAE) est utilisée pour libérer et isoler les composés bioactifs du matériel végétal et des tissus.
Pour les processus d'extraction par ultrasons, des ondes ultrasonores intenses sont couplées à un milieu où les ondes génèrent une alternance de compression et d'expansion. Au cours des cycles de compression/détente, des bulles de vide sont créées et se développent sur plusieurs cycles jusqu'à ce qu'elles ne puissent plus absorber d'énergie et qu'elles implosent violemment. L'implosion de la bulle produit un état hautement énergétique avec des températures locales allant jusqu'à 5000 K, des différentiels de pression de 1000atm, des taux de chauffage et de refroidissement supérieurs à 1010 K/s ainsi que des jets de liquide avec des vitesses de 280m/s. Ce phénomène est connu sous le nom de cavitation acoustique.