Extraction ultrasonique de pigments de spiruline

L'extraction par ultrasons s'est avérée très efficace pour l'isolement d'extraits de microalgues de qualité supérieure. Les pigments de spiruline tels que la phycocyanine sont connus sous le nom de superfood, qui contribuent aux bienfaits pour la santé grâce à leur haute teneur en antioxydants, vitamines et protéines. Afin de produire des compléments hautement concentrés tels que des poudres et des comprimés, les pigments bleus doivent être extraits des algues spirulines.

Spiruline

Arthrospira platensis (A. platensis) et Arthrospira maxima (A. maxima) sont connus sous le terme spirulina. La spiruline est une algue bleu-vert, riche en acides aminés et en antioxydants. Avec une charge élevée de nutriments tels que les protéines, les enzymes, les minéraux et les vitamines A, K, B12, le fer et le manganèse, ils sont classés comme un super aliment. Le genre d'algue 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. De plus, l'arthrospira contient de grandes quantités d'acides gras polyinsaturés (AGPI), ce qui représente environ 1,5 à 2% de la teneur totale en lipides de 5 à 6%. Ces AGPI contiennent l'acide linolénique γ (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 aujourd'hui encore familièrement connues sous le nom de spirulina. Bien que l'introduction de deux genres distincts d'Arthrospira et de Spiruline soit maintenant généralement acceptée, le terme spiruline est souvent utilisé comme terme générique.

Extraction de spiruline par ultrasons

Les perturbateurs cellulaires 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 dans des fluides, le phénomène de cavitation acoustique se produit. Les forces cavitationnelles perturbent les parois cellulaires et favorisent le transfert de masse de sorte que les composés bioactifs cibles sont transportés de la cellule dans le liquide.

Les perturbateurs ultrasoniques sont utilisés pour les extractions à partir de sources phyto (par ex. plantes, algues, champignons).

Extraction ultrasonore à partir de cellules : la coupe transversale microscopique (TS) montre le mécanisme d'action lors de l'extraction ultrasonore à partir de cellules (grossissement 2000x)[ressource : Vilkhu et al. 2011].

Demande d'information






Avantages de l'extraction par ultrasons

  • haut rendement
  • Qualité supérieure d'extrait
  • Extraction rapide
  • Processus doux et non thermique
  • divers solvants
  • sûr
  • facile à utiliser
  • échelle linéaire à production
  • Faible entretien
  • rapide RoI

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 en phycocyanine en utilisant de l'eau distillée et une solution de CaCl2 1%. La spiruline d'algues marines 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 de la biomasse d'algues séchées. L'extraction a été effectuée en mélangeant 0,1 g de biomasse séchée avec la quantité de solvant, la sonication a été effectuée dans le temps et en amplitude selon le plan expérimental. Les suspensions d'échantillon ont été soniquées à l'aide d'un broyeur à ultrasons UP50H de Hielscher, puis centrifugées pendant 15 minutes à 13500 tr/min à l'aide d'une centrifugeuse réfrigérée. La teneur en phycocyanine et en protéines lors de l'extraction avec différents solvants était du chlorure de calcium et de l'eau distillée étudiée.
La quantité maximale de phycocyanine, soit 0,3116 mg/ml, a été obtenue dans une solution de chlorure de calcium suivie de 0,299 mg/ml d'eau distillée. La quantité maximale de protéines, soit 63,63 %, a été obtenue dans un solvant d'eau distillée et 54,69 % dans une solution de chlorure de calcium. Ainsi, la solution de CaCl2 a été trouvée au meilleur solvant pour l'extraction de la phycocyanine à l'aide d'ultrasons.

Extracteurs à ultrasons haute performance pour l'extraction de spiruline

Hielscher est votre partenaire expérimenté de longue date en matière d'extraction ultrasonique puissante et fiable des bioactifs de la biomasse végétale et phyto-biomasse. Tous les extracteurs à ultrasons peuvent être utilisés 24 heures sur 24 et 7 jours sur 7 et sont adaptés à la production commerciale d'extraits diététiques. Notre gamme de produits couvre l'ensemble de la gamme, des petits biodisrupteurs portatifs jusqu'aux systèmes industriels à ultrasons et ultrasons pilotes. Différents accessoires tels que différentes sonotrodes et réacteurs à cellule d'écoulement permettent une adaptation optimale aux exigences de votre process. Tous les processeurs à ultrasons Hielscher sont robustes, faciles à utiliser et conçus pour être conviviaux. Nos ultrasoniseurs à commande numérique sont équipés d'une carte SD intégrée pour la mise en réseau automatique des données de sonication.
Le tableau ci-dessous vous donne une indication de la capacité de traitement approximative de nos ultrasonicators:

lot Volume Débit Appareils recommandés
1 à 500 ml 10 à 200 ml / min UP100H
10 à 2000mL 20 à 400 ml / min UP200Ht, UP400St
0.1 20L 00,2 à 4L / min UIP2000hdT
10 à 100l 2 à 10 L / min UIP4000
n / a. 10 à 100 litres / min UIP16000
n / a. plus grand groupe de UIP16000
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Littérature / Références

  • Bachchhav M.B., Kulkarni M.V., Ingale A.G. (2017) : Une extraction efficace de la phycocyanine par ultrasons et séparation par sucrage. Phykos 47 (2) : 19-24 (2017).
  • Prabuthas P., Majumdar S., Srivastav P.P., Mishra H.N. (2011) : Normalisation d'une méthode rapide et économique pour l'extraction neutraceutique des algues. Journal of Stored Products and Postharvest Research Vol. 2(5) p. 93 – 96, mai 2011.


Qu'il faut savoir

Spiruline

La spiruline est une sorte de cyanobactérie (aussi connue sous le nom de cyanophyte) qui est un phylum de bactéries qui obtiennent leur énergie par photosynthèse. Ce sont les seuls procaryotes photosynthétiques capables de produire de l'oxygène. Le nom cyanobactéries vient de la couleur de la bactérie (grec : κυανός, translit. kyanós, lit. bleu). En raison de leur couleur, elles sont également appelées algues bleu-vert, bien que le terme algues dans l'usage moderne soit limité aux eucaryotes. La Spirulina platensis (S. platensis) est une cyanobactérie procaryote procaryote multifilamenteuse qui peut être facilement cultivée en monoculture dans des bassins 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 des cyanobactéries marines (algues bleu-vert). Les deux espèces de spiruline utilisées pour la préparation de suppléments protéiques et pigmentaires végétaliens sont Arthrospira platensis et Arthrospira maxima. L'extrait libéré de ces microalgues est riche en antioxydants, acides aminés et vitamines. Par conséquent, l'extrait bleu en poudre est ajouté aux jus, smoothies, shakes et boissons et leur donne une belle couleur bleue intense. Alternativement, l'extrait de spiruline peut être consommé sous forme de comprimés.
L'allophycocyanine de phycocyanine et la phycoérythrine sont des complexes pigment-protéine de la famille des phycobiliprotéines récoltant la lumière, qui sont connus pour leur couleur bleu clair intense. La phycocyanine est un pigment accessoire de la chlorophylle. Comme toutes les phycobiliprotéines sont solubles dans l'eau, elles ne sont pas présentes dans la membrane, mais les phycobiliprotéines sont liées à la membrane cellulaire sous forme d'agrégats (appelés phycobilisomes).

Extraction ultrasonique et désintégration cellulaire

L'extraction assistée par ultrasons (EAU) est utilisée pour libérer et isoler les composés bioactifs des phyto-matières et des tissus.
Pour les procédés d'extraction par ultrasons, les ondes ultrasonores intenses sont couplées dans un milieu où les ondes génèrent alternativement compression et expansion. Pendant les cycles de compression / expansion, des bulles de vide sont créées qui se développent sur plusieurs cycles jusqu'à ce qu'elles ne puissent plus absorber plus d'énergie et qu'elles implosent violemment. L'implosion des bulles produit un état hautement énergétique avec des températures locales allant jusqu'à 5000K, des différentiels de pression de 1000atm, des vitesses de chauffage et de refroidissement supérieures à 1010 K/s ainsi que des jets liquides à des vitesses de 280m/s. Ce phénomène est connu sous le nom de cavitation acoustique.

La cavitation ultrasonore / acoustique crée des forces très intenses qui ouvrent les parois cellulaires connues sous le nom de lyse (Cliquez pour agrandir !)

L'extraction par ultrasons est basée sur la cavitation acoustique et ses forces de cisaillement hydrodynamiques.