Les Hautes Pressions pour faciliter l’extraction de protéines de la spiruline

Des chercheurs grecs ont étudié l’efficacité de traitements par Hautes Pressions pour extraire la C-phycocyanine de la spiruline.

La spiruline (Arthrospira platensis) est riche en C-phycocyanine (C-pc), un complexe protéine-pigment ayant montré des caractéristiques antioxydantes, anti-inflammatoires, hépato-protectives, et anti-carcinogènes. Cette protéine nécessite une phase d’extraction en raison de sa localisation intracellulaire ; de préférence une extraction à froid car les hautes températures peuvent altérer sa fonctionnalité. Les techniques d’extraction actuellement utilisées, comme la succession de phases de congélation et décongélation, sont longues et énergivores. Des chercheurs grecs de l’Institut Technologique des Produits Agricoles (ITAP) ont ainsi investigué la possibilité d’utiliser les traitements Hautes Pression pour faciliter l’extraction de la C-phycocyanine.

Le traitement par Hautes Pressions consiste à appliquer des pressions de 100 à 600 MPa (équivalent à 1000 à 6000 bars) à un aliment conditionné dans un emballage souple, via un liquide médiateur qui permet d’appliquer la pression de manière égale en tous points du produit. Ce traitement génère des modifications de protéines pouvant modifier la fonctionnalité des enzymes et l’intégrité des membranes cellulaires.

Les chercheurs ont cultivé la spiruline (Arthrospira platensis) en photobioréacteurs et l’ont récoltée après 14 jours. Les échantillons ont été dilués dans différents milieux, notamment dans de l’eau distillée, et conditionnés dans des emballages en polyéthylène HDPE. Ils ont ensuite été traités à des pressions allant de 100 à 600 MPa pendant 0, 10 ou 20 minutes (20°C). L’extraction de la C-pc ainsi que des protéines solubles totales a été effectuée en différents points sur une durée de 24h par centrifugation de la solution et récupération du surnageant.

Les résultats ont montré que les hautes pressions permettent une bonne extraction de la C-pc dans l’eau distillée. Le traitement est particulièrement efficace pour des pressions allant jusqu’à 300 MPa (10 min). Une observation microscopique (voir la figure 1) a montré que ce niveau de pression entraine une rupture cellulaire, permettant de disperser le contenu du cytoplasme dans le milieu d’extraction.

Figure 1 : Morphologie des cellules d’ Arthrospira platensis (x100) selon différents barèmes de haute pression (Giannoglou et al, 2022)

Au-delà de 300 MPa, un rendement moindre a été observé. En effet, le traitement par hautes pressions peut entrainer des modifications irréversibles de la structure des protéines, conduisant à une baisse de leur extractibilité.

L’équipe de recherche a par la suite cherché à optimiser le traitement par Hautes Pressions.  La condition optimale identifiée consiste à traiter la spiruline diluée dans l’eau distillée, 10 minutes à 300 MPa, ce qui permettrait d’extraire 90 % de la C-ps et 60 % des protéines solubles totales en 1,6 h environ.

Cette étude a montré l’intérêt des traitements par Hautes Pressions pour extraire la C-ps à partir de la spiruline de façon rapide et efficace, tout en réduisant l’énergie consommée. En effet, les auteurs de cette étude ont également évalué l’énergie nécessaire pour extraire 90 % de la C-ps de la spiruline par traitement Hautes Pressions, et l’ont comparé à une technique d’extraction de type « congélation-décongélation ». Le résultat est sans équivoque : la dépense énergétique du traitement par Hautes Pression était près de 60 fois plus faible !

Source : Marianna Giannoglou, Varvara Andreou, Ioanna Thanou, Giorgos Markou, George Katsaros, High pressure assisted extraction of proteins from wet biomass of Arthrospira platensis (spirulina) – A kinetic approach, Innovative Food Science & Emerging Technologies, Volume 81, 2022, 103138, ISSN 1466-8564, https://doi.org/10.1016/j.ifset.2022.103138.

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