Optimisation du procédé d’hydrolyse enzymatique appliqué à l’extraction du pigment rouge, la R-phycoérythrine à partir de Mastocarpus stellatus et Gracilaria gracilis

Optimization of the enzymatic hydrolysis process applied to the extraction of the red pigment, R-phycoerythrin from Mastocarpus stellatus and Gracilaria gracilis

• Auteur / Autrice : Huu Phuoc Trang Nguyen
• Direction : Joël Fleurence, Justine Dumay, Michèle Morançais
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biotechnologies agroalimentaires, sciences de l'aliment
• Date : Soutenance le 27/06/2017
• Etablissement(s) : Nantes
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Végétal-Environnement-Nutrition-Agro-Alimentaire-Mer (Angers)
• Partenaire(s) de recherche : COMUE : Université Bretagne Loire (2016-2019)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut Des Substances et Organismes de la Mer (Nantes)
• Jury : Président / Présidente : Thierry Maugard
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Thierry Maugard, Fabienne Guérard

Mots clés

Mots clés contrôlés

Chromatographie

Hydrolyse

Rhodophycophytes

Mots clés libres

R-phycoérythrine

Résumé

Mastocarpus stellatus et Gracilaria gracilis sont des algues rouges présentes à la fois sur les côtes atlantiques françaises et vietnamiennes. Elles constituent une biomasse disponible et valorisable au travers de leur pigment la R-PE. L’objectif de ce travail est d’une part d’acquérir des connaissances sur la composition biochimique de ces macroalgues et d’autre part d’optimiser les paramètres d’extraction de la R-PE à partir de ces deux modèles d’étude. Ainsi, deux méthodes d’extraction ont été mises en œuvre: la macération classique (eau, tampon) et l’extraction assistée par enzyme (cellulase, xylanase, B-glucanase). Le prétraitement de l’algue a aussi été étudié. Les meilleurs rendements d’extraction de la R-PE ont été obtenus à partir des algues lyophilisées et cryobroyées en mettant en œuvre le génie enzymatique. L’utilisation des plans d’expérience utilisant la méthodologie des surfaces de réponse ont permis d’optimiser les conditions d’hydrolyse (température, pH, rapport E/S). L’enzyme ainsi que les conditions d’hydrolyse différent selon l’espèce. Parallèlement, un protocole de purification par chromatographie échangeuse d’anions a permis d’obtenir un pigment concentré et purifié (IP = 3,25) à partir d’un extrait de Gracilaria gracilis.

Mastocarpus stellatus and Gracilaria gracilis are endemic red seaweeds commonly funded in French Atlantic and the coast of Vietnam. They represent an available and usable biomass through the extraction of their original proteinic pigment R-Phycoerythrin. The purpose of this work was to increase the scientific knowledge on the biochemical characterization of these two species on one side. On the other side, this work dealt with the optimization of the extraction parameters of the R-PE. Hence, two extraction procedures have been compared: conventional maceration (with investigation of extracting solution) and enzymatic-assisted extraction (cellulase, xylanase, B-glucanase). Algal prior treatment has also been studied. Highest R-PE extraction yields have been obtained when enzymatic-assisted extraction had been employed on cryo-ground seaweeds. The use of response surface methodology analysis allowed to improve simultaneously the hydrolysis conditions (temperature, pH, E/S ratio) and the purity and extraction yields of R-PE. Finally, a one-step chromatographic method by anion-exchange chromatography had been developed to obtain a concentrated and purified (PI = 3.25) pigment from Gracilaria gracilis.