Etude de l’extrusion couplée à l’hydrolyse enzymatique pour l’extraction des composés hydrosolubles de l’algue rouge ‘’Gracilaria gracilis’’

Extrusion coupled with enzymatic hydrolysis for the extraction of hydrosoluble compounds of the red algae ‘’Gracilaria gracilis’’

• Auteur / Autrice : Hengsim Phuong
• Direction : Abdellah Arhaliass, Mith Hasika
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences de l'ingénieur
• Date : Soutenance le 13/07/2022
• Etablissement(s) : Nantes Université
• Ecole(s) doctorale(s) : Sciences de l'ingénierie et des systèmes (Nantes Université)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de Génie des procédés (Nantes)
• Jury : Président / Présidente : Thomas Vallée
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Karim Allaf, Laurent Vandanjon
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Manuel Dornier, Nathalie Bourgougnon

Mots clés

Mots clés contrôlés

Biomolécules actives

Extrusion

Gracilaria gracilis

Mots clés libres

Algues rouges

Cocktail d'enzymes

Bioraffinage algale

Enzymatic hydrolysis

Gracilaria gracilis

Hydrosoluble compounds

Résumé

L'algue rouge G.gracilis présente une teneur élevée en polysaccharides, protéines et autres composés bioactifs. L'extraction assistée par enzymes est une méthode de bioraffinage alternative aux procédés chimiques et mécaniques. La déstabilisation des membranes par l'activité enzymatique est connue pour libérer les composés confinés et inaccessibles, permettant ainsi d’améliorer les rendements d’extraction par rapport á des conditions modérées. L’extraction par hydrolyse enzymatique (Batch) et l’extrusion enzymatique (EE), ont été étudiées pour la libération des composés hydrosolubles de G.gracilis, notamment les protéines, les sucres et les R-phycoérythrines. Les résultats en Batch ont montré que le cocktail d'enzymes (mélange de cellulase et protéase) fonctionnait mieux sur la biomasse lyophilisée alors qu’une seule enzyme fonctionne mieux sur la biomasse fraîche et les rendements étaient plus élevés avec celle-ci. En fonction de l’état de la biomasse, différentes enzymes peuvent être utilisées et cela impact les rendements d'extraction. En outre, les résultats de l’EE avec la biomasse fraîche sont prometteurs. Les facteurs étudiés (débit d’alimentation, concentration d’enzyme et vitesse de la vis) affectent la libération des composés hydrosolubles. Le débit d’alimentation et la concentration d’enzyme sont les paramètres ayant le plus d’impact. Les rendements de l’EE suivis d’une macération rapide sont plus élevés comme les rendements en Batch. Ces techniques sont prometteuses pour le bioraffinage algale.

Red algae G.gracilis presents high content of polysaccharides, proteins, and others bioactive compounds. Enzyme-assisted extraction has become an attractive alternative method compared to chemical and mechanical processes in respect to algae biorefinery. The disruption of tissue from enzyme activity is known to release more confined and inaccessible compounds, allowing more yields compared to moderate extraction conditions. The extraction with enzymatic hydrolysis (Batch) and extrusion enzymatic (EE), were investigated for the release of hydrosoluble compounds from G.gracilis, mainly protein, sugar, and R-phycoeythrin. Results from hydrolysis enzymatic showed that freeze-dried biomass worked better with enzyme cocktail (mixture of cellulase and protease) while fresh biomass was more compatible with single enzyme depending on the target components. The recovery yields induced from fresh biomass were higher compared to dried biomass. The different of biomass status did required different enzyme type and affect the extraction yields. Furthermore, EE with fresh biomass gave promising results. The release of soluble contents depended on studied variables: sample flow rate, enzyme concentration, and screw speed while sample flow rate and enzyme concentration were the most significant variable. EE extraction followed by rapid maceration induced higher extraction yields similar to Batch extraction. Thus, wet extraction and EE could regard as promising approaches for an up-scaling algae biorefinery.