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FR3073525A1 - Procede d’extraction de carotenoides, composition et produits associes - Google Patents

Procede d’extraction de carotenoides, composition et produits associes Download PDF

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FR3073525A1
FR3073525A1 FR1771203A FR1771203A FR3073525A1 FR 3073525 A1 FR3073525 A1 FR 3073525A1 FR 1771203 A FR1771203 A FR 1771203A FR 1771203 A FR1771203 A FR 1771203A FR 3073525 A1 FR3073525 A1 FR 3073525A1
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FR
France
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carotenoids
diol
propane
cells
mass
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FR1771203A
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English (en)
Inventor
Ruxandra Toderasc
Hajer Artigue
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Algobiotech
Original Assignee
Algobiotech
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Publication date
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Abstract

La présente invention concerne un procédé d'extraction de caroténoïdes à partir de cellules, éventuellement lysées, selon lequel on lyse lesdites cellules si elles ne sont pas déjà lysées et on extrait les caroténoïdes contenus dans lesdites cellules lysées. De manière caractéristique, selon l'invention, on extrait lesdits caroténoïdes par mise en contact desdites cellules lysées avec un solvant comprenant du propanediol, notamment dans un solvant comprenant du propane-1,3-diol, éventuellement sous agitation, et en ce que l'on récupère lesdits caroténoïdes en solution dans le surnageant ainsi formé.

Description

PROCEDE D’EXTRACTION DE CAROTENOIDES, COMPOSITION ET PRODUITS ASSOCIES
La présente invention concerne un procédé d’extraction de caroténoïdes à partir de cellules, ainsi qu’une composition pouvant être obtenue par ledit procédé et des produits contenant ladite composition.
Les caroténoïdes sont des pigments naturels présents chez de nombreux organismes vivants. Ils sont présents dans les légumes et les fruits verts et jaunes tels que les carottes, les agrumes, le brocoli et les épinards, mais aussi chez les algues, dans de nombreux champignons, dans les microalgues et les cyanobactéries. Les caroténoïdes regroupent deux familles, les carotènes et les xanthophylles. Les principaux caroténoïdes étudiés sont l'astaxanthine, le lycopène, le beta-carotène, la lutéine et la zéaxanthine. Ils sont utilisés en agroalimentaire pour leurs propriétés colorantes, en cosmétique pour leurs propriétés antioxydantes et aussi dans l’industrie de santé. En effet, le bétacarotène est un précurseur de la provitamine A et est utilisé dans des applications pharmaceutiques. Par ailleurs, son apport dans l’alimentation est essentiel puisqu’il ne peut pas être synthétisé par l’organisme chez l’homme.
Actuellement, les caroténoïdes présents sur le marché sont souvent d’origine synthétique et leur synthèse fait appel à des procédés complexes. Une plus faible proportion de caroténoïdes peut être obtenue par extraction à partir d’une source naturelle. Néanmoins, les procédés d’extraction des caroténoïdes restent délicats à mettre en œuvre à l’échelle industrielle, du fait de la sensibilité thermique des caroténoïdes.
Aujourd'hui, les caroténoïdes, en particulier le bêta-carotène, sont extraits principalement des microalgues halotolérantes cultivées en masse du genre Dunaliella. Les microalgues sont des microorganismes autotrophes, capables d'utiliser le rayonnement solaire comme source d'énergie et le CO2 inorganique comme source de carbone. Les microalgues sont une source riche en caroténoïdes et de ce fait présentent un haut potentiel pour la production industrielle des caroténoïdes.
Le brevet EP 0 693 133 B1 décrit un procédé d’extraction de caroténoïdes et plus particulièrement d’astaxanthine à partir d’une culture de microalgues, à l’aide d’un solvant organique choisi parmi l’acétone ou le dichlorométhane, la culture de microalgues étant de préférence une culture d’Haemotococcus pluvialis.
La demande de brevet EP 1 361 280 A1 décrit un procédé d’extraction de caroténoïdes à partir d’une source naturelle, de préférence à partir de l’algue Dunaliella Salina, à l’aide d’une phase organique constitué par un dodécane (C12H26) ou un hexadécane (C16H34).
La demande de brevet US 4 680 314 A1 décrit un procédé d’extraction de carotènes à partir d’algues, plus particulièrement du genre Dunaliella Salina, à l’aide d’une huile végétale choisie parmi l’huile de maïs, l’huile de carthame, l’huile d’arachide ou encore l’huile de coco.
Les procédés d’extraction décrits dans l’art antérieur sont des procédés basés sur l’utilisation des solvants chimiques. La demande de brevet US 4 680 314 A1 décrit l’utilisation d’huile végétale mais le procédé comprend également l’utilisation de produits chimiques et une étape de chauffage, connue pour dégrader les caroténoïdes.
Un problème technique que cherche à résoudre l’invention est de fournir un procédé d’extraction des caroténoïdes qui ne comprend pas d’étape de chauffage susceptible de dégrader les caroténoïdes.
Un autre problème technique que cherche à résoudre l’invention est de proposer un procédé d’extraction des caroténoïdes qui fournit une composition contenant des caroténoïdes, utilisable directement dans les domaines agroalimentaires et cosmétiques, du fait qu’elle respecte la règlementation de ces deux domaines, en termes de solvant autorisé notamment.
Un autre problème technique que cherche à résoudre l’invention est de proposer un procédé d’extraction des caroténoïdes qui soit respectueux de l’environnement.
Afin de résoudre au moins un des problèmes techniques précités, la présente invention propose un procédé d’extraction de caroténoïdes à partir de cellules, éventuellement lysées, selon lequel on lyse lesdites cellules si elles ne sont pas déjà lysées et on extrait les caroténoïdes contenus dans lesdites cellules lysées. De manière caractéristique, on extrait lesdits caroténoïdes par mise en contact desdites cellules lysées avec un solvant comprenant du propanediol, notamment dans un solvant comprenant du propane-1,3-diol, éventuellement sous agitation, et l’on récupère lesdits caroténoïdes en solution dans le surnageant ainsi formé.
Avantageusement, le procédé comprend une étape de lyse des cellules. Il est préférable de lyser les cellules, c’est-à-dire rompre leur membrane externe peu de temps avant l’extraction des caroténoïdes. Cela évite toute dégradation et notamment oxydation du contenu des cellules.
Lorsque le procédé de l’invention comporte une étape de lyse des cellules, cette étape peut être réalisée par tout moyen connu de l’homme du métier, qu’il soit mécanique, chimique ou enzymatique. Avantageusement, la lyse des cellules de la biomasse est réalisée par l’ajout d’une solution de chlorure de calcium (CaCb) dans de l’eau. Cette solution aqueuse de chlorure de calcium peut avoir une concentration de 10g/L.
Selon l’invention, le solvant n’est pas limité. Selon un mode de mise en œuvre du procédé de l’invention, le solvant est choisi parmi les compositions notamment aqueuses comprenant au moins 10% en masse de propanediol, en particulier au moins 10% en masse de propane-1,3-diol, les compositions comprenant entre 10% et 99,8% en masse de propanediol et notamment de propane-1,3-diol, les compositions comprenant entre 50% et 99% en masse de propanediol et notamment de propane-1,3-diol, les compositions comprenant 50% en masse de propanediol, notamment de propane-1,3-diol, 60% en masse de propanediol et notamment de propane-1,3-diol, 70% en masse de propanediol, notamment de propane-1,3-diol, en particulier 80% en masse de propanediol, notamment 80% en masse de propane-1,3-diol, ou 90% en masse de propanediol, notamment 90% en masse de propane-1,3-diol et les solutions comprenant au moins 99% en masse de propanediol et notamment au moins 99% en masse de propane-1,3-diol ou 99,8% et en particulier les compositions aqueuses comprenant au moins 99% en masse de propanediol et notamment les compositions aqueuses comprenant au moins 99% en masse de propane-1,3diol.
Avantageusement, on choisira un solvant dont les composants sont miscibles de manière à obtenir un mélange mono phasique. Avantageusement, on choisit des solvants composés d’eau et de propane-1,3-diol. Les caroténoïdes extraits avec ces solvants sont directement utilisables en cosmétique ou en agroalimentaire, notamment. Avantageusement, on utilise un mélange d’eau et de propane-1,3-diol et contenant 99,8% en masse de propane-1,3-diol. Un tel solvant s’est avéré être un bon solvant d’extraction.
Selon un mode de mise en œuvre particulièrement avantageux, qui peut être combiné avec l’un quelconque des modes de mise en œuvre précités, le solvant est une solution d’eau et de propanediol, notamment d’eau et de propane-
1.3- diol. Le solvant est de préférence une solution d’eau dans du propane-1,3diol et qui contient au moins 99% de propane-1,3-diol.
Le propane-1,3-diol est un composé qui peut être obtenu selon un procédé de fermentation respectueux de l’environnement tel que notamment celui décrit dans le document W02004101437 (A2). L’utilisation d’une solution de propane-
1.3- diol qui peut être obtenue selon le procédé précité permet de rendre le procédé de l’invention particulièrement respectueux de l’environnement tant du point de vue de la consommation énergétique que de l’utilisation de solvants.
Selon un mode de mise en œuvre qui peut être combiné à l’un quelconque des modes de mise en œuvre précités, on lave notamment à l’eau les cellules lysées puis on centrifuge la suspension obtenue et l’on extrait lesdits caroténoïdes à l’aide dudit solvant à partir du culot obtenu après lavage et centrifugation de ladite suspension. Ce lavage permet de solubiliser des composés autres que les caroténoïdes ; on augmente ainsi la pureté de l’extrait de caroténoïdes obtenu selon l’invention en éliminant par lavage les composés solubles dans l’eau.
Le lavage se fait avantageusement avec un volume de liquide de lavage égal au volume des cellules lysées ou égal au volume de la suspension formée par les cellules lysées lorsque celles-ci ont été lysées à l’aide d’une solution.
Selon un mode de mise en œuvre qui peut être combiné à l’un quelconque des modes de mise en œuvre précités, préalablement à ladite extraction desdits caroténoïdes, on extrait les phycobiliprotéines desdites cellules lysées. La méthode d’extraction n’est pas limitée selon l’invention. On augmente ainsi la pureté de la solution de caroténoïdes obtenue selon le procédé de l’invention en éliminant les phycobiliprotéines qui sont au moins partiellement extraites en même temps que les caroténoïdes, en particulier lorsque le solvant est un mélange aqueux de propanediol.
Un mérite de la Demanderesse est donc d’avoir mis en évidence qu’il est possible d’extraire des caroténoïdes à partir d’une biomasse ayant déjà été utilisée pour l’extraction des phycobiliprotéines. Le déchet du procédé d’extraction des phycobiliprotéines devient la matière première du procédé d’extraction des caroténoïdes selon l’invention. Selon un mode de mise en œuvre particulier et particulièrement avantageux qui peut être combiné à l’un quelconque des modes de mise en œuvre précités, le procédé de l’invention comprend, en outre, une étape de stabilisation desdits caroténoïdes, notamment par ajout d’acide ascorbique, ladite stabilisation ayant lieu simultanément à l’ajout dudit solvant ou après l’ajout dudit solvant. De manière avantageuse on utilise l’acide ascorbique pour la stabilisation. C’est le mérite de la Demanderesse que d’avoir constaté que l’ajout d’acide ascorbique permet de ralentir et de limiter la dégradation des caroténoïdes dans le temps. L’acide ascorbique est un acide organique ayant des propriétés antioxydantes. Il est largement utilisé dans l’industrie agroalimentaire (E300) comme additif alimentaire pour ses propriétés antioxydantes. Il empêche l’oxydation des aliments et la prolifération de microorganismes. Selon l’invention, l’acide ascorbique peut être utilisé dans une quantité telle que sa concentration dans la solution de caroténoïdes obtenue par extraction selon le procédé de l’invention ou dans la solution avant extraction selon le procédé de l’invention soit de 10g/L à 500g/L, de préférence entre 10Og/L à 500g/L. L’acide ascorbique peut être utilisé dans la composition selon l’invention ou dans le mélange avant extraction de manière à ce que sa concentration dans l’une ou l’autre de ces compositions soit de 10Og/L, ou 150g/L ou 200g/L ou 250g/L ou 300g/L ou 350g/L ou 400g/L ou 450g/L ou 500g/L. De préférence, l’acide ascorbique est utilisé à une concentration de 100g/L ou 125g/L ou 150g/L ou 175g/L ou 200g/L dans la composition de l’invention. L’ajout d’acide ascorbique est réalisé simultanément ou non à l’étape de solubilisation des caroténoïdes ; l’acide ascorbique est avantageusement mélangé au solvant comprenant du propane-1,3-diol dans les proportions de 5g d’acide ascorbique pour 40mL de solvant. Bien que l’acide ascorbique puisse être synthétisé chimiquement, ledit procédé sera avantageusement mis en œuvre avec un acide ascorbique issu d’une source naturelle (Cooper).
Selon le procédé de l’invention, le type de cellule n’est pas limité. Ces cellules qui sont d’origine végétale ou issue d’une culture microalgues, peuvent être vivantes, mortes mais hydratées, déshydratées ou lyophilisées. Elles ont éventuellement subi avant l’extraction desdits caroténoïdes, une extraction des phycobiliprotéines. Avantageusement, on choisira soit des cellules vivantes soit des cellules déshydratées. Ces dernières se conservent, se transportent facilement et permettent un bon rendement en caroténoïdes extraits.
Les cellules forment une biomasse qui correspond à la masse totale de matière organique des cellules lysées ou non. Cette biomasse peut être fraîche ou déshydratée. Lorsque la biomasse est déshydratée, elle se présente par exemple sous forme de poudre ou de paillettes. La biomasse peut être d’origine végétale ou issue d’une culture de microalgues. Avantageusement, la biomasse selon l’invention est une biomasse issue d’une culture de microalgues. Dans un mode de réalisation particulier, la biomasse est une biomasse végétale ou une biomasse de microalgues eucaryotes ou procaryotes. La biomasse choisie est de préférence, caractérisée par une teneur en caroténoïdes au moins égale à au moins un milligramme (1) par gramme de biomasse, soit cent milligrammes (100mg) pour cent grammes (100g) de biomasse. La biomasse végétale peut être choisie parmi une biomasse formée ou essentiellement formée de cellules de patate douce, de carotte, de pissenlit, de persil, d’épinards, de cerfeuil, d’abricots, de mâche, de mangue, de brocoli, de fenouil ou encore de ciboulette. Cette liste n’est pas exhaustive. Dans un mode préféré de réalisation, la biomasse est une biomasse de microalgues. La microalgue peut être procaryote et est alors une biomasse de cyanobactéries. La microalgue peut également être eucaryote et est alors choisie parmi les chlorophycées, les chrysophycées, les coccolithophyceae, les diatomées, les euglénophycées, les rhodophycées ou encore les trebouxiophyceae comme les chlorelles.
La biomasse est obtenue après culture des microalgues dans des conditions appropriées et concentration. Lorsque la biomasse est une biomasse de microalgues procaryotes, la biomasse est obtenue après culture, par exemple dans des bassins ouverts ou couverts ou dans tout autre système de production connu de l’homme du métier, comme par exemple, les photo bioréacteurs. Les cellules peuvent être choisies parmi les cellules végétales, les cellules de microalgues eucaryotes ou procaryotes, les cellules de cyanobactéries, notamment du genre Arthrospira, plus particulièrement d’Arthrospira platensis, et les cellules d’algues vertes halophiles, notamment de l’espèce Dunaliella salina et les mélanges de ces types de cellules. On choisira avantageusement les cellules de cyanobactéries du genre Arthrospira, plus particulièrement d’Arthrospira platensis, et les cellules d’algues vertes l’espèce Dunaliella salina qui sont particulièrement riches en caroténoïdes. Dunaliella salina est une algue verte particulièrement riche en astaxanthine, un pigment de la famille des xanthophiles, compris dans les caroténoïdes.
Le procédé de l’invention permet d’extraire tous les caroténoïdes. Il s’avère particulièrement efficace pour extraire le béta-carotène, l’astaxanthine et la lutéine.
La présente invention concerne également une composition qui peut être obtenue notamment selon le procédé de l’invention. Cette composition comprend des caroténoïdes, notamment du béta-carotène, de l’astaxanthine et de la lutéine, du propanediol, notamment du propane-1,3-diol et éventuellement de l’acide ascorbique. Avantageusement, la composition contient également de l’eau et plus avantageusement encore, elle contient à titre de solvant du propane-
1,3-diol et de l’eau, la rendant ainsi directement utilisable dans certains domaines. Selon un mode de réalisation particulier, la composition contient majoritairement ou essentiellement en tant que caroténoïdes du béta-carotène, de l’astaxanthine et de la lutéine. De manière avantageuse la composition contient en tant que propanediol uniquement du propane-1,3-diol. Le propane8
1,3-diol est un résidu du procédé de l’invention, qui avantageusement n’est pas éliminé puisqu’il constitue un ingrédient utilisé dans la formulation des compositions pharmaceutiques, cosmétiques et agroalimentaires. Avantageusement, la composition de caroténoïdes contient moins de 3,9g/L de phycobiliprotéines. Selon un mode de réalisation, la concentration en caroténoïdes de la composition de l’invention est sensiblement égale ou supérieure à 8pg/ml_ et sensiblement égale ou inférieure à 30pg/ml_ et notamment sensiblement égal à 25pg/ml_. Ces valeurs s’appliquent également lorsque la composition ne contient en tant que caroténoïdes que du bétacarotène, de l’astaxanthine et de la lutéine.
Lorsque la composition contient de l’acide ascorbique, la concentration de l’acide ascorbique est avantageusement sensiblement égale ou supérieure à 100 mg/L et sensiblement inférieure à 150mg/L et notamment sensiblement égale à 125mg/L.
La présente invention concerne également un produit choisi parmi les produits cosmétiques, les compositions pharmaceutiques, les compositions alimentaires, notamment les compléments alimentaires ; de manière caractéristique, selon l’invention, ce produit comprend la composition de l’invention, notamment en tant qu’excipient, additif ou colorant.
La présente invention concerne également un colorant, notamment alimentaire, un additif et un excipient qui comprennent tous la composition de l’invention.
Dans un autre mode de réalisation, la composition de caroténoïdes selon l’invention est utilisée dans la composition des médicaments ou comme excipients.
Dans un autre mode de réalisation particulier, la composition de caroténoïdes est utilisée dans des compositions cosmétiques. Les caroténoïdes sont utilisés dans le domaine de la cosmétique pour leurs propriétés antioxydante, photoprotectrice et en tant que précurseur de la provitamine A. L’avantage de la présente composition comprenant du propane-1,3-diol, réside dans le fait que l’utilisation de ladite composition permet de s’affranchir de l’ajout de tout autre additif de type humectant ou conservateur, du fait de la présence du propane9
1,3-diol. Un autre avantage de ladite composition est la possible substitution de tout humectant par ladite composition qui apporte outre l’effet humectant du propane-1,3-diol, l’effet des caroténoïdes.
Dans un mode de réalisation particulier, la composition de caroténoïdes selon l’invention est utilisée dans le domaine de l’agroalimentaire, de préférence comme complément alimentaire ou colorant, dans des boissons ou aliments. Ladite composition peut servir d’additif ayant pour but la coloration d’un aliment quel que soit sa forme, mais également un additif au pouvoir antioxydant. (Wilhelm Stahl et Helmut Sies, Antioxidant activity of carotenoids, Molecular Aspects of Medicine 24 (2003) 345-351). Dans ce cas, la composition selon l’invention présente l’avantage de ne contenir que des produits naturels dont l’utilisation est compatible avec les exigences règlementaires.
Un autre objet de l’invention concerne un produit cosmétique comprenant une composition selon l’invention.
La présente invention concerne également l’utilisation du proprane-1,3diol pour la solubilisation des caroténoïdes.
Définitions
Au sens de la présente invention, le terme « propanediol >> désigne le propane-1-1-diol, le propane-1,2-diol (forme R et S et leurs mélanges, notamment leur mélange racémique), le propane-1,3-diol, le propane-2,2-diol et les mélanges d’au moins deux de ces composés.
Au sens de la présente invention, le terme « propane-1,3-diol >>, lorsqu’il n’est pas utilisé en référence au solvant, désigne en particulier une solution contenant au moins 99% en masse de propane-1,3-diol dans de l’eau.
Au sens de la présente invention, on entend par « ingrédient >> toute substance qui entre dans la composition d'un produit cosmétique ou alimentaire ou d'un médicament. On entend par « additif », toute substance qui s’ajoute à un produit, conférant une ou plusieurs propriétés additionnelles ou améliorant une propriété dudit produit.
On entend par produit cosmétique, toute substance ou mélange de substances, destiné à être mis en contact avec les diverses parties superficielles du corps humain (épiderme, systèmes pileux et capillaire, ongles, lèvres et organes génitaux externes) ou avec les dents et les muqueuses buccales, en vue, exclusivement ou principalement, de les nettoyer, de les parfumer, d'en modifier l'aspect, de les protéger, de les maintenir en bon état ou de corriger les odeurs corporelles. Dans le cadre de la présente invention, le produit cosmétique est une crème, une lotion, une huile, un shampooing, un sérum.
La présente invention, ses caractéristiques et les divers avantages qu’elle procure apparaîtront mieux à la lecture qui suit des exemples présentés à titre d’exemple illustratifs et non limitatifs et qui font références aux figures annexées sur lesquels :
- la Fig. 1 montre la stabilité dans le temps de la composition de caroténoïdes obtenue par le procédé selon l’invention, en présence d’acide ascorbique (courbe avec les points en forme de carré) ou en l’absence d’acide ascorbique (courbe avec les points en forme de losange) ; et
- la Fig. 2 représente le profil chromatographique (chromatographie sur couche mince) de la composition de caroténoïdes obtenue dans l’exemple 1. La ligne 1 correspond à un dépôt de 2pL d’un standard de béta-caroténe (Sigma Aldrich) à 1mg/mL. Les lignes 2 à 4 correspondent à différents volumes (6pL, 10pL et 20pL) de la composition de caroténoïdes obtenue selon le procédé de l’invention
Exemples
Exemple 1 : Extraction de caroténoïdes à partir d’une biomasse d’Arthrospira platensis déshydratée
A partir de 13g d’algues déshydratées de l’espèce Arthrospira platensis, on réalise la lyse des cellules par choc osmotique en mélangeant les algues déshydratées à une solution de 400mL de CaCb à 10g/L (environ 30g de cellules par litre) sous agitation à température ambiante. L’agitation est mise en œuvre pendant 30 mn minimum et jusqu’à 2h maximum à température ambiante. Un volume de 5mL est prélevé de la solution de lyse obtenue précédemment et un volume équivalent d’eau y est ajouté. Un nouveau mélange est alors obtenu respectant le ratio 1:1. Une centrifugation à 4500 rpm pendant 15 minutes est réalisée. Le surnageant est supprimé. Le culot est conservé.
Le culot est ensuite remis en suspension à l’aide de 10mL de propane-1,3-diol (DuPont and Tate & Lyle Bio Products, Loudon, USA, la pureté étant égale à 99,8%) ce qui entraîne la solubilisation immédiate des caroténoïdes. Une seconde centrifugation à 4500 rpm pendant 15 mn est réalisée. Les caroténoïdes sont alors contenus dans le surnageant.
Une stabilisation par l’acide ascorbique peut être réalisée à l’étape de solubilisation en mélangeant l’acide ascorbique au propane-1,3-diol à raison de 125g/L d’acide ascorbique ou après l’étape de centrifugation dans les mêmes conditions de concentration.
La concentration de la solution de caroténoïdes totale est mesurée à l’aide d’un spectrophotomètre à la longueur d’onde de 450nm (Scott KJ. Détection and Measurement of Carotenoids by UV/VIS Spectrophotometry, in Current Protocols in Food Analytical Chemistry (2001) F2.2.1-F2.2.10).
Le rendement de caroténoïdes est égal ou supérieur à 1 mg et égal ou inférieur à 1,5mg par gramme d’algues déshydratées. La solution de propane-1,3-diol contenant les caroténoïdes présente donc une concentration en caroténoïdes sensiblement égale ou supérieure à 8pg/mL et sensiblement égale ou inférieure à 20pg/mL.
Exemple 2 : Extraction de caroténoïdes à partir d’une biomasse d’Arthrospira platensis à l’aide de 1-3-propanediol
La première étape consiste en l’extraction des phycobiliprotéines à partir de la biomasse.
Extraction des phycobiliprotéines :
On utilise une suspension de cellules d’Arthrospira platensis à une concentration égale à 32,5g/L.
On lyse les cellules par choc osmotique à l’aide d’une solution aqueuse de CaCk à 10g/L. Puis on réalise une centrifugation de 15 mn à 4500 rpm afin de séparer les différentes phases. Le surnageant, contenant les phycobiliprotéines est réservé.
Extraction des caroténoïdes :
Le culot obtenu est remis en suspension une première fois avec un volume de 10mL d’eau. Une nouvelle centrifugation à 4500 rpm pendant 15 mn est réalisée.
Le surnageant est supprimé et le culot est remis en suspension avec un volume de 10mL de propane-1,3-diol (DuPont and Tate & Lyle Bio Products, Loudon, USA, la pureté étant égale à 99,8%). Une nouvelle centrifugation est réalisée à 4500 rpm, pendant 15 mn. Les caroténoïdes sont alors contenus dans le surnageant.
Une stabilisation par l’acide ascorbique peut être réalisée à l’étape de solubilisation en mélangeant l’acide ascorbique au propane-1,3-diol à raison de 125g/L d’acide ascorbique ou après l’étape de centrifugation dans les mêmes conditions de concentration.
La concentration de la solution de caroténoïdes est mesurée à l’aide d’un spectrophotomètre à la longueur d’onde de 450nm. La concentration en caroténoïdes de la composition de propane-1,3-diol est donc sensiblement égale ou supérieure à 10pg/mL et sensiblement égale ou inférieure à 25pg/mL. Le rendement en caroténoïdes est sensiblement égal ou supérieure à 1mg et sensiblement égal ou inférieur à 1,5mg par gramme de biomasse.
Exemple 3 : Mesure de la stabilité des caroténoïdes par spectrophotométrie
3.1 : Préparation des échantillons
Les échantillons choisis lors de cette manipulation sont les suivants : solution selon l’exemple 1 sans ajout d’acide ascorbique, solution selon l’exemple 1 avec ajout d’acide ascorbique pendant l’extraction. Chaque échantillon est dilué au 10ème avant d’être déposé sur la microplaque.
3.2 : Mesure par spectrophotométrie de la stabilité des caroténoïdes
200pL de chaque échantillon préalablement dilué sont déposés sur une microplaque de 96 puits. Une lecture d’absorbance est alors réalisée à une longueur d’onde de 450nm, grâce à un appareil Clariostar (BMG Labtech). La concentration est alors déterminée grâce à méthode de quantification détaillée dans la littérature (Scott KJ. 2001).
C’ottAaroiénoïdestLg/mL) = x 1 q (mg/mL) X 1 000
3.3 : Analyse des résultats
Les résultats sont alors analysés et représentés sous forme de graphique en prenant comme référence les résultats obtenus le premier jour. Ils sont représentés sur la figure 1. Comme visible sur la Fig. 1, on constate qu’au bout de 7 jours, la concentration en caroténoïdes pour l’échantillon contenant de l’acide ascorbique ajouté lors de l’étape de solubilisation avec le propane-1,3-diol est de 60% alors qu’elle n’est que de 30% environ pour l’échantillon sans acide ascorbique. Au bout de 30 jours, la concentration en caroténoïdes est de 38% pour l’échantillon contenant de l’acide ascorbique et de 5% pour l’échantillon sans acide ascorbique.
On obtient les mêmes résultats si l’acide ascorbique est ajouté dans la même concentration après l’étape d’extraction.
Exemple 4 : Analyse des caroténoïdes par chromatographie sur couche mince
4.1 Préparation des échantillons
Pour chaque échantillon, on prélève 1,5ml_ de composition obtenue selon l’exemple 1 et on le mélange à 500pL de chloroforme dans un tube de microcentrifugation. L’ensemble est mélangé vigoureusement à la pipette. Les échantillons sont placés dans un bain-marie à 50°C pendant 10 mn puis placés à 4°C pendant 30 mn. Il se produit une séparation de phases, formant deux couches. La couche inférieure (fraction contenant le chloroforme) est prélevée avec précaution et déposée dans un nouveau tube de microcentrifugation.
4.2 Procédure de chromatographie sur couche mince
160 mL du solvant de la phase mobile sont versés dans la chambre de chromatographie, qui est ensuite fermée avec du film plastique et maintenue ainsi pendant 15mn. Le solvant de la phase mobile est une solution d’éther de pétrole, d’hexane ou d’acétone dans un ratio 2:1:1, soit 40mL de chaque composant.
Sur un support de chromatographie sur couche mince, de type gel de silice (10 cm x 10 cm), une ligne de dépôt est matérialisée. 2pL de chaque échantillon sont déposés en utilisant une micropipette capillaire et chaque dépôt est identifié. Un temps de séchage de 5 à 10 minutes est opéré avant de mettre la plaque de chromatographie en position verticale dans la chambre, de manière à ce que le solvant de la phase mobile touche le bas de la plaque de transfert. La plaque est séchée et le calcul du rapport frontal est réalisé en mesurant « distance parcourue par le soluté >> / « distance parcourue par le solvant >>. Les résultats sont montrés sur la figure 2. La ligne 1 correspond à un dépôt de 2pL d’un standard de caroténoïdes (Sigma Aldrich) à 1mg/ml_. Les lignes 2 à 4 correspondent à différents volumes (6pL, 10pL et 20pL) de la composition de caroténoïdes obtenue selon le procédé de l’invention. La bande I correspond au béta-carotène. La bande II correspond à l’astaxanthine. La bande III à la lutéine. Les différents caroténoïdes sont identifiés sur la base de la littérature suivante : 1) Mikami K and Hosokawa M, Biosynthetic Pathway and Health Benefits of Fucoxanthin, an Algae-Specific Xanthophyll in Brown Seaweeds. Int J Mol Sci. 2013 Jul; 14(7): 13763-13781 ; et 2) Nagaraj S et.al., Antiproliférative potential of astaxanthin-rich alga Haematococcus pluvialis Flotow on human hepatic cancer (HepG2) cell line. Biomed Prev Nutr. 2012 Jul-Sep;2(3):149-53;
La composition de caroténoïdes extraite selon le procédé de l’invention est composée notamment de béta-carotène, d’astaxanthine, et de lutéine. L’expérience de chromatographie sur couche mince présentée ici, n’est pas représentative de la concentration en caroténoïdes contenus dans la composition.
Exemple 5 : Extraction de caroténoïdes à partir d’une biomasse d’Arthrospira platensis à l’aide de différents solvants issus d’origine naturelle
Trois solvants d’origine naturelle ont été testés en substitution au propane-1,3diol suivant le procédé décrit à l’exemple 1. Les trois solvants ci-après sont connu pour leurs propriétés, notamment en tant qu’humectant dans les formulations cosmétiques et ont été choisi pour leur compatibilité avec la réglementation de ce domaine. Le premier solvant d’origine végétale est le Coco-caprylate (AMI CHIMIE). Le second solvant d’origine végétale est le Caprylic/Capric triglycéride (AMI CHIMIE). Le troisième d’origine naturelle est l’acide lactique (AMI CHIMIE). Aucun de ces trois solvants n’a permis d’extraire des caroténoïdes. Avec le Cococaprylate et le Caprylic/Capric triglycéride, le surnageant obtenu après la dernière centrifugation est transparent. Avec l’acide lactique, le surnageant obtenu après la dernière centrifugation est vert, contenant notamment de la chlorophylle, l’extraction à l’aide d’un solvant comprenant propan-1,3-diol donnant quant à elle, un surnageant orange.
Deux autres solvants d’origine naturelle ont été testés en substitution au propane-
1,3-diol, en suivant le procédé selon l’exemple 2.
Le premier solvant d’origine végétale est du glycérol (COOPER) et le second de l’huile de tournesol. Ces deux solvants ont également été choisi pour leur propriétés dans les formulations cosmétiques, en tant qu’humectant ou émollient. Aucun de ces deux solvants n’a permis d’extraire des caroténoïdes. Dans un cas, 5 le surnageant obtenu après la dernière centrifugation est transparent et dans l’autre, il est vert. Il a donc été impossible d’extraire par solubilisation, des caroténoïdes avec ces solvants.

Claims (11)

1. Procédé d’extraction de caroténoïdes à partir de cellules, éventuellement lysées, selon lequel on lyse lesdites cellules si elles ne sont pas déjà lysées et on extrait les caroténoïdes contenus dans lesdites cellules lysées, caractérisé en ce que l’on extrait lesdits caroténoïdes par mise en contact desdites cellules lysées avec un solvant comprenant du propanediol, notamment dans un solvant comprenant du propane-1,3-diol, éventuellement sous agitation, et en ce que l’on récupère lesdits caroténoïdes en solution dans le surnageant ainsi formé.
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit solvant est choisi parmi les compositions, notamment aqueuses, comprenant :
- au moins 10% en masse de propanediol, en particulier au moins 10% en masse de propane-1,3-diol, ou
- entre 10% et 99,8% en masse de propanediol et notamment de propane-
1,3-diol, ou
- entre 50% et 99% en masse de propanediol et notamment de propane-
1,3-diol, ou
- 50% en masse de propanediol, notamment de propane-1,3-diol, ou
- 60% en masse de propanediol et notamment de propane-1,3-diol, ou
- 70% en masse de propanediol, notamment de propane-1,3-diol, ou
- 80% en masse de propanediol, notamment 80% en masse de propane-
1.3- diol, ou
- 90% en masse de propanediol, notamment 90% en masse de propane-
1.3- diol ou
- au moins 99% en masse de propanediol et notamment au moins 99% en masse de propane-1,3-diol ou 99,8% en masse de propanediol et notamment au mois 99,8% de propane-1,3-diol.
3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu’on lave notamment à l’eau les cellules lysées puis on centrifuge la suspension obtenue et en ce que l’on extrait lesdits caroténoïdes à l’aide dudit solvant à partir du culot obtenu après lavage et centrifugation de ladite suspension.
4. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que préalablement à ladite extraction desdits caroténoïdes, on extrait les phycobiliprotéines desdites cellules lysées.
5. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’il comprend en outre, une étape de stabilisation desdits caroténoïdes, notamment par ajout d’acide ascorbique, ladite stabilisation ayant lieu simultanément à l’ajout dudit solvant ou après l’ajout dudit solvant
6. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que lesdites cellules sont vivantes, déshydratées ou lyophilisées et en ce qu’elles ont éventuellement subi avant l’extraction desdits caroténoïdes, une extraction des phycobiliprotéines.
7. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que lesdites cellules sont choisies parmi les cellules végétales, notamment les cellules de patate douce, de carotte, de pissenlit, de persil, d’épinards, de cerfeuil, d’abricots, de mâche, de mangue, de fenouil de brocoli ou encore de ciboulette, les cellules de microalgues eucaryotes ou procaryotes, les cellules de cyanobactéries, notamment du genre ArthrOspira, plus particulièrement d’Arthrospira platensis, et les cellules d’algues vertes halophiles, notamment de l’espèce Dunaliella satina elles mélanges d’au moins deux de ces types de cellules.
8. Composition de caroténoïdes susceptible d’être obtenue par le procédé selon l’une des revendications 1 à 7, caractérisée en ce qu’elle comprend des caroténoïdes, notamment du béta-carotène, de l’astaxanthine, et de la lutéine, du propanediol, notamment du propane-1,3-diol et éventuellement de l’acide ascorbique.
9. Composition de caroténoïdes selon la revendication 8, caractérisée en ce qu’elle contient moins de 3,9g/L de phycobiliprotéines.
10. Composition selon l’une des revendications 8 ou 9, caractérisée en ce qu’elle contient une concentration en caroténoïdes, notamment en bétacarotène, astaxanthine et lutéine, sensiblement égale ou supérieure à 8pg/mL et sensiblement égale ou inférieure à 30pg/mL et notamment sensiblement égale à 25pg/mL et en ce que lorsque ladite composition contient de l’acide ascorbique, sa concentration en acide ascorbique est sensiblement égale ou supérieure à 100 mg/L et sensiblement inférieure à 150mg/l et notamment sensiblement égaie à 125mg/L.
11. Produit choisi parmi les produits cosmétiques, les compositions
5 pharmaceutiques, les compositions alimentaires, notamment les compléments alimentaires, caractérisé en ce qu’il contient la composition selon l’une quelconque des revendications 8 à 10, notamment en tant qu’excipient, additif ou colorant.
FIGURES
CONCENTRATION EN
CAROTÉNOÏDES EN % 100-000
80,000
60,000
40,000
20,000
0,000
10 20 30
DURÉE EN JOURS
Figure 1
Figure 2
RÉPUBLIQUE FRANÇAISE irai — I INSTITUT NATIONAL
DE LA PROPRIÉTÉ
INDUSTRIELLE
RAPPORT DE RECHERCHE PRÉLIMINAIRE établi sur la base des dernières revendications déposées avant le commencement de la recherche
N° d'enregistrement national
FA 850799
FR 1771203
EPO FORM 1503 12.99 (P04C14)
DOCUMENTS CONSIDÉRÉS COMME PERTINENTS Revend ication(s) concernée(s) Classement attribué à l'invention par ΙΊΝΡΙ Catégorie Citation du document avec indication, en cas de besoin, des parties pertinentes XX X W0 2004/043163 A2 (WATER SOLUTIONS INC [US]) 27 mai 2004 (2004-05-27) * abrégé * * alinéas [0002], [0006], [0008], [0028], [0029], [0046] * * revendications 1-3 * W0 2016/162703 Al (NATUREX [FR]; UNIV D'AVIGNON ET DES PAYS DE VAUCLUSE [FR]) 13 octobre 2016 (2016-10-13) * abrégé * * page 7, ligne 1 - ligne 12 * * page 8, ligne 29 - ligne 36 * * page 9, ligne 21 - ligne 37 * * revendications 1-3, 8, 10, 13 * CN 104 622 713 A (EVANS BIOSCIENCES CO LTD S) 20 mai 2015 (2015-05-20) * abrégé * * page 3, alinéa 3 * * page 5, alinéa 3 * * page 7, alinéa 1-3 * * page 11, alinéas 1, 4 * * page 12, alinéas 1, 4 * * page 13, alinéas 1, 4, 6 * * revendications 1, 4, 5 * 1-11 1-11 8-11 C12N1/12 B01D11/04 C07C403/00 Α61Κ36/Θ2 A61K47/06 Α61Κ8/3Θ A23L29/00 A23L33/10 Α61Κ31/Θ15 DOMAINES TECHNIQUES RECHERCHÉS (IPC) B01D Date d'achèvement de la recherche Examinateur 19 juin 2018 Chavanne, Franz CATÉGORIE DES DOCUMENTS CITÉS T : théorie ou principe à la base de l'invention E : document de brevet bénéficiant d'une date antérieure X : particulièrement pertinent à lui seul à la date de dépôt et qui n'a été publié qu'à cette date Y : particulièrement pertinent en combinaison avec un de dépôt ou qu'à une date postérieure. autre document de la même catégorie D ; cité dans la demande A : arrière-plan technologique L : cité pour d'autres raisons O : divulaation non-écrite P : document intercalaire & : membre de la même famille, document correspondant
ANNEXE AU RAPPORT DE RECHERCHE PRÉLIMINAIRE
RELATIF A LA DEMANDE DE BREVET FRANÇAIS NO. FR 1771203 FA 850799
La présente annexe indique les membres de la famille de brevets relatifs aux documents brevets cités dans le rapport de recherche préliminaire visé ci-dessus.
Les dits membres sont contenus au fichier informatique de l'Office européen des brevets à la date du 19- Ou-2018
Les renseignements fournis sont donnés à titre indicatif et n'engagent pas la responsabilité de l'Office européen des brevets, ni de l'Administration française
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