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FR3151332A1 - Extrait aqueux rouge de Tetraselmis et ses utilisations - Google Patents

Extrait aqueux rouge de Tetraselmis et ses utilisations Download PDF

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FR3151332A1
FR3151332A1 FR2307711A FR2307711A FR3151332A1 FR 3151332 A1 FR3151332 A1 FR 3151332A1 FR 2307711 A FR2307711 A FR 2307711A FR 2307711 A FR2307711 A FR 2307711A FR 3151332 A1 FR3151332 A1 FR 3151332A1
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FR
France
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tetraselmis
extract according
aqueous extract
rubens
red
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Pending
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FR2307711A
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English (en)
Inventor
Elodie Nicolau
Corinne Sinquin
Thierry JAUFFRAIS
Noémie COULOMBIER
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Adecal Technopole
Institut Francais de Recherche pour lExploitation de la Mer (IFREMER)
Original Assignee
Adecal Technopole
Institut Francais de Recherche pour lExploitation de la Mer (IFREMER)
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Publication date
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Priority to PCT/EP2024/070366 priority patent/WO2025017114A1/fr
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Pending legal-status Critical Current

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Abstract

La présente invention concerne un extrait aqueux rouge obtenu à partir d’une algue verte appartenant au genre Tetraselmis, une composition le comprenant, et ses utilisations, en particulier comme colorant.

Description

Extrait aqueux rouge deTetraselmiset ses utilisations
L’invention concerne un extrait aqueux rouge obtenu à partir d’une algue verte appartenant au genreTetraselmis, une composition le comprenant, et ses utilisations, en particulier comme colorant.
Etat de l’art
Dans nos sociétés actuelles, l’utilisation des colorants est fortement répandue étant donné la forte appétence des consommateurs pour les couleurs et par conséquent pour les produits colorés. Par exemple, les colorants à usage alimentaire, majoritairement utilisés comme additif alimentaire, permettent de renforcer l’attractivité des produits alimentaires, afin de redonner ou renforcer la couleur de certains aliments. Dans l’industrie textile, l’utilisation des colorants, majoritairement synthétiques, polluants et nocifs pour la santé, est, là encore, fortement répandue afin de produire, par exemple des produits ayant des couleurs plus vives. Dans l’industrie cosmétique, les colorants peuvent servir de base colorante pour certains produits, par exemple des produits de maquillage, ou pour renforcer l’attractivité visuelle, par exemple des parfums, des gels douche, des crèmes etc.
Les colorants peuvent être d’origine naturelle, par exemple d’origine végétale, animale, ou minérale ; ou d’origine synthétique. L’industrie chimique, a permis le développement d’un grand nombre de nouvelles molécules, dont des colorants synthétiques présentant une stabilité améliorée par rapport à leurs alternatives naturelles. Toutefois, l'absorption de certains colorants synthétiques n'est pas toujours sans conséquences pour la santé des consommateurs. Certains sont responsables d'intolérances, d’irritation, voire d’allergies. D’autres sont mutagènes et sont susceptibles de provoquer des cancers.
Par ailleurs, les consommateurs sont de plus en plus sensibles à l’utilisation de matières ou de produits d’origine naturelle, respectueux de l’environnement et sains. Cet intérêt est encore accru lorsque les colorants sont utilisés dans l’agroalimentaire ou l’industrie cosmétique, renforçant le besoin pour de nouveaux ingrédients alimentaire ou cosmétique d’origine naturelle
Ainsi, il existe un besoin pour de nouveaux colorants d’origine naturelle présentant des propriétés de stabilité accrus et comparable aux colorants synthétiques, ainsi qu’une absence de toxicité pour l’Homme ou l’animal. Parmi les organismes naturels qui sont reconnus comme une ressource importante, les algues restent peu exploitées en comparaison aux autres ressources d’origine végétale.
Des colorants naturels, c’est-à-dire une molécule soluble dans l’eau, sont déjà connus de l’art antérieur. A titre d’exemple, on peut citer des colorants naturels rouges issus de plantes et solubles dans l’eau, tels que les anthocyanes, les polyphénols (notamment dans la vigne), ainsi que les bétalaïnes (notamment dans les betteraves). Chez les microalgues, on peut citer des pigments rouges, notamment des caroténoïdes, de nature liposoluble, tels que l’anthéraxanthine, l’astaxanthine et ses esters, et la canthaxanthine. Toutefois, aucun colorant rouge issu de microalgues verte n’est décrit.
Or, dans le cadre de leurs travaux de recherche, les inventeurs ont de façon inattendue découvert une algue verte appartenant au genreT etraselmiscapable de produire un colorant de couleur rouge particulièrement stable dans le temps et donc particulièrement d’intérêt pour être utilisé comme colorant, par exemple dans le domaine de l’agroalimentaire mais également dans le domaine cosmétique.
Cette ressource biologique, à savoir une algue verte du genreTetraselmisa été isolée en Nouvelle Calédonie, en particulier dans les lagons calédoniens.Tetraselmisest une microalgue marine appartenant à la famille desPrasinophytes, de couleur verte et unicellulaire à 4 flagelles. Plusieurs espèces ont déjà été répertoriées, dont les plus connues sontTetraselmis chuiietTetraselmis suecica. La microalgueTetraselmisest connue pour être utilisée comme complément alimentaire, en aquaculture, et récemment un intérêt a été porté pour le développement de biocarburants. Toutefois, il n’a jamais été rapporté d’utilisation de la microalgueTetraselmiscomme colorant rouge, celle-ci étant naturellement de couleur verte. C’est l’objet de la présente invention.
Ainsi, l’invention concerne un extrait aqueux de couleur rouge obtenu à partir d’une algue verte du genreTetraselmis, caractérisé en ce que l’extrait comprend au moins une macromolécule d’un poids moléculaire supérieur à 1000 kDa et/ou deux chromophores présentant individuellement un poids moléculaire inférieur à 5 kDa.
Préférentiellement, le poids moléculaire de la macromolécule contenue dans l’extrait est compris entre 1000 kDa et 10 000 kDa.
Selon un objet particulièrement préféré de l’invention, la macromolécule supérieure ou égale à 1000 kDa est une glycoprotéine, et celle-ci comprend avantageusement entre 60g et 75g de carbohydrates et entre 25g et 35g de protéines pour 100g de la glycoprotéine.
En particulier, la partie glycosylée de la glycoprotéine de 1000 kDa ou plus est composée de carbohydrates, préférentiellement, lesdits carbohydrates étant choisis parmi le ribose, l’arabinose, le rhamnose, le mannose, l’acide galacturonique, la N-acetyl-glucosamine et leurs combinaisons. Leurs combinaisons peuvent varier en taux et leur structure peut être linéaire ou ramifiée.
L’extrait selon l’invention peut également comprendre au moins deux chromophores. Lorsque l’extrait selon l’invention comprend deux chromophores, l’extrait comprend préférentiellement au moins un chromophore rouge magenta d’une taille inférieure à 5 kDa et/ou un chromophore rouge-orange d’une taille inférieure à 5 kDa.
Avantageusement, l’extrait selon l’invention comprend au moins une macromolécule comprenant au moins un et/ou deux chromophores, ceux-ci sont, préférentiellement polaires et hydrophiles.
Les inventeurs ont cherché à identifier l’origine de cette coloration rouge présente dans l’extrait selon l’invention. Ainsi, afin de caractériser plus spécifiquement cet extrait de couleur rouge, les inventeurs ont mesuré le pic d’absorption de l’extrait, avantageusement celui-ci est compris entre 200 et 280nm, préférentiellement le pic est de 212nm (±2nm).
Les inventeurs ont également déterminé que la macromolécule et/ou les deux chromophores présents dans l’extrait selon l’invention n’est/ne sont pas des caroténoïdes, préférentiellement choisi parmi la canthaxanthine et/ou l’astaxanthine, l’extrait étant soluble dans l’eau. Aussi, la coloration rouge n’est pas due à la présence d’un éventuel caroténoïde.
D’autre part, la macromolécule et/ou les deux chromophores présents dans l’extrait ne sont pas une des molécules choisies parmi les phycobiliprotéines, préférentiellement la phycoérythrine ; les bétalaïnes ; les anthocyanes ; les polyphénols ; et leurs combinaisons. En effet, les inventeurs n’ont pas observé de fluorescence, caractéristique des phycoérythrines, ni d’un changement de couleur en fonction du pH, caractéristique des polyphénols. Enfin, les inventeurs ont montré par analyse HPLC, qu’il ne s’agit pas de bétalaïne.
De façon particulièrement avantageuse, l’algue verte appartient à l’espèceTetraselmis r ubens .
Selon un autre objet préféré, ledit extrait aqueux rouge est obtenu par extraction au micro-onde, celle-ci permettant d’extraire une grande quantité de l’extrait comprenant au moins la macromolécule et/ou les deux chromophores. Plus préférentiellement, lorsque l’extrait est obtenu par extraction au micro-onde, la température d’extraction est inférieure à 55°C, encore plus préférentiellement inférieure à 40°C.
Par « température d’extraction » au sens de l’invention, on entend la température de l’échantillon, c’est-à-dire dans le contexte de l’invention, la microalgue et/ou de l’extrait qui en est issu. En l’espèce, la température est inférieure à 55°C, préférentiellement inférieure à 40°C afin de ne pas dénaturer les molécules présentes dans la microalgue ou l’extrait deTetraselmis, en particulier la composition osidique de la glycoprotéine.
Aussi, dans le contexte de l’invention, l’extrait est susceptible d’être obtenu par tous procédés d’extraction adapté, préférentiellement celui-ci comprend les étapes suivantes :
  1. culture de la biomasse d’algue verte de l’espèceTetraselmis rubens,
  2. séparation par centrifugation de la biomasse deTetraselmis rubenset du surnageant de culture,
  3. extraction de la biomasse deTetraselmis rubenspar micro-onde et/ou par digestion enzymatique et/ou par homogénéisation haute pression, notamment dans l’eau ou dans un solvant aqueux, par exemple un tampon phosphate, PBS, Tris-HCl.
  4. éventuellement, purification par chromatographie d’exclusion stérique.
Selon une variante, l’extrait est également susceptible d’être obtenu par un procédé d’extraction comprenant les étapes suivantes :
  1. culture de la biomasse d’algue verte de l’espèceTetraselmis rubens, préférentiellement en batch, récolté en phase stationnaire de croissance,
  2. séparation par centrifugation de la biomasse deTetraselmis rubenset du surnageant de culture,
  3. désalinisation du surnageant de culture deTetraselmis rubenspar diafiltration,
  4. éventuellement, purification par chromatographie d’exclusion stérique.
Ainsi, selon un autre aspect, l’invention concerne également de tels procédés d’extraction.
Préférentiellement, l’extrait obtenu à partir de la biomasse et l’extrait obtenu à partir du surnageant peuvent être mélangés afin de constituer un seul extrait ou extrait unique selon l’invention.
Selon un autre aspect, l’extrait selon l’invention peut également être intégré dans une composition, avantageusement une composition cosmétique ou alimentaire. Aussi, la présente invention se rapporte également à une composition cosmétique comprenant au moins l’extrait selon l’invention et un milieu physiologiquement acceptable, préférentiellement un milieu cosmétiquement acceptable ; ou une composition alimentaire comprenant au moins l’extrait selon l’invention et un excipient alimentaire acceptable, par exemple des conservateurs ou des arômes.
L’invention se rapporte également à plusieurs utilisations. Ainsi, l’extrait aqueux rouge selon l’invention est particulièrement adapté pour être utilisé comme colorant, préférentiellement comme colorant cosmétique ou alimentaire.
De façon surprenante, l’extrait selon l’invention a également démontré des propriétés anti-UV et peut ainsi être utilisé comme anti-UV, soit seule, soit comme additif pour renforcer l’efficacité d’ingrédient anti-UV ou comme actif anti-UV. Des propriétés antioxydantes ont également été rapportées.
D’autres caractéristiques et avantages ressortiront de la description détaillée de l’invention, des exemples et des figures qui vont suivre.
Brève description des Figures
est un spectre représentant le pic d’absorption de l’extrait selon l’invention de 200 à 400 nm.
est un schéma représentant les étapes du procédé d’extraction à partir de la culture deTetraselmis rubens.
représente un spectre de l’extrait obtenu après élution sur colonne S100 HR. La bande F1 correspond à la macromolécule rouge.
 Description détaillée de l’invention
Définition
Par « extrait » au sens de l’invention, on entend un ensemble de molécules extrait d’une matière première X, par exemple une algue, lesdites molécules peuvent être natives ou issues de la transformation, par exemple par extraction. Ainsi, par « extrait aqueux rouge obtenu à partir d’une algue verte du genreTetraselmis», au sens de l’invention, on entend un ensemble de plusieurs molécules obtenu par une action, sur la matière première végétale, en l’espèce l’algue verte du genreTetraselmis, plus préférentiellement de l’espèceTetraselmis rubens. Préférentiellement, l’action permettant d’obtenir cet ensemble de molécules est une extraction, plus particulièrement une extraction micro-onde et/ou par homogénéisation haute pression et/ou une digestion enzymatique.
Par « colorant » au sens de l’invention, on entend une substance naturelle ou synthétique qui colore un milieu, et qui est soluble dans l’eau. Le colorant peut être une molécule colorée soluble dans l’eau, comprenant un ou plusieurs groupes fonctionnels, par exemple un chromophore, responsable de la couleur de la molécule. A la différence d’un pigment, qui est une substance naturelle colorée produite par des organismes animaux ou végétaux, insoluble dans l’eau et dans la plupart des milieux en suspension usuels, dotée d’un pouvoir colorant et opacifiant élevé, destinée à donner une coloration superficielle au support sur lequel on l’applique.
Extrait selon l’invention
La présente invention a donc pour objet un extrait aqueux rouge obtenu à partir d’une algue verte du genreTetraselmis, caractérisé en ce que l’extrait comprend au moins une macromolécule d’un poids moléculaire supérieur à 1000 kDa et/ou deux chromophores présentant individuellement un poids moléculaire inférieur à 5 kDa.
Selon un objet particulier de l’invention, la macromolécule présente dans l’extrait présente préférentiellement un poids moléculaire compris entre 1000 kDa et 10 000 kDa.
De façon particulièrement préféré, la macromolécule supérieure ou égale à 1000 kDa est une glycoprotéine, et celle-ci comprend avantageusement entre 60g et 75g de carbohydrates et entre 25g et 35g de protéines, pour 100g de la glycoprotéine. Aussi, la glycoprotéine est essentiellement constituée de carbohydrates et de protéines.
Préférentiellement, les carbohydrates présents dans la glycoprotéine d’au moins 1000 kDa sont choisis parmi le ribose, l’arabinose, le rhamnose, le mannose, l’acide galacturonique, la N-acetyl-glucosamine, et leurs combinaisons. Leurs combinaisons peuvent varier en taux et leur structure peut être linéaire ou ramifiée.
Les carbohydrates peuvent être déterminés selon la méthode décrite dans Kamerling et al., modifié par Montreuil, et al. Brièvement, les échantillons sont hydrolysés pendant 4 heures à 100°C avec 3 M de MeOH/HCl, le myo-inositol étant utilisé comme étalon interne. Après re-N-acétylation avec de l'acide acétique pendant une nuit à température ambiante, les glycosides de méthyle ont été convertis en leurs dérivés triméthylsilyles correspondants en utilisant du N,O-bis(triméthylsilyl)-trifluoroacétamide et du triméthylchlorosilane (BSTFA:TMCS) 99:1. La séparation et la quantification des glycosides de méthyle per-O-triméthylsilyles ont été effectuées par chromatographie en phase gazeuse (GC-FID, Agilent Technologies 6890N).
Selon un objet très particulier de l’invention, la glycoprotéine comprend des carbohydrates dans les quantités indiquées dans le tableau 1 ci-après.
g / 100g carbohydrate
Xylose 1
Arabinose 3
Rhamnose 23
Fucose 0
Mannose 5
Galactose 37
Glucose 22
Acide glucuronique 2
Acide galacturonique 4
N-acetyl-glucosamine 3
Selon un autre objet de l’invention, l’extrait selon l’invention comprend au moins un chromophore, préférentiellement au moins deux chromophores. Plus préférentiellement les deux chromophores sont liés à la macromolécule.
Lorsque l’extrait selon l’invention comprend deux chromophores, l’extrait comprend préférentiellement au moins un chromophore rouge magenta d’une taille inférieure à 5 kDa et un chromophore rouge-orange d’une taille inférieure à 5 kDa.
Selon un autre objet préféré, la macromolécule et/ou les deux chromophores présents dans l’extrait sont aqueux, polaires et hydrophiles. Aussi, l’extrait selon l’invention est uniquement soluble dans un solvant aqueux de type eau douce, eau de mer ou tampon aqueux, par exemple un tampon phosphate ou un tampon acétate. Par conséquent, l’extrait selon l’invention n’est pas soluble dans les solvants organiques tels que EtOH, MeOH, acétone, hexane, cyclohexane, MTBE, Ether de pétrole, ou DMSO.
Les inventeurs ont également déterminé le pic d’absorption de l’extrait, celui-ci est avantageusement compris entre 200 et 280nm, plus préférentiellement le pic est de 212nm (±2nm), . Un tel pic d’absorption permet d’exclure que des molécules telles que la néoxanthine, zéaxanthine, violaxanthine, lutéine, béta-carotène, chlorophylles a et b soient responsables de la couleur rouge de l’extrait selon l’invention.
Ainsi, la particularité et l’originalité de cet extrait obtenu à partir de l’algue verteTetraselmisest sa capacité à comprendre un colorant rouge, ledit colorant rouge n’étant pas des molécules telles que la néoxanthine, zéaxanthine, violaxanthine, lutéine, béta-carotène, chlorophylles a et b.
Les inventeurs ont ainsi poursuivi leurs travaux afin d’identifier l’origine de cette coloration rouge. Ainsi, la macromolécule et/ou les deux chromophores présents dans l’extrait selon l’invention n’est/ne sont pas un caroténoïde de couleur rouge, préférentiellement la macromolécule et/ou les deux chromophores présents dans l’extrait n’est/ne sont pas la canthaxanthine et/ou l’astaxanthine, l’extrait étant soluble dans l’eau. Aussi, la coloration rouge n’est pas due à la présence d’un éventuel caroténoïde de couleur rouge.
D’autre part, la macromolécule et/ou les deux chromophores présents dans l’extrait n’est/ne sont pas une des molécules choisies parmi les phycobiliprotéines, préférentiellement la phycoérythrine, les bétalaïnes, les anthocyanes, les polyphénols, et leurs combinaisons. En effet, les inventeurs n’ont pas observé de fluorescence, caractéristique des phycoérythrines, ni d’un changement de couleur en fonction du pH, caractéristique des polyphénols.
Selon un autre mode de réalisation particulièrement préféré, l’extrait selon l’invention provient d’une algue verte appartenant à l’espèceTetraselmis r ubens .
L’extrait selon l’invention est de préférence obtenu ou susceptible d’être obtenu par un procédé d’extraction comprenant au moins une étape d’extraction au micro-onde, celle-ci permettant d’extraire une grande quantité de l’extrait comprenant au moins la macromolécule et/ou deux chromophores, inextricablement lié à la présence de cette couleur rouge particulière et stable dans le temps, avantageusement au moins 5 ans.
Selon un objet préféré, lorsque l’extrait est obtenu par extraction au micro-onde, la température d’extraction est inférieure à 55°C, encore plus préférentiellement inférieure à 40°C. Ainsi, les molécules présentes dans la microalgueTetraselmisne sont pas dénaturées, en particulier la composition osidique. Ainsi, lors de l’extraction au micro-onde, la température de l‘échantillon, c’est-à-dire de la matière première algale est inférieure à 55°C, préférentiellement inférieure à 40°C.
Dans un mode de réalisation particulier de l’invention, l’extrait est susceptible d’être obtenu par un procédé d’extraction comprenant les étapes suivantes :
  1. culture de la biomasse d’algue verte de l’espèceTetraselmis rubens ,avantageusement en batch en phase stationnaire de croissance,
  2. séparation par centrifugation de la biomasse deTetraselmis rubenset du surnageant de culture,
  3. récupération et extraction de la biomasse deTetraselmis rubenspar micro-onde et/ou par digestion enzymatique par homogénéisation haute pression, avec un solvant aqueux.
  4. éventuellement, purification par chromatographie d’exclusion stérique.
Selon une variante, l’extrait est susceptible d’être obtenu par un procédé d’extraction comprenant les étapes suivantes :
  1. culture de la biomasse d’algue verte de l’espèceTetraselmis rubens, avantageusement en batch en phase stationnaire de croissance,
  2. séparation par centrifugation de la biomasse deTetraselmis rubenset du surnageant de culture,
  3. récupération et désalinisation du surnageant de culture deTetraselmis rubenspar diafiltration,
  4. éventuellement, purification par chromatographie d’exclusion stérique.
Préférentiellement, l’extrait obtenu à partir de la biomasse et l’extrait obtenu à partir du surnageant sont mélangés afin d’obtenir un seul extrait selon l’invention.
Aussi, selon un autre mode de réalisation particulier de l’invention, l’extrait est susceptible d’être obtenu par un procédé d’extraction comprenant les étapes suivantes :
  1. culture de la biomasse d’algue verte de l’espèceTetraselmis rubens, avantageusement en batch, en phase stationnaire de croissance,
  2. séparation par centrifugation de la biomasse deTetraselmis rubenset du surnageant de culture,
  3. extraction de la biomasse deTetraselmis rubenspar micro-onde et/ou par digestion enzymatique par homogénéisation haute pression, avec un solvant aqueux et/ou désalinisation du surnageant de culture deTetraselmis rubenspar diafiltration,
  4. éventuellement, purification par chromatographie d’exclusion stérique, et
  5. éventuellement mélange de l’extrait obtenu à partir de la biomasse et de l’extrait obtenu à partir du surnageant.
Procédé
La culture de la biomasse d’algue verte de l’espèceTetraselmis r ubenspeut être réalisée selon toute méthode connue de l’Homme du métier permettant d’obtenir une biomasse d’algue verte en grande quantité. Avantageusement, celle-ci est réalisée avec un apport d’azote et de phosphate selon un ratio molaire N/P de 9,2, permettant d’obtenir une croissance algale optimale. La culture est avantageusement réalisée en batch et récoltée en phase stationnaire, c’est-à-dire le moment où la totalité de l’apport en azote a été consommé pour produire la biomasse, moment optimum de production du colorant rouge.
La biomasse algale peut être sous forme humide, sous forme congelée (re-suspendue à raison de 50 g/L), ou sous forme lyophilisée ou atomisée (poudre sèche), re-suspendue à raison de 15 g/L dans de l’eau.
Une fois la biomasse produite pour obtenir la biomasse algale, le mélange comprenant le milieu de culture et la biomasse est séparé par centrifugation, préférentiellement entre 3000 et 5000 g.
Une fois centrifugé, le culot de centrifugation est récupéré et l’extrait selon l’invention est, selon un objet préféré, obtenu à partir dudit culot par extraction micro-onde et/ou par digestion enzymatique et/ou par homogénéisation haute pression, plus préférentiellement par extraction micro-onde en milieu aqueux. L’extraction micro-onde permet de faciliter la lyse des cellules algales en milieu aqueux et ainsi obtenir un rendement d’extraction optimum et par conséquent d’augmenter la teneur en colorant rouge de l’extrait selon l’invention.
Plus préférentiellement, l’extraction micro-onde peut comprendre plusieurs cycles, avantageusement au moins deux cycles, afin d’améliorer encore la lyse des cellules algales comprenant l’extrait selon l’invention.
Selon un objet particulier de l’invention, la biomasse d’algue est préalablement suspendue dans une solution aqueuse adaptée, préférentiellement une solution d’eau pure. Après homogénéisation, l’extraction par micro-onde est préférentiellement réalisée selon le mode opératoire suivant :
  1. Un premier cycle de lyse à puissance maximale pendant 1 minute avec une température inférieure à 40°C ; puis
  2. Maintenir au micro-ondes pendant 10 min sans dépasser 40°C,
  3. Un deuxième cycle de lyse à une puissance de 1000W pendant 10 minutes avec une température inférieure à 40°C,
  4. Centrifugation et récupération du surnageant,
  5. Eventuellement, ajout d’une solution aqueuse sur le culot et répéter l’extraction selon les étapes a) à d), jusqu’à obtenir un surnageant translucide, et
  6. élimination du culot après épuisement, c’est-à-dire lorsqu’il ne comprend plus de colorant rouge.
Ainsi, les étapes d’extraction sont répétées autant de fois que nécessaire jusqu’à épuisement du colorant rouge dans le culot permettant ainsi d’obtenir un surnageant comprenant ledit colorant et constituant une première forme de l’extrait selon l’invention.
Après les étapes a) à d), lorsque que le surnageant est translucide, le culot ne contient plus du colorant rouge, le culot est dit épuisé. Ainsi, tant que le surnageant obtenu après les étapes a) à d) est de couleur rouge, le culot comprend encore du colorant rouge et les étapes a) à d) sont répétées autant de fois que nécessaire jusqu’à obtenir un surnageant translucide.
Avantageusement, le ratio culot/solution aqueuse est compris entre 50 et 100 g/L.
Selon une variante, une extraction à partir du surnageant de culture issu de l’étape de séparation, c’est-à-dire l’étape de centrifugation, peut être mise en œuvre à la place ou en complément de l’extraction du culot par micro-onde. Celle-ci est réalisée, après l’étape de centrifugation de la culture et obtention du culot comprenant la biomasse deTetraselmis rubens, et du surnageant de culture. Le surnageant peut ainsi être dessalé au moyen d’une diafiltration, préférentiellement une diaflitration à 5 kDa c’est-à-dire ayant un seuil de coupure à 5 kDa, puis le surnageant diafiltré est concentré.
Aussi, le procédé peut comprendre une étape par extraction micro-onde du culot et en parallèle une diafiltration à partir du surnageant afin de maximiser la quantité d’extrait selon l’invention obtenue. En effet, les cellules algales sécrètent naturellement l’extrait aqueux rouge selon l’invention, en faible quantité, dans le surnageant de culture, qui peut ainsi être ajouté, après diafiltration, à l’extrait obtenu par extraction micro-onde afin d’augmenter la quantité d’extrait selon l’invention obtenu.
Aussi, le procédé peut comprendre après l’étape de séparation de la biomasse deTetraselmis rubenset du surnageant de culture :
  1. une étape de récupération de la biomasse et extraction de la biomasse deTetraselmis rubens ,et, simultanément ou non,
  2. une étape de récupération du surnageant et désalinisation dudit surnageant de culture deTetraselmis rubens.
Après l’étape d’extraction et/ou désalinisation, le procédé peut éventuellement comprendre une étape finale de purification par chromatographie d’exclusion stérique.
Ainsi, la présente invention concerne, selon un mode de réalisation particulier, un procédé d’extraction comprenant les étapes suivantes :
  1. culture de la biomasse d’algue verte de l’espèceTetraselmis rubens
  2. séparation par centrifugation de la biomasse deTetraselmis rubenset du surnageant de culture,
  3. extraction de la biomasse deTetraselmis rubenspar micro-onde et/ou par digestion enzymatique et/ou par homogénéisation haute pression ; et/ou désalinisation du surnageant de culture deTetraselmis rubenspar diafiltration,
  4. éventuellement, purification par chromatographie d’exclusion stérique,
  5. éventuellement, mélange de l’extrait obtenu à partir de la biomasse selon l’étape c) et de l’extrait obtenu à partir du surnageant selon l’étape c).
Composition
L’extrait selon l’invention peut être utilisé seul ou intégré dans une composition cosmétique ou nutritionnelle, à raison de 0,1 à 100% en poids de matière sèche de la composition. La présente invention a donc pour objet une telle composition comprenant en tant qu’ingrédient ou principe actif, un extrait aqueux rouge selon l’invention, selon l’un des quelconques modes de réalisation précédents, comprenant au moins une macromolécule d’un poids moléculaire supérieur à 1000 kDa et/ou deux chromophores présentant chacun un poids moléculaire inférieur à 5 kDa.
Les compositions comprenant un extrait selon l’invention peuvent contenir d’autres composants adaptés connus, tels que des excipients, sélectionnés en fonction de la forme et de l’utilisation envisagée de la composition ou d’autres principes actifs ou molécules actives.
Préférentiellement, l’invention vise une composition cosmétique comprenant au moins l’extrait selon l’invention et un milieu physiologiquement acceptable, préférentiellement un milieu cosmétiquement acceptable ; ou une composition alimentaire ou nutritionnelle comprenant au moins l’extrait selon l’invention et un excipient alimentaire acceptable, par exemple des conservateurs ou des arômes.
Utilisation
L’extrait selon l’invention et les compositions l’incluant peuvent être utilisés dans de nombreuses applications, en particulier comme colorant ou comme anti-UV.
Aussi, l’invention se rapporte également à plusieurs utilisations. En particulier, l’extrait aqueux rouge selon l’invention est particulièrement adapté pour être utilisé comme colorant, préférentiellement comme colorant cosmétique ou alimentaire.
De façon surprenante, l’extrait selon l’invention a également démontré des propriétés anti-UV et peut ainsi être utilisé comme anti-UV, soit seul, soit comme additif pour renforcer l’efficacité d’ingrédient ou d’actif anti-UV.
Enfin, selon un autre objet, l’extrait selon l’invention peut être utilisé comme antioxydant.
L’invention est à présent illustrée par des exemples non limitatifs de compositions selon l’invention et par des résultats.
Exemples
Exemple 1 – Extrait selon l’invention à partir de la biomasse
Un premier exemple selon l’invention est un extrait obtenu par la mise en œuvre du procédé consistant en la mise en œuvre des étapes suivantes :
  1. culture de la biomasse d’algue verte de l’espèceTetraselmis r ubens, réalisée avec un apport d’azote et de phosphate selon le ratio molaire N/P égale à 9,2 (milieu de Walne’s et eau de mer), en batch, et récoltée en phase stationnaire, dans laquelle la densité cellulaire peut atteindre environ 7.106cellules/mL.
  2. séparation par centrifugation de la biomasse deTetraselmis rubenset du surnageant de culture,
  3. extraction de la biomasse deTetraselmis rubenspar micro-onde comprenant les étapes suivantes (éventuellement répétées) :
    1. Premier cycle de lyse à puissance maximale pendant 1 minute avec une température inférieure à 40°C ; puis
    2. Maintenir au micro-ondes pendant 10 min sans dépasser 40°C,
    3. Deuxième cycle de lyse à une puissance de 1000W pendant 10 minutes avec une température inférieure à 40°C ;
  4. purification par chromatographie d’exclusion stérique sur colonne Sephacryl S100 HR (GE healthcare ou Cytiva) XK 26/100 (500 mL gel). L’éluent utilisé est de l’eau milli-Q filtrée et dégazée (résistivité de 18,2 MΩ·cm).
L’extrait est caractérisé par :
  • Une macromolécule rouge > 1000kDa (comprenant deux chromophores), représenté en fraction F1,
  • Un sucre complexe représentant 66% du poids massique de la macromolécule rouge, représenté en fraction F3,
  • Une protéine représentant 29% du poids massique de la macromolécule rouge, représenté en fraction F2,
  • Un chromophore de couleur rouge magenta de taille inférieure à 5 kDa, représenté en fraction F4,
  • Un chromophore de couleur rouge orange de taille inférieure à 5 kDa, représenté en fraction F5.
Exemple 2 – Extrait selon l’invention à partir du surnageant de culture
Un second exemple selon l’invention est un extrait obtenu par la mise en œuvre du procédé consistant en la mise en œuvre des étapes suivantes :
  1. culture de la biomasse d’algue verte de l’espèceTetraselmis rubens, selon le protocole décrit dans l’exemple 1.
  2. séparation par centrifugation de la biomasse deTetraselmis rubenset du surnageant de culture,
  3. diafiltration du surnageant de culture deTetraselmis rubensà un seuil de coupure de 5 kDa et en utilisant de l’eau purifiée avec une résistivité de 18,2 MΩ·cm, comme solvant à raison de 5 volume d’eau purifiée pour 1 volume de surnageant de culture,
  4. lyophilisation de l’extrait et stockage sous forme solide.
L’extrait obtenu est caractérisé par :
  • Une macromolécule rouge > 1000kDa (comprenant deux chromophores),
  • Un sucre complexe représentant 66% du poids massique de la macromolécule rouge,
  • Une protéine représentant 29% du poids massique de la macromolécule rouge.
Exemple 3 – Extrait selon l’invention à partir de la biomasse et du surnageant
Un troisième exemple selon l’invention est un extrait obtenu par la mise en œuvre du procédé selon l’exemple 1 et 2, dans lequel une étape finale de mélange de l’extrait obtenu à partir du surnageant et de l’extrait obtenu à partir de la biomasse est mise en œuvre afin d’obtenir un unique extrait selon l’invention.
L’extrait obtenu est caractérisé par :
  • Une macromolécule rouge > 1000kDa (comprenant deux chromophores)
  • Un sucre complexe représentant 66% du poids massique de la macromolécule rouge
  • Une protéine représentant 29% du poids massique de la macromolécule rouge
  • Un chromophore de couleur rouge magenta de taille inférieure à 5 kDa
  • Un chromophore de couleur rouge orange de taille inférieure à 5 kDa.

Claims (16)

  1. Extrait aqueux rouge obtenu à partir d’une algue verte du genreTetraselmis, caractérisé en ce que l’extrait comprend au moins une macromolécule d’un poids moléculaire supérieur à 1000 kDa et/ou deux chromophores présentant un poids moléculaire inférieur à 5 kDa.
  2. Extrait aqueux rouge selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la macromolécule et/ou les chromophores est/sont polaire et hydrophile.
  3. Extrait aqueux rouge selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le pic d’absorption de l’extrait est compris entre 200 et 280nm.
  4. Extrait aqueux rouge selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la macromolécule et/ou les chromophores n’est /ne sont pas des caroténoïdes.
  5. Extrait aqueux rouge selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la macromolécule et/ou les chromophores n’est/ne sont pas des molécules choisies parmi les phycobiliprotéines, les bétalaïnes, les anthocyanes, les polyphénols, et leurs combinaisons.
  6. Extrait aqueux rouge selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la macromolécule supérieure ou égale à 1000 kDa est une glycoprotéine.
  7. Extrait aqueux rouge selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la glycoprotéine comprend entre 60g et 75g de carbohydrates et entre 25g et 35g de protéines pour 100g de glycoprotéine.
  8. Extrait aqueux rouge selon la revendication précédente, caractérisé en ce que les carbohydrates sont choisis parmi le ribose, l’arabinose, le rhamnose, le mannose, l’acide galacturonique, la N-acetyl-glucosamine, et leurs combinaisons.
  9. Extrait aqueux rouge selon l’une des revendications 6 à 8, caractérisé en ce que les deux chromophores sont liés à la macromolécule.
  10. Extrait aqueux rouge selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’un chromophore est un chromophore rouge magenta d’une taille inférieure à 5 kDa et/ou un chromophore est un chromophore rouge-orange d’une taille inférieure à 5 kDa.
  11. Extrait aqueux rouge selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l’algue verte appartient à l’espèceTetraselmis r ubens .
  12. Extrait aqueux rouge selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l’extrait est obtenu par extraction au micro-ondes.
  13. Extrait aqueux rouge selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la température d’extraction est inférieure à 55°C.
  14. Extrait aqueux rouge selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l’extrait est susceptible d’être obtenu selon le procédé d’extraction comprenant les étapes suivantes :
    1. culture de la biomasse d’algue verte de l’espèceTetraselmis ,
    2. séparation par centrifugation de la biomasse deTetraselmis rubenset du surnageant de culture,
    3. extraction de la biomasse deTetraselmis rubenspar micro-onde et/ou par digestion enzymatique et/ou par homogénéisation haute pression,
    4. éventuellement, purification par chromatographie d’exclusion stérique.
  15. Procédé de préparation d’un extrait aqueux rouge selon l’une des revendications 1 à 13 comprenant les étapes suivantes :
    1. culture de la biomasse d’algue verte de l’espèceTetraselmis r ubens ,
    2. séparation par centrifugation de la biomasse deTetraselmis rubenset du surnageant de culture,
    3. extraction de la biomasse deTetraselmis rubenspar micro-onde et/ou par digestion enzymatique et/ou par homogénéisation haute pression ; et/ou diafiltration du surnageant de culture deTetraselmis rubens,
    4. éventuellement, purification par chromatographie d’exclusion stérique.
  16. Utilisation de l’extrait selon l’une des revendications 1 à 14, comme colorant.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US7306669B1 (en) * 2007-01-10 2007-12-11 Yushi Zhang Process for isolating a natural red pigment from a species of microalgae, Tetraselmis sp. MACC/P66

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US7306669B1 (en) * 2007-01-10 2007-12-11 Yushi Zhang Process for isolating a natural red pigment from a species of microalgae, Tetraselmis sp. MACC/P66

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