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Les alginates sont des polysaccharides présents dans les algues brunes et extraits pour leur propriétés épaississantes et gélifiantes, qui donnent lieu à des applications diverses (industries agroalimentaire, textile, papetière, cosmétique, pharmaceutique...). La solubilisation des alginates présents dans la paroi cellulaire des algues nécessite plusieurs étapes successives. L'étape centrale, la carbonatation, requiert plusieurs heures et une quantité importante d'eau. L'étude présentée dans cet article vise à proposer un procédé alternatif, l'extrusion réactive, afin de palier à ces inconvénients. Une comparaison du procédé classique (batch) et du procédé alternatif (extrusion réactive) est proposée avec une espèce d'algue modèle (Laminaria digitata) et sur la base de plusieurs critères : le rendement d'extraction, la consommation de réactif et d'eau, la durée nécessaire à l'extraction, la pureté et la masse moléculaire moyenne des alginates extraits.
Les résultats montrent que l'extrusion réactive permet de réduire les consommations de réactif et d'eau (d'un facteur 2), et de ramener la durée d'extraction à seulement quelques minutes. Ce gain de temps permet de limiter les phénomènes d'hydrolyse des alginates, et par conséquent d'obtenir des chaînes moléculaires environ 3 fois plus longues, comparé au procédé batch. Cette longueur de chaîne moléculaire explique les gains apportés par l'extrusion en terme de propriétés rhéologiques et de rendement d'extraction (augmentation relative de 15 %).
L'extrusion réactive montre ainsi des potentialités intéressantes pour l'extraction des alginates.
Cependant, l'étude nécessite d'être complétée, en vérifiant notamment l'efficacité du procédé avec d'autres espèces d'algues, ainsi que des mélanges d'espèces pour tester toutes les conditions industrielles d'extraction.
D'autre part, une étude économique est nécessaire afin d'établir si les gains apportés par l'extrusion sont suffisamment conséquents pour rentabiliser l'investissement important que représente un extrudeur. Il semble que l'extrusion ne puisse pas être concurrentielle pour un industriel déjà installé et produisant des alginates en masse, mais elle pourrait peut-être constituer une solution intéressante pour un industriel souhaitant produire des alginates de haute qualité pour des applications ciblées.
Analyse réalisée par : Vauchel P./ Univ-Nantes

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De nombreux films utilisés pour préserver les produits alimentaires sont issus de matériau plastique. Pour des raisons environnementales, un intérêt particulier s'est développé pour des emballages biodégradables. Ces nouveaux films sont obtenus à partir de bio polymères non polluants comme peuvent l'être les produits issus de la pétrochimie, et issus d'une ressource renouvelable. Des études récentes ont permis de montrer qu'il était possible d'améliorer la fonctionnalité de ces nouveaux produits par ajout de substances naturelles, anti-oxydantes ou antimicrobiennes, pour proposer des emballages actifs. La gélatine est l'un des premiers matériaux à avoir été utilisé pour la fabrication de films bio actifs.
Les propriétés physiques des films de gélatine dépendent des propriétés du matériel dont elle est issue, de l'espèce animale, du procédé de fabrication de la gélatine et des paramètres de production des films eux-mêmes (température et durée de séchage). Elles dépendent également de la formulation des ingrédients tels que les liants et les plastifiants (sorbitol, glycérol).
Les films peuvent être obtenus soit par coulage, soit par extrusion. Le coulage implique de dissoudre le polymère et de le mélanger avec des plastifiants et/ou autres additifs pour obtenir une solution permettant le dépôt d'un film sur une plaque, puis une évaporation du solvant. L'extrusion d'un film est suivi d'un pressage à chaud à des températures supérieures à 80°C. Ce procédé peut affecter les propriétés du film mais a l'avantage d'être un procédé continu et contrôlable en ligne.
Les études sur les films de gélatine de poisson sont récentes et ont montré de bonnes potentialités en termes de transparence, de solubilité dans l'eau et d'extensibilité. La forte nature hygroscopique de la gélatine est son point faible pour l'utilisation des films. Les travaux actuels sont essentiellement axés sur cette problématique de résistance à l'eau.
La gélatine de poisson
La gélatine est une protéine obtenue par hydrolyse du collagène contenu dans les arêtes et la peau. La source, l'âge de l'animal, le type de collagène et la technique d'extraction sont des facteurs influents sur les propriétés et les caractéristiques des gélatines.
Deux types de gélatine sont obtenues. Elles sont commercialement connues sous des appellations de type gélatine A (obtenue par un pré traitement en milieu acide) et gélatine B (obtenue par un pré traitement en milieu alcalin).
Les procédés d'extraction ont été optimisés pour améliorer les propriétés rhéologiques des produits et le rendement. Ces optimisations ont porté sur la nature des acides organiques pour le pré traitement et des sels utilisés pour le lavage des peaux, sur l'utilisation de procédés tel que les hautes pressions, sur la digestion enzymatique des solutions, et sur le mode de conservation des peaux avant transformation.
Les propriétés physiques des gélatines dépendent principalement de deux facteurs : la composition en acides aminés et la distribution en poids moléculaires. Les gélatines d'origine marine et principalement celles provenant d'espèces de poissons vivant dans des eaux froides telles que le cabillaud, le saumon ou le lieu d'Alaska, ont des propriétés rhéologiques faibles comparées à celles fabriquées à partir de mammifères terrestres et de poissons d'eaux chaudes (sole, tilapia, carpe). Ceci est attribué à la présence en quantité plus faible de liaisons Pro-Hyp (proline-hydroxyproline) pour les espèces d'eaux froides.
Les films à base de gélatine de poisson
Les données de la littérature sont difficilement comparables, du fait de la diversité des types de plastifiants, de concentration en gélatine, et des méthodes de mesures utilisées dans les différentes études. Cependant, il semblerait que les films de gélatine d'animaux terrestres soient plus solides que les films de gélatine de poisson, qualifiés de plus déformables.
Influence des caractéristiques de la gélatine sur les propriétés des films
La distribution en poids moléculaire et la composition en acides aminés sont les principaux facteurs qui influent sur la structure et les propriétés de la gélatine, et par conséquence, sur les propriétés rhéologiques et de barrière des films. Les propriétés de ces derniers sont également très liées à la nature et à la quantité des plastifiants tels que le glycérol ou le sorbitol. La résistance à l'étirement des films de gélatine de poisson diminue lorsque la concentration en glycérol ou sorbitol augmente.
Mélange de gélatine avec d'autres bio polymères
Les propriétés des films peuvent être améliorées par l'utilisation de différents bio polymères : protéines, lipides, polysaccharides. Les films composites contenant de la gélatine et des isolats de protéines de soja présentent à la fois les propriétés des films de gélatine (déformation) et celles des films de soja (faible perméabilité à la vapeur). Le caractère hydrophile des films de gélatine peut être pénalisant dans certaines applications. C'est pourquoi il est intéressant de développer des mélanges faisant intervenir des huiles ou des cires, afin d'augmenter le nombre de groupements hydrophobes du produit, et de fait, diminuer sa perméabilité à la vapeur et sa solubilité . Il existe deux méthodes pour ajouter de l'huile dans la composition d'un film : par émulsification de la solution filmogène ou en produisant un film double couche.
Les films de gélatine ont aussi été préparés par mélange avec des polysaccharides tels que carraghénane, pectine ou chitosan. Les analyses montrent une réelle interaction entre les molécules de gélatine et les polysaccharides.
L'utilisation d'inducteurs de liaisons chimiques tels que la transglutaminase a été également été citée dans la production de films de gélatine. Son utilisation modifie la résistance des films à l'élongation et leur perméabilité à l'oxygène. Les modifications induites respectivement par le 1-éthyl-3-(3 diméthylaminopropyl) carbodiimide et la transglutaminase entraînent une diminution de la solubilité des gels de gélatine dans l'eau.
Mélange de gélatine de poisson avec des composés antimicrobiens ou antioxydants
Des huiles essentielles ont été introduites dans les films de gélatine afin d'améliorer leur propriété antimicrobienne. Un film de gélatine de poisson chat commercialisé, dans lequel du chitosan et de l'huile essentielle de clou de girofle ont été introduits, montre des propriétés antimicrobiennes sur des bactéries telles que Pseudomonas fluorescens, Lactobacillus acidophilus, Listeria innocua et Escherichia coli, in vitro.
Des films comestibles produits à partir de gélatine de peaux de poissons d'eau froide additionnés de lysozyme montrent une légère augmentation de la perméabilité à la vapeur et une action significative sur les bactéries Gram positive telles que Bacillus subtilis et Streptococcus cremoris.
Il est également possible d'incorporer dans un film de gélatine des antioxydants tels que des polyphénols issus d'extraits végétaux. De tels films se sont montrés efficaces pour la conservation de sardines fumées. D'autres antioxydants comme la vitamine C ou la vitamine E peuvent être utilisés.
Conclusion
Les propriétés des films de gélatine de poisson sont très dépendantes de l'origine de la gélatine et de son mode de production ; des qualités différentes sont notables entre les produits issus d'espèces d'eau froide et d'espèces d'eau chaude. Ces différences reposent principalement sur la composition en acides aminés.
Les propriétés rhéologiques, de barrière et de résistance à l'eau des films peuvent être améliorées par l'addition de nombreux composés : protéines (isolat de protéines de soja), huiles (huile de tournesol, acides gras, huiles essentielles), polysaccharides (kappa-carraghenanne, pectine, chitosan), inducteurs de liaisons (transglutaminase, glutaraldehyde). De plus, l'ajout de composés actifs (chitosan, huile essentielle de clou de girofle, lysozyme, extraits aqueux de Murta...) peut conférer aux films des propriétés antimicrobiennes/ antioxydantes permettant la mise en place d'emballage bio actifs.
Analyse réalisée par : Chopin C. / IFREMER

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L'article porte sur l'extraction par fluide supercritique et la séparation par ultrafiltration membranaire de 3 fractions de polysaccharides (SP1, SP2, SP3) à partir de l'algue brune Sargassum pallidum. Ces 3 fractions sont ultérieurement séparées par les techniques chromatographiques en 7 fractions. Certaines d'entre elles (SP3-1, SP 3-2) montrent une activité anti-tumorale et se caractérisent par la présence de résidus sulfatés. Les activités anti-oxydantes des fractions initiales (SP1 à SP3) se révèlent par contre faibles aux concentrations testées.

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Une synthèse bibliographique réalisée à partir de 250 articles sur un polysaccharide de crabe et de crevette d'importance majeure et de ses dérivés, qui focalise sur les applications de ces bio polymères en médecine et cosmétique.

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L'image positive des produits de la mer, une maîtrise de plus en plus grande des procédés d'extraction, et la traçabilité des matières premières, sont des éléments déterminants qui ont permis aux ingrédients marins de prendre une place de plus en plus large dans les produits élaborés en nutraceutique et en alimentaire.
A partir du poisson et éventuellement des co-produits de filetage il est possible d'extraire toute une famille d'ingrédients qui ont un intérêt nutritionnel de plus en plus reconnu et qui peuvent être inclus dans les compléments alimentaires ou dans les aliments santé.
La CTPP, située à Boulogne sur Mer est un exemple intéressant de structure créée au service de l'interprofession de la pêche pour valoriser les co-produits marins. Par un effort de recherche soutenu depuis plusieurs années, toute une gamme d'ingrédients et d'extraits a pu être mise au point pour ces marchés en développement.
Même si les volumes d'ingrédients marins ne valorisent qu'une modeste partie des tonnages de co-produits générés, ces ingrédients contribuent à renforcer auprès des consommateurs l'image du poisson, considéré de plus en plus comme un produit sain, naturel, source de nombreuses molécules santé.
A partir de certaines parties du poisson (cartilage, peau, chair, ...), toute une gamme d'ingrédients déjà bien connus sur le marché des produits santé peut être proposée pour s'inclure dans des formules diététiques (santé articulaire) tel que la chondroïtine sulfate, mucopolysaccharide très utilisé, ou la glucosamine. De même, des poudres de cartilage, des extraits minéraux riches en calcium, du collagène marin ont une place bien reconnue parmi les ingrédients et aliments santé.
Par ailleurs, des protéines, des extraits aromatiques, des farines de poisson alimentaires ainsi que des peptides ayant des activités biologiques sont de plus en plus recherchés pour leurs propriétés nutritionnelles. Les huiles de poisson ont acquis depuis un certain temps leurs lettres de noblesse grâce aux oméga 3 et aux alkylglycérols.

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Les activités biologiques des fucanes (polysaccharides présents chez les grandes algues brunes, les oeufs d’oursins, les holothuries ou « concombres de mer ») et de leurs oligosaccharides dérivés sont très nombreuses. En revanche, la complexité structurale des fucanes d’algues empêche d’établir des relations claires entre la structure chimique des fucanes et leur fonction biologique.
Les fucanes, en plus de leurs propriétés pharmacologiques et rhéologiques, ont les propriétés nutritionnelles des fibres alimentaires solubles et possèdent un intéressant pouvoir anti-oxydant. De plus, en aquaculture, une alimentation riche en fucanes permettrait une meilleure résistance des crevettes aux maladies. Plusieurs cas similaires ont été évoqués en pisciculture.

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Les fucoïdanes sont des polysaccharides sulfatés extraits d’algues brunes. Une équipe chinoise a étudié les toxicités aiguë et chronique d’un extrait de fucoïdane de Laminaria japonica ingéré par des rats Wistar. Les laminaires, consommées en Asie comme légume depuis des siècles, ne sont habilitées à la consommation humaine en France que sous forme de condiment. Par ailleurs, diverses propriétés biologiques telles que des effets anti inflammatoires ou anti thrombotiques ont déjà été mis en évidence. Cette étude confirme en plus l’effet anticoagulant des fucoïdanes.

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Les microorganismes et les microalgues produisant des pigments sont communs dans la nature, mais seulement 5 produits ont atteint l'échelle industrielle.
Monascus est un champignon cultivé en Asie. Son pigment rouge est utilisé dans l'alimentation. La consommation annuelle au japon était de 600 tonnes à la fin des années 90 pour un marché de 1,5 millions de dollars. Les pigments de Monascus forment un groupe de métabolites appelés azaphilones. Ils ont une faible hydrosolubilité, sont sensibles à la chaleur, instables dans un pH compris entre 0 et 10, et passent à la lumière. Plusieurs méthodes brevetées tentent de les rendre hydrosolubles. Des molécules anticholesterol ont été de plus identifiées. Les méthodes de cultures sont disparates. Globalement Monascus pousse sur tout substrat contenant de l'amidon, en cultures submergées ou sur milieu solide. Une sélection a permis d'obtenir des souches exemptes de mycotoxine. Malgré le fort potentiel économique des pigments de Monascus, le monde occidental éprouve des difficultés à faire évoluer les mentalités des agences alimentaires publiques.
Penicillium oxalicum produit un colorant rouge de la famille des anthraquinones. Des brevets tchèques couvrent l'industrie alimentaire et cosmétique et de nombreuses données sont disponibles sur la toxicologie, les propriétés antibiotiques, antitumorales et anticancéreuses.
Les microalgues produisent un panel de molécules variées, tels les carbohydrates, protéines, acides aminés essentiels etc... Les pigments principaux sont la chlorophylle a, b et c, le ß-carotène, la phycocyanine, des pigments xanthophylles et la phycoérythrine. La demande est croissante en couleurs naturelles dans l'alimentation, la pharmacie, la cosmétique, le textile et les encres d'imprimerie. Les algues sont « écologiques » et renouvelables et les pigments principaux sur le marché sont la phycocyanine (pigment bleu de spiruline) le ß-carotène (pigment jaune de Dunaliella) et l'astaxanthine (pigment jaune-rouge d'Haematococcus).
Le ß-carotène naturel contiendrait des caroténoïdes essentiels qui ne serait pas dans les préparations de ß-carotène synthétiques. Les applications en santé du ß-carotène sont rapportées et concernent ses caractéristiques antioxydantes, anti cancer, anti acné, anti vieillissement. Outre ces propriétés et ses capacités de coloration qui en font l'un des produits phare, le ß-carotène est utilisé en alimentation animale. La production en microalgue comporte de nombreux avantages : plus grande quantité, possèdent des isomer cis et trans, ainsi que des caroténoïdes oxygénés. La biomasse est utilisable pour la panification entre autre. La cellule entière peut être administrée car elle est sûre.
Haematococcus est une algue verte qui accumule de l'astaxanthine, utilisée en pharmaceutique, nutraceutique et en nutrition animale (saumon et truite). Les contraintes sont cependant un peu plus élevées que pour la culture de Dunaliella, dans la mesure ou la biologie d'Haematococcus impose une culture en circuit clos. L'astaxanthine est l'un des plus intéressants des caroténoïdes dans la mesure où son pouvoir antioxydant est 10 fois plus élevé que le ß-carotène, et sa capacité colorante plus forte.
La place de l'astaxanthine est ensuite discutée, comme antioxydant, en santé et comme colorant pour l'industrie piscicole. L'algue rouge Porphyridium possède une valeur nutritionnelle et thérapeutique. Parmi ses composées, on citera les polysaccharides, les acides gras polyinsaturés, les caroténoïdes comme la zéaxanthine et les phycobiliprotéines fluorescentes. Celles-ci sont aussi sources de pigments rouges et bleus.
Tendances. Les pigments traditionnels continuent à être utilisés avec succès, mais les préférences des consommateurs vont de plus en plus vers les additifs naturels. Les projets alliant la biologie moléculaire et les pigments rencontrent un succès relatif. La génétique combinatoire est à son début, grâce aux séquences de gène de caroténoïdes de plus en plus nombreux.
Analyse réalisée par : Cadoret J.P. / IFREMER

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Une équipe taiwanaise a recherché des facteurs nutritionnels algaux stimulant les réponses immunitaires et la résistance aux pathogènes de crevettes d’élevage. Un extrait aqueux de gracilaire injecté renforce les défenses immunitaires de la crevette et notamment sa résistance à l’infection par Vibrio alginolyticus. Ces travaux constituent un nouvel exemple des effets immunostimulants et de défense qu’induisent les polysaccharides algaux, aussi bien sur des modèles animaux que végétaux.

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Les fucanes sont des polysaccharides présents uniquement chez les grandes algues brunes et chez certains invertébrés marins (oeufs d’oursins, holothuries ou « concombres de mer »). Ils peuvent représenter jusqu’à 40 % du poids sec des parois cellulaires des algues brunes, au sein desquelles ils sont entremêlés avec la cellulose et les alginates. Ils sont étudiés depuis plusieurs décennies, car le polysaccharide natif et/ou ses oligosaccharides présentent de nombreuses activités biologiques, les fucanes extraits des algues étant généralement plus actifs que ceux des invertébrés. Il reste à mieux connaître leur nature et leur structure, notamment les caractéristiques structurales responsables des activités biologiques de ces molécules.
La première partie de cet article décrit l’origine et le procédé d’obtention des fucanes, leur structure chimique et les systèmes enzymatiques utilisés pour les étudier. Quelques exemples de valorisation économique sont présentés: compléments alimentaires, nutrition animale, cosmétiques, molécules à visée thérapeutique.

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