Optimisation des paramètres d’Hydrolyse de matières premières d’origine marine

Dans le cadre d’un stage de 6 mois, IDmer a été heureux d’accueillir dans son équipe, une étudiante en Master à l’UBS de Lorient.

Lors de cette période d’immersion professionnelle, cette étudiante a travaillé sur l’optimisation des paramètres d’hydrolyse enzymatique à partir de diverses matières premières d’origine marine dans le but d’identifier des voies de valorisation. Cette étude a été réalisée suite à une demande d’un partenaire industriel d’IDmer qui souhaitait connaître les voies de valorisation possibles de 5 types de co-produits marins générés en abondance sur son site industriel : co-produits d’anchois, de calamar géant, de crevette, de munida et de maquereau.

L’optimisation des paramètres d’hydrolyse est indispensable à l’obtention d’hydrolysats protéiques[1] solubles. Le temps d’hydrolyse, le pH, la température du milieu réactionnel, les concentrations respectives en enzymes[2] et substrats[3] ainsi que le choix de l’enzyme sont des points critiques qui conditionnent l’efficience de l’hydrolyse.

Dans le cas d’hydrolyse enzymatique de produits de la mer, 4 fractions[4] différentes peuvent être récupérées en fin de process, après filtration et centrifugation : les résidus de tamisage (os et cartilage), une fraction lipidique (triglycéride, huile), une fraction insoluble (protéines non hydrolysées de haut poids moléculaire, minéraux) et enfin la fraction d’intérêt aqueuse, qui contient les peptides[5] résultant de la protéolyse[6] et dont on cherche à maximiser la proportion.

L’efficacité de l’hydrolyse peut être estimée en suivant deux paramètres au sein de la fraction aqueuse. Le premier est le degré d’hydrolyse, exprimé en pourcentage et qui reflète le nombre de liaisons peptidiques lysées (coupées) par rapport au nombre total de liaisons. Plus le degré d’hydrolyse est élevé, plus l’hydrolyse est importante et plus les peptides obtenus seront de petites tailles. Le second, est la répartition des poids moléculaire qui permet de définir directement de la taille des peptides. Une hydrolyse poussée permet d’obtenir des enchaînements de quelques acides aminés ayant des poids moléculaires inférieurs à 1000 Da. La taille des peptides constitue un critère important pour identifier des activités biologiques et définir ses applications.

Lors de l’optimisation des conditions d’hydrolyse pour les différentes matières premières étudiées, différentes enzymes ont été testées avec des caractéristiques de pH et de température optimales différentes. Les enzymes ayant montrées le plus d’intérêt étaient celles dont le pH optimal était compris entre 6 et 8 avec des températures optimales de l’ordre de 50 à 65°C.  Différents ratio Enzyme/Substrat ont également été testés avec différents temps d’hydrolyse. Ainsi pour ces co-produits marins, un rapport massique enzyme/substrat de 0.55 et une durée de 180 minutes semblent être les plus adéquats pour obtenir une fraction aqueuse largement majoritaire, avec un degré d’hydrolyse supérieur à 30% et contenant des peptides de faible poids moléculaire.

 

Source : Rapport de stage – M1 UBS Lorient – IDmer

 

[1] Hydrolysat protéique : Mélange de peptides et d’acides aminés obtenu par hydrolyse enzymatique d’une protéine.

[2] Enzyme : Protéine ayant des propriétés catalytiques et permettant de réaliser des réactions biochimiques.

[3] Substrat : Désigne le composé « principal » sur lequel on désire effectuer une modification, à l’aide d’un « agent » qui est le réactif.

[4] Fraction : Produit d’un procédé de fractionnement.

[5] Peptide : Fragment de protéine formé par un nombre restreint d’acides aminés.

[6] Protéolyse : Hydrolyse des protéines au cours des processus métaboliques sous l’effet d’enzymes.