TD n°2 Valorisation et Utilisation des algues

Valorisation et utilisation des Algues Utilisation des algues comme Bioindicateurs Valorisation des algues dans le domaine industriel : Alimentation humaine et animale Santé Cosmétologie Agriculture CEVA : mise au point et développement de produits industriels à base d'ingrédients marins

I - Les Algues, Bioindicateurs de l’environnement Définition : Les bioindicateurs sont des organismes, tels que les lichens, les oiseaux et les bactéries, utilisés pour surveiller la santé de l'environnement Perturbations chimiques, physiologiques ou comportementales = problème au sein de leurs écosystèmes Le terme bioindicateur désigne des espèces biologiques ou animales qui, du fait de leurs particularités écologiques, réagissent à un polluant par une modification nette et spécifique de leurs fonctions vitales. (Kirschbaum et Wirth; Les lichens bioindicateurs, Ulmer 1997)

I - Les Algues, Bioindicateurs de l’environnement Rôles des Bioindicateurs : déceler les changements dans l’environnement naturel surveiller la présence de pollution et les effets de la pollution sur l'écosystème de l'organisme surveiller les progrès du nettoyage de l'environnement vérifier des substances telles que l'eau potable, pour y déceler la présence de polluants Indicateurs Végétaux, Animaux, Microbiens

I - Les Algues, Bioindicateurs de l’environnement Cas des Diatomées, algues unicellulaires 1 – Caractéristiques des Diatomées Diatomées pennées Algues unicellulaires microscopiques Enveloppe externe à 2 valves emboîtées = frustule Frustule constituée de silice faiblement cristallisé Systématique : caractéristiques spéc des valves Diatomées centriques

I - Les Algues, Bioindicateurs de l’environnement 2 – Les Diatomées, Bioindicateurs de l’environnement Pourquoi ? Très résistantes mécaniq/chimiq Milliers espèces, fonction qualité eau Eaux douces / salées / milieux secs peuplent les cours d’eau toute l’année réactions aux changements de l’environnement bien connus Résultats fiables

I - Les Algues, Bioindicateurs de l’environnement 2 – Les Diatomées, Bioindicateurs de l’environnement Méthode ? observation des diatomées dans les cours d’eau comparaison avec analyse chimique Mêmes indications sur l’état de pollution Diatomées vivantes Mise au point d’un indice (Suisse) = détermination de la pollution chimique d’un cours d’eau à l’aide du peuplement de diatomées En fonction de la pollution, des espèces sensibles disparaissent au profit d’espèces - sensibles

II – Valorisation des Algues dans le domaine industriel

II – Valorisation des Algues dans le domaine industriel 1 – Alimentation Humaine et Animale Consommation d’algues esst en Extrême Orient mais augmentation en Occident Au Japon… préhistoire japonaise  trace de consom d’algues VIIIème siècle  rituels honorifiques Tradition alimentaire : Consommation actuelle : 1.4 kg/an/habitant Le Nori : riche en sels minéraux et vit A, fabriqué à partir de divers espèces de Porphyra, lavées, hachées, séchées s/s forme de feuille  sushis Algue rouge

II – Valorisation des Algues dans le domaine industriel 1 – Alimentation Humaine et Animale Le Kombus : fabriqués à partir de laminaires, consommés comme légumes Laminaria japonica Le Wakamé : fabriqués à partir de Undaria Pinnatifida séchées Laminaires, Porphyra, Ulva sont aussi consommées fraîches en salade

II – Valorisation des Algues dans le domaine industriel 1 – Alimentation Humaine et Animale En France… population migrantes  restau. japonais et chinois consommateurs végétariens, macrobiotiques Arrivée de l’algue : Filière de production depuis les années 80, aliment non traditionnel

II – Valorisation des Algues dans le domaine industriel 1 – Alimentation Humaine et Animale Formes d’utilisation : condiments et aromates aux algues (sel, moutarde…) légumes d’accompagnement de produits marins intégration dans produits non marins (produits céréaliers, sauces, liqueurs) Intérêts nutritionnels : Richesse en fibres : 33 à 47 % Richesse en minéraux : divers éléments minéraux et oligo-éléments teneur exceptionnelle en iode

II – Valorisation des Algues dans le domaine industriel 1 – Alimentation Humaine et Animale 1 gramme de paillettes d’algues couvre 100 % des AJR en iode (150 µg) Utilisé comme complément alimentaire

II – Valorisation des Algues dans le domaine industriel 1 – Alimentation Humaine et Animale Richesse en protéines : Spiruline, algue très riche en prot 50-70 % MS Teneur faible en lipides 1-5 % MS Cocktail vitaminique : vit E chez Fucales, vit C chez algues vertes et brunes, source importante de vit B12 (Spiruline, Porphyra, Palmaria) Source d’antioxydants : caroténoïdes, polyphénols, enzymes…

II – Valorisation des Algues dans le domaine industriel 1 – Alimentation Humaine et Animale Dans l’alimentation animale En Bretagne et Normandie sous forme de farine, poudre et tourteaux En Aquiculture : culture de microalgues  sert de nourriture aux larves et alevins (Chlorelles, Dunaliella) et espèces planctoniques (naissain d’huîtres) Alimentation indirecte : les agents gélifiants Substances hydrophiles macromoléculaires susceptibles de produire dans l’eau (ou phase aqueuse) des solutions, suspensions ou gels visqueux colloïdaux dès une faible concentration Appartiennent au groupe des polysaccharides Utilisés comme épaississants, stabilisateurs, liants La majorité des GE ne sont pas dégradés dans l’estomac

II – Valorisation des Algues dans le domaine industriel 1 – Alimentation Humaine et Animale Agar (Agar-Agar, Gélose; E406) présent dans la paroi cellulaire de  algues rouges fabrication par extraction eau chaude, rectification et dessication deux fractions : agarose et agaropectine agarose, 55 à 66 %, agent gélifiant, chaîne de Galactoses translucide et thermostable  milieu de culture in vitro confiserie, glaces comestibles, industrie des jus de fruit et produits de viande, produits cosmétiques

II – Valorisation des Algues dans le domaine industriel 1 – Alimentation Humaine et Animale Alginates (Acide alginique E 400 et sels dérivés E 401 à 404) présent dans la paroi cellulaire de  algues brunes extraction avec un alcali puis précipitation avec acide ou Ca2+ polysaccharide linéaire d’acide D-mannuronique et L-guluronique gélifiants et épaississants dans les denrées alimentaires

II – Valorisation des Algues dans le domaine industriel 1 – Alimentation Humaine et Animale Carraghénane (E 407) provient du varech rouge (Chondrus crispus, gigartina stellata) extraction à la vapeur et précipitation à l’alcool molécule linéaire d’éléments dimères de galactose gélifiant, stabilisateur, épaississant en combinaison avec autres GE, cosmétologie

II – Valorisation des Algues dans le domaine industriel 2 – Santé Des effets bénéfiques sur la santé Les algues  mécanismes de protection contre les conditions de stress Synthèse d’antioxydants : inhibent la formation d’espèces activées de l’O2 interrompent la dégradation des prot, lip, ADN réparent les molécules dégradées par l’oxydation Molécules Algales Antioxydantes : lipophile  caroténoïdes, vitamine E hydrophile  polyphénols, phycobiliprotéine, vitamine C, SOD

II – Valorisation des Algues dans le domaine industriel 2 – Santé La vitamine E : activité anti-inflammatoire principalement chez algues brunes (ascophyllum, fucus) alpha tocophérol, forme la plus représentée Les caroténoïdes : protection cutanée vis-à-vis du soleil, prévention cancers présents dans les 3 phyllums fucoxanthine, mol plus puissante chez algues brunes : effet inhibiteur lutéine et zéaxanthine, algues vertes et rouges, protection contre les sur progression des cellules tumorales, prévention de maladies cardio- ou cérébro-vasculaires pathologies affectant les yeux

II – Valorisation des Algues dans le domaine industriel 2 – Santé Les polyphénols :  polyphénols veg  monomère constitutif = le phloroglucinol grande variété de structure : fucols, florétols, polyphénols sulfatés activité de défense, antimicrobienne, antifongique, protection contre UV, détoxification des métaux lourds, activité anticarcinogène, prévention cardiovasculaire Les Phycobiliprotéines : rôle de collecte de l’énergie lumineuse phycocyanine, pigment bleu spiruline, phycoérythrine, algues rouges activité antioxydante, 6x > comp de réf (trolox), 20x > vit C

II – Valorisation des Algues dans le domaine industriel 2 – Santé La vitamine C : activité antioxydante reconnue protection contre le cancer de l’estomac, l’œsophage, le pharynx 150 à 300 mg pour 100 g de MS,  le phylum La superoxyde dismutase : enzyme, anion superoxyde  peroxyde d’hydrogène défense contre le stress oxydant algues rouges, principalement Gracilaria, Mastocarpus ou Chondrus

II – Valorisation des Algues dans le domaine industriel 2 – Santé Des alginates comme Biomatériaux substances destinées à entrer en contact avec des syst bio pour évaluer, traiter, augmenter ou remplacer tout tissu org ou fonction du corps Les alginates : polysaccharides des algues brunes traitement des brûlures fabrication de pansements fabrication de capsules pour médicaments

II – Valorisation des Algues dans le domaine industriel 2 – Santé Des alginates comme Biomatériaux Recherche sur les alginates : alginates peu immunogènes  matrice à un pancréas artificiel fabrication de billes  libération contrôlée de médicaments association CEVA-INSERM : immobilisation de cellules dans des billes utilisation thérapeutiques (traitement hépatites) utilisation pharmaceutique (test toxicité in vitro)

II – Valorisation des Algues dans le domaine industriel 3 – Cosmétologie  activités antioxydantes  sources de vitamines, oligoéléments, acides aminés Algues et extraits d’algues stimulent les fonctions naturelles de l’épiderme préviennent le vieillissement cutané un exemple… Laboratoire GOEMAR : Les laboratoires de la Mer (Saint Malo) mise au point d’une technique de transfo des algues à froid = le cryobroyage  base de toute une gamme de soin

II – Valorisation des Algues dans le domaine industriel 4 – Agriculture Utilisation d’algues comme engrais sous forme de fertilisants  engrais organiques riches en nitrate et potasse Himanthalia Sargassum Fucales récoltées sur le rivage = goémon d’échouage ou goémon épave Laminariales récoltées mécaniquement à l’aide de bateaux goémoniers Laminaria hyperborea Laminaria digita

II – Valorisation des Algues dans le domaine industriel 4 – Agriculture Utilisation d’algues comme engrais sous forme d’amendements  riche en calcaire bancs de maërl = accumulation de thalles fossiles de Lithothanion calcareum, récolté par dragage

II – Valorisation des Algues dans le domaine industriel 4 – Agriculture Utilisation d’algues comme engrais sous forme de compost à partir d’algues vertes Ulva lactuca, Enteromorpha, Monostroma  responsables des « marées vertes » en Bretagne Ulva lactuca sous forme de paillis à partir de Fucus dans les jardins pour éviter le gel, préserver l’humidité du sol, éviter le contact des fruits ou légumes avec la terre Enteromorpha