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Title:
PROCESS FOR THE TREATMENT OF A PROTEINIC SUBSTANCE WITH A VIEW TO SEPARATING THE PROTEINS AND THE PROSTHETIC GROUPS, AND APPLICATIONS TO HAEMOGLOBIN AND CHLOROPHYL
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/1984/001883
Kind Code:
A1
Abstract:
Process for the treatment of a proteinic substance with a view to separating the protein or proteins of said substance from the prosthetic group or groups. The process comprises in a first step the setting of the proteinic substance in a diluted acid medium having a pH ranging from 0.5 to 5 and, in a second step, the separation of the solid phase of the precipitate obtained to preserve the liquid phase containing preferably in solution the protein or proteins of the substance. The process of the invention may be particularly applied to heamoglobin with a view to separating the globin or to chlorophyl with a view to separating proteins contained therein.

Inventors:
ESPENAN PATRICK (FR)
Application Number:
PCT/FR1982/000184
Publication Date:
May 24, 1984
Filing Date:
November 09, 1982
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Assignee:
SODEPRAL (FR)
International Classes:
A23J1/00; A23J1/06; A23J3/32; (IPC1-7): A23J3/00; A23J1/06
Foreign References:
AU449710A
FR2379988A11978-09-08
Other References:
CHEMICAL ABSTRACTS, Vol. 91, 1979 (Columbus, Ohio, US) V.F, SEMENOV et al. "Methods of Blue-Green Algae Detoxification during Industrial Proccessing see page 488, Ref,: 73350c, Form. Kontrol Kach Poverkhn. Vod 1976, 2,65-8 (Russ)
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Claims:
REVENDICATIONS
1. Procédé de traitement d'une substan¬ ce protéique composée d'au moins une protéine et d'au moins un groupeπent prosthétique, en vue de séparer au moins par¬ tiellement la ou lesdites protéines du ou desdits groupe¬ ments prosthétiques, caractériséen ce qu'il consiste : r dans une première étape, à réaliser acide diluée une solution/constituée de la substance protéique, d'eau et d'acide, ayant un pH compris entre 0,5 et 5yde façon à en¬ traîner la rupture de la majeure partie des liaisons pro¬ téines/groupements prosthétiques sans rupture génère i άe des liaisons peptidiques desdites protéines, et à former un précipité PI contenant la majeure partie du ou desdits groupements prosthétiques et à garder préferentiellement en solution la ou les protéines de la substance, et, dans une seconde étape, à séparer, par un processus de séparation physique liquide/solide, la phase solide PI obtenue de la phase liquide Ll. 2) Procédé de traitement selon la reven¬ dication 1, caractérisé en ce que l'on réalise la solution de sorte que la concentration pondérale de la substance protéique soit approximativement comprise entre 5 et 30 grammes par litre de solution.
2. Procédé de traitement selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu'on porte la solution contenant la substance protéique à une température approximativement comprise entre 80° C et 100° C pendant un laps de temps approximativement #compris entre 1 et 3 heures avant de procéder à l'étape de séparation.
3. Procédé de traitement selon l'une des revendications 1, 2 ou 3, caractérisé en ce que l'acide utilisé pour réaliser la solution précitée est de l'acide sulfurique.
4. Procédé de traitement selon l'une des revendications 1, 2, 3 ou 4, caractérisé en ce que, au cours de la première étape, on ajoute à la solution une quantité de phase solide P'1 obtenue au cours d'un traite tπent antérieur, en vue de catalyser la précipitation se dé roulant au cours de ladite première étape.
5. Procédé de traitement selon l'une des revendications 1, 2, 3, 4 ou 5, caractérisé en ce que la phase liquide Ll obtenue au terme de la seconde étape est portée à un pH correspondant au minimum de solubilité des protéines, en vue de former un précipité P2 riche en pro¬ téines et pauvre en sel, ledit précipité P2 étant ensuite séparé de la nouvelle phase liquide L2 en vue d'obtenir des protéines concentrées.
6. Procédé de traitement selon la reven¬ dication 6, caractérisé en ce que l'on dissout au moins par¬ tiellement le précipité P2 riche en protéines et pauvre en sel en milieu aqueux non neutre, l'on mélange éventuelle ment les deux phases et l'on fait subir au liquide ou mé¬ lange obtenu un traitement de deshydratation, en vue de le transformer en poudre .
7. Procédé de traitement selon l'une des revendications 1, 2 ou 3 , 4, 5 ou 6 ou 7 , caractérisé en ce que, eu terme de la seconde étape, la phase solide obtenue PI est diluée dans de l'eau, en vue de dissoudre une pas. tie des protéines contenues dans ladite phase solide,, la nouvelle phase liquide L3 étant séparée de la nouvelle phase solide P3, en vue de récupérer une quantité supplémen taire de protéines, cette opération étant le cas échéant reproduite.
8. Procédé de traitement selon l'une des revendications précédentes, dans lequel la seconde étape consiste à effectuer l'une des opérations de' séparation suivantes : centrifugation, filtration ou décantation.
9. Procédé de traitement conforme a l'une des revendications précédentes d'une substance proté¬ ique contenant au moins une protéine et au moins un groupe¬ ment prosthétique coloré, en vue d'obtenir des protéines sensiblement blanches, isolées par rapport à un résidu colo¬ ré insoluble.
10. Procédé selon la revendication 10 ap¬ pliqué à du cruor contenant comme substance protéique de l'hémoglobine. 12) Procédé selon la revendication 11 OMPI caractérisé en ce que la solution est portée à une tempéra¬ ture de 98 à 99° C pendant un temps compris entre 1 h 30 et 2 h 30.
11. Procédé selon la revendication10 ap¬ pliqué à une substance protéique végétale contencnt de la chl rophylle.
Description:
PROCEDE DE TRAITEMENT D'UNE SUBSTANCE PROTEIQUE EN VUE DE SEPARER LES PROTEINES ET LES GROUPEMENTS PROSTHETIQUES, ET APPLICATIONS A L'HEMOGLOBINE ET A LA CHLOROPHYLLE

L'invention concerne un procédé de traitement d'une substance protéique composée d'au moins une protéine et d'au moins un groupement prosthétique en vue de séparer la ou lesdites protéines du ou desdits grou¬ pements prosthétiques ; elle s'étend en particulier à des applications en vue de séparer des protéines sensiblement blanches de groupements prosthétiques colorés, par exemple séparation de la globine d'une substance contenant de l'hémoglobine (cruor, sang, hématie), séparation des pro¬ téines contenues dans la chlorophylle ou substances issues ou dérivées de celle-ci. On sait que les protéines constituent un des éléments essentiels des denrées alimentaires et de nombreux produits sont enrichis en protéines aussi bien pour l'alimentation de l'homme que pour celle des animaux. Or le sang et particulièrement le cruor qui en est dérivé est très riche en hémoglobine composée de l'association de l'hème (constituant un groupement prosthétique) et de la globine (constituant une protéine blanche). Toutefois, à l'heure actuelle, cette protéine n'est pas récupérée et de considérables quantités de sang et de cruor sont reje- tées, laissant perdre un produit noble, et au surplus, provoquant une forte pollution lors des rejets. Cette per¬ te est d'autant plus préjudiciable que la globine possède des propriétés technologiques extrêmement intéressantes telles que pouvoirs moussant et é ulsifiant très prononcés (qui sont supérieurs à ceux de l'albumine d'oeuf et du plas¬ ma qui sont des produits actuellement très utilisés pour remplir ces fonctions).

Cette absence de récupération et de valorisation des dérivés du sang provient d'une incapacité pratique de préparer, dans des conditions économiques sa¬ tisfaisantes, un produit contenant la globine, qui soit sensiblement blanc afin d'être utilisable comme additif.

OMP

En effet, on connaît à l'heure actuelle essentiellement quatre types de procédés qui permettent d'éliminer la co¬ loration de l'hémoglobine, mais tous ces procédés présen¬ tent des inconvénients qui, en pratique, rendent la récu- pération non rentable ou très faiblement rentable.

Un premier type de procédé consiste à effectuer la décoloration au moyen d'eau oxygénée con¬ centrée. Les inconvénients spécifiques de ce procédé sont les suivants : dangers provenant de la manipulation de l'eau oxygénée concentrée et de la présence de traces d'eau oxygénée dans le produit final, forte dénaturation de la protéine qui perd ses propriétés technologiques, mise en oeuvre industrielle extrêmement délicate sur de grandes quantités en raison de la formation de volumes considé- râbles de mousses, coût élevé du procédé en raison de la cherté du produit de base utilisé.

Un autre type de procédé consiste à traiter l'hémoglobine au moyen d'éthanol qui provoque la formation d'agrégats de 1'hèmes ou dérivés et permet la séparation de la globine. Toutefois, les quantités d'étha¬ nol nécessaires sont très élevées et le procédé doit être mis en oeuvre à basse température (inférieure à - 5° C). De ce fait, le coût de sa mise en oeuvre industrielle est élevé et ne permet pas de rentabiliser la récupération des globines du sang.

Un autre type de procédé, très uti¬ lisé dans le domaine médical à l'occasion d'analyses ou de recherches, consiste à placer l'hémoglobine en milieu acide acétonique ; dans ces conditions la globine préci- pitée en flocons blancs peut être séparée de l'héme qui reste en solution. Ce procédé, très efficace pour assurer une séparation complète, présente toutefois le grave incon¬ vénient d'obliger à manipuler de l'acétone qui est un produit très dangereux, avec des risques importants de résidus toxiques dans la globine obtenue, rendant sa consommation dangereuse. Ce procédé acceptable pour des analyses où la globine séparée n'est pas consommée, ne l'est plus pour l'obtention d'une globine destinée à l'ali¬ mentation. De plus il conduit à des consommations d'acétone

extrêmement élevées, qu'il faut ensuite regénérer par dis¬ tillation.

Un dernier type de procédé consiste à hydrolyser l'hémoglobine, par voie chimique en milieu acide très concentré, ou par voie enzymatique en présence de protéase, en vue de scinder l'hémoglobine en divers cons¬ tituants : l'un d'eux contient 1 ' hè e qui, insoluble, peut être séparé. On se reportera par exemple aux brevets AU 449710 ou FR 2379988 pour illustrer les techniques d'hydrolyse chimique. Toutefois, au cours de l'hydrolyse, la globine est elle-même fractionnée en très petits pepti- des (enchaînement de 3 à 4 résidus d'acides aminés) ou même en acides aminés, ce qui lui fait perdre ses propriétés technologiques et lui donne un goût amer, la rendant diffi¬ cilement utilisable comme additif alimentaire. Par ailleurs, l'hydrolyse par voie chimique s'effectue dans des conditions opératoires contraignantes (durée de chauffage très longue de l'ordre de 24 heures, présence d'un milieu acide de con- centration au moins égale à 6N, pression généralement supé¬ rieure à la pression atmosphérique).

Il est essentiel de remarquer que, dans le cas des techniques d'hydrolyse ci-dessus évoquées, les produits obtenus sont, non pas les protéines elles-mêmes mais des fractions dévalorisées de celles-ci et les pro¬ fessionnels compétents ont admis comme acquis qu'il n'était pas possible par de simples techniques d'hydrolyse en milieu acide, de séparer des protéines des groupements prosthéti¬ ques et de les isoler sans rompre les liaisons peptidiques. De plus les expérimentations ont d,émontré que les produits obtenus par ces techniques avaient une couleur rouge-brun très prononcée.

Dans ces conditions les défauts ci- dessus résumés des procédés classiques ont pour conséquence que d'énormes quantités de sang provenant des abattoirs sont actuellement rejetées sans aucune récupération ; dans cer¬ tains cas, le plasma jaune est récupéré mais le cruor qui est le produit rouge restant, contenant l'hémoglobine, est perdu. La présente invention se propose de

MH

pallier les αefauts et insuffisances des procédés classiques de traitement de l'hémoglobine en vue de permettre une sépa¬ ration chimique et piysique de la globine sans rupture çπncrali s≤e des liaisons peptidiques de celle-ci et dans des condi- tions de mise en oeuvre très économiques.

D'une façon plus générale, l'invention se propose d'indiquer un procédé de traitement permettant de séparer une ou des protéines du ou de leurs groupements pros- thétiques sans altérer sensiblement la protéine et sans ris¬ que de trace de produit toxique ou dangereux dans celle-ci.

Un objectif de l'invention est en par¬ ticulier de fournir une protéine insipide et blanche, car¬ dant toutes ses propriétés et notamment ses propriétés tech- nologiques.

Un autre objectif est d'éviter de façon rigoureuse toute manipulation de produits dangereux ou toxi¬ ques et de permettre l'obtention d'une protéine strictement exempte de résidus toxiques. Un autre objectif est de fournir un trai¬ tement utilisant des matières de base très bon marché, béné¬ ficiant d'une mise en oeuvre simple et facile à température peu élevée et, en conséquence, susceptible d'être développé sur le plan industriel à un coût extrêmement bas. A cet effet, le procédé de traitement conforme à l'invention consiste :

- dans une première étape, à réaliser une solution acide diluée, constituée de la substance protéique, d'eau et d'acide, ayant un pH compris entre 0,5 et 5, de façon à entraîner la rupture de la majeure partie des liaisons pro-

« téines/groupements prosthétiques sans hydrolyse trè sensible liaisons peptidiques desdites protéines, à former un précipité PI contenant la majeure partie du ou desdits groupements pros¬ thétiques et à garder préferentiellement en solution la ou les protéines de la substance,

-? et, dans une seconde étape, à séparer, far un processus de séparation physique liquide/solide, a phase solide PI obtenue de la phase liquide Ll.

Les expérimentations ont mis en évidence que, de façon très inattendue, il se forme en milieu aqueux acide dilué au pH précité et en l'absence d'addition

d'un quelconque produit auxiliaire, un précipité contenant préferentiellement les groupements prosthétiques, qui peut être aisément séparé par toute voie connue (centrifugation, filtration, décantation ) pour obtenir une phase liquide très pauvre en groupements prosthétiques. Ces expérimenta¬ tions ont notamment mis en lumière le fait essentiel et tout à fait contraire aux idées des professionnels ; α_r_sistant dans la faculté, à faible dilution acide, de rompre la ma- jeure partie des liaisons protéines/groupements prosthéti¬ ques sans rupture généralisée des liaisons peptidiques et de séparer ensuite ces protéines par un simple processus de séparation physique liquide/solide. On ' isole ainsi des protéines blanches non scindées, de poids moléculaire de l'ordre de 8 000 à 12 000, alors que, dans les techniques d'hydrolyse antérieure, qui font appel à des concentrations acides dans le milieu réactionnel de 10 à 50 fois plus élevées (brevet AU 449710 et brevet FR 2379988), les pro¬ duits obtenus sont des petits peptides de poids moléculaires inf ér±e rs à 700, mal isolés des groupements prosthétiques

(couleur rouge/brun). Ainsi, dans le,cas de l'hémoglobine, par mise en oeuyre du procède de l'invention la phase liquide obtenue/est faiblement colorée et contient en majeure partie de la globine de poids moléculaire élevé.

Il est à noter que les groupements prosthétiques initiaux sont généralement transformés au cours du traitement pour fournir des groupements dérivés mais sans que la protéine elle-même n'ait subi de modifi- caitons sensibles (c'est-à-dire susceptibles d'altérer no¬ tablement ses propriétés). Les conditions opératoires préféren¬ tielles du procédé conforme à l'invention sont les sui¬ vantes :

- utilisation de l'acide sulfurique,

- concentration pondérale de la sub- stance protéique dans la solution approximativement com¬ prise entre 5 et 30 grammes par litre,

- solution chauffée à une température approximativement comprise entre 80 e C et 100 e C pendant un laps de temps compris entre une heure et trois heures avant de procéder à l'étape de séparation.

Ces conditions opératoires sont douces et permettent d'accroître la quantité de protéine séparée et de réduire la proportion résiduelle de groupement pros- thétique dans la phase liquide. Elles entraînent de plus, 1'avantage essentiel et remarquable de provoquer une agré¬ gation ou collage des particules du précipité grâce à la gélification d'une certaine proportion de la substance pro¬ téique. L'opération de séparation liquide/solide qui suit en est grandement facilitée et peut s'effectuer en quelques minutes, par exemple par une simple filtration à travers un papier-filtre courant ou par des techniques de centrifuga- tion ou de décantation.

En outre, on a pu constater que, au cours de la première étape, l'addition dans la solution d'une certaine quantité de précipité formé au cours d'un traitement antérieur favorise considérablement la formation du précipité PI et permet d'accroître la quantité de préci¬ pité formé au cours d'un laps de temps donné et d'obtenir après séparation une phase liquide appauvrie en groupements prosthétiques.

Par ailleurs, il a été mis en évidence que la phase solide séparée PI qui contient la majeure par¬ tie des groupements prosthétiques contient également de la substance protéique qui n'a pas été scindée par rapport auxdits groupements. Le procédé peut se limiter à un seul cycle en vue de récupérer dans la ph^se liquide Ll une partie seulement des protéines pratiquement exemptes des groupements prosthétiques gênants. II est également possible de récupérer une quantité plus importante de protéines en soumettant, au terme de la seconde étape, la phase solide PI au traite¬ ment complémentaire suivant : dilution de cette phase dans de l'eau en vue de permettre le passage en solution d'une partie des protéines contenues dans celle-ci et séparation de la nouvelle phase liquide L3 et de la nouvelle phase solide P3 au bout d'un laps de temps déterminé en vue de récupérer une quantité supplémentaire de protéines dans ladite phase liquide, ces opérations pouvant, le cas échéant, " être reproduites.

Q H

Par ailleurs, selon un autre mode de mise en oeuvre qui peut se combiner au précédent, le pro¬ cédé peut être adapté pour obtenir une solution plus con- centrée de protéines afin notamment de réduire les coûts de séchage. Dans ce mode de mise en oeuvre, la phase liquide Ll obtenue après séparation du précipité PI est portée à un pH correspondant au minimum de solubilité des protéines concernées ; par exemple, pour la globine, ce pH est sensi- blement compris entre 7 et 7,5 et correspond à une solubi¬ lité de la globine très réduite. Il se forme alors un nou¬ veau précipité P2 floconneux, riche en protéines et pauvre en sel. Ce précipité est ensuite séparé de la nouvelle phase liquide L2 en vue d'obtenir des protéines concentrées, contenant peu de sel.

Ce dernier mode de mise en oeuvre est en particulier très intéressant lorsque la substance pro¬ téique a fait l'objet d'un traitement préalable de conser¬ vation (ou autre) avec des sels toxiques : il permet alors une élimination naturelle de la plus grande partie de ces sels .

Le procédé de 1 'invention s 'applique en particulier dans le cas de substances protéiques colo¬ rées (notamment hémoglobine ou chlorophylle et substances issues de celle-ci) pour obtenir à partir de celles-ci des protéines sensiblement blanches. Les applications du pro¬ cédé à l'hémoglobine et à la chlorophylle et substances issues de celle-ci sont illustrées par les exemples décrits ci-après. Exemple 1 - Le corps de départ traité est du cruor (qui est constitué par le culot de centrifuga- tion du sang dont on a séparé le plasma surnageant).

Le cruor traité dans cet exemple pro¬ vient de sang de boeuf recueilli sur un mélange de sulfite et de citrate.

On prépare un milieu aqueux acide en mélangeant un acide minéral fort à de l'eau ; en l'exemple,

26 cm d'HCL 12 N ont été ajoutés à 3,6 litres d'eau.

On verse alors dans ce milieu 400 cm de cruor et on homogénéise la solution dont le pH est de

8 l'ordre de 2,1. On attend 24 heures au cours αesquenes on constate la formation d'un précipité noirâtre PI qui dé¬ cante au fond du récipient ; la solution liquide restante Ll est de couleur brun clair.

Au terme des 24 heures, on opère une filtration sur papier filtre classique. Dans cet exemple, le précipité noirâtre PI est éliminé et la phase liquide recueillie Ll est analysée ; elle contient une concentra- tion pondérale d'environ 15 g/litre de globine.

Cette phase liquide Ll est ensuite soumise à un traitement d' atomisation qui permet d'obtenir environ 50 g de poudre blanche, légèrement teintée en brun. La quantité initiale de cruor traitée contenait environ 90 g de globine liée à 1 'hè e sous forme d'hémoglobine : ccπpte tenu des sels présents, on a ainsi récupéré en un seul cycle et par un procédé de mise en oeuvre extrêmement simple, environ la moitié de la globine initialement pré¬ sente. Exemple 2 - On réitère les deux étapes du procédé de l'exemple 1 "pour obtenir une phase liquide Ll de même nature après élimination du précipité PI.

On verse dans cette phase liquide ( dont le volume est d'environ 3,5 litres) 1,7 litre de soude 0,1 N de façon à ramener le pH à une valeur égale à 7. Il se forme immédiatement un précipité floconneux blanc rosé P2 que l'on laisse décanter.

La phase liquide L2 surnageante est éliminée ; cette phase contient la plus grande partie, d'une part, des sels formés par mj.se en oeuvre du procédé lors des ajouts d'acide et de base, d'autre part, des sels présents eu ajoutés dans le cruor initial (notamment sul¬ fites et citrates).

Le précipité floconneux P2 qui est donc riche en globine et pauvre en sel est dissous dans un mi- lieu aqueux non neutre, de façon à former une solution de pH de l'ordre de 5 à 5,5, contenant 30 g de précipité par litre de solution. Dans ces conditions, on constate que tout le précipité est passé en solution. On réalise alors un traitement de des-

hydratation par atomisation et on obtient une poudre blan¬ che très faiblement rosée ; son analyse fait apparaître que cette poudre contient 82 % de globine. Exemple 3 - On réitère les deux étapes du procédé de l'exemple 1, mais on conserve la phase solide PI obtenue au terme de la filtration, afin de la soumettre à un traitement supplémentaire permettant e récupérer une partie Ces globines contenues dans celle-ci. Cette phase solide PI est diluée trois fois en volume dans de l'eau pour obtenir une nouvelle phase solide P3 et une nouvelle phase liquide L3. On laisse décanter cette nouvelle phase P3 pendant 48 heures et on prélève la phase liquide L3 surnageante. Cette phase li- quide qui contient en solution une partie des protéines demeurées dans la phase PI, est de couleur jaune clair.

Cette phase est atominée pour la trans¬ former en poudre. On obtient une poudre parfaitement blan¬ che contenant en poids une proportion d'environ 80 % de globine.

Exemple 4 - On prépare un milieu aqueux acide en mélangeant 65 cm 3 * d ' HCL 12 N dans 9 litres d'eau et on verse dans ce milieu 1 litre de cruor obtenu à partir de sang recueilli sur phosphate et chlorure de sodium. On homogénéise la solution dont le pH est de l'or¬ dre de 2,2.

On attend 12 heures environ au cours desquelles on constate la formation d'un précipité noirâtre P'1 qui décante ; la solution liquide restante L'1 est de couleur brun clair. ,

On opère une centrifugation et on récu¬ père environ 9 litres de surnageant L'1. On fait passer cette solution sur une colonne de charbon actif ; on cons¬ tate que la solution obtenue L"l est notablement plus clai- re. Le charbon actif permet donc d'éliminer une partie des groupements prosthétiques qui étaient encore contenus dans la solution L'1.

On ajoute ensuite à la solution L"l, 4,3 litres de soude 0,1 N : on constate la formation d'un précipité P' 2 de couleur blanchâtre. Ce précipité est sou-

OMPI

mis aux rayonnements lumineux solaires pendant deux jours ; on peut constater que sa blancheur s'accentue, ce qui dé¬ montre un effet de dégradation des groupements prosthéti- ques par la lumière.

Le procédé se poursuit par dissolution du précipité en milieu acide et atomisation de la nouvelle phase liquide obtenue. On parvient ainsi à une poudre ex¬ trêmement blanche contenant une proportion d'environ 85 % de globine.

Exemple 5 - On prépare un milieu aqueux acide en mélangeant 78 cm d'HCL 12 N dans 8,4 litres d'eau et on verse dans ce milieu 1,2 litre de cruor obtenu à partir de sang recueilli sur citrate et sulfite. On homo- généise la solution dont le ph " est de l'ordre de 2,2.

On porte la solution à 90° C pendant 15 minutes et on constate la formation d'un précipité noi- râtre qui décante en cours de refroidissement ; la solution liquide restante est de couleur jaune pâle.

Le volume total restant après refroi¬ dissement est de 6,4 litres. Par filtration, on récupère 3,8 litres de solution jaune pâle, contenant environ 48,5 g/litre de globines, soit en poids 57 % de l'hémoglo¬ bine initiale.

La poudre obtenue après déshydratation est de couleur blanche (sans aucune nuance rosée). La tem¬ pérature est donc un facteur favorable qui permet de réduire considérablement la durée de réaction, tout en augmentant le rendement et la qualité de blancheur obtenue.

Exemple 6 - Cet exemple porte sur la séparation des protéines et des groupements prosthétiques contenus dans un résidu d'algues bleues du type spiruline. Ces algues contiennent les substances protéiques suivantes : chlorophylle 1, caroténoïde, xanthophylle, phycobiline (phycocyanine et phycoérythrine) .

On prépare un milieu aqueux acide en mélangeant 3,5 cm d'HCl 12 N dans 500 cm 3 d'eau et on ver- se dans ce milieu 30 g de résidus de spiruline en poudre,

oDtenus dμitfa séparation grossière de la substance proté¬ ique bleue. On homogénéise la solution dont le pH est de l'ordre de 3 (une partie de la poudre demeure à l'état non dissous) .

On porte la solution à 90° C pendant 50 minutes et on constate la formation d'un précipité vert foncé qui décante en cours de refroidissement ; la solu¬ tion liquide restante est de couleur jaune clair. Le volume total restant après refroi- dissement est de 400 cm 3. Par centrifugatio , on récupère

250 cm de solution jaune clair, contenant environ 14,1 g/litre des protéines précitées, soit 14 % des pro¬ téines initiales. La poudre obtenue après déshydratation est de couleur blanche (sans aucune nuance colorée).

Exemple 7 a) On prépare une solution en mélangeant 9,5 litres d'eau à 19 cm d'H_SO. 36 N et à 400 cm de cruor à 32,25 % d'extrait sec. Le pH de la solu- tion est ainsi de 1,70 et la concentration en moles de H-O' est de 0,063 moles/litre de solution. b) On chauffe la solution à 98° C pendant

2 heures. Au fur et à mesure de la réaction il se forme des agrégats solides ayant l'aspect de gel. Ainsi les particules solides ont une taille importante qui facilite largement la séparation liquide/solide de l'étape C. c) Au terme de ces deux heures on procède à une séparation liquide/solide de la solution par filtra¬ tion sur un papier filtre ordinaire ou sur une toile de coton ou encore sur une toile synthétique lavable. La fil- tration est très rapide : 10 à 20 minutes. d) On récolte ainsi 7 litres de perméat jaune pâle très clair, stérile ou pratiquement stérile et

3 litres de rétentat brun foncé insoluble. Le pH du perméat est de 1,90. Son extrait sec est de 1,13 % . La quantité de produit récupéré dans le perméat est donc égale à 61 % de la quantité de produit présente dans la solution initiale. Le pH du rétentat est de 2,10. Son extrait sec est de 1,66 % . La quantité de produit récupéré dans le rétentat est donc égale à 39 % de la quantité de produit présente dans la

"gtfRÊ

OMPI vviru

12 solution initiale. e) Par addition de 280 cm de soude 2N le pH du perméat est porté à 9,00 (ce qui correspond sensi- blement au pH du blanc d'oeuf). Le perméat peut être utilisé tel quel (sous forme liquide) ou préconcentré (par évapora- tion ou ultrafiltration) puis déshydraté (par atomisation) pour être transformé en poudre. f) La poudre de protéines blanches du cruor peut être ensuite employée en particulier dans la préparation d'un grand nombre de produit de pâtisseries en raison de son pouvoir moussant très élevé. Une liste non exhaustive de ces pâtisseries est la suivante : meringues, madeleines, macarons, génoises, sablés, biscuit à la cuiller, mousse au chocolat, soufflés ...

100 ml de blanc d'oeuf d'extrait sec égal à 12 % donne après battage au fouet, pendant 3 à 5 minutes, environ 450 ml de mousse.

100 ml de protéines de cruor d'extrait sec égal à 0,8 % donne dans les mêmes conditions de battage environ 1 500 ml de mousse.

La fermeté et la tenue de la mousse au cours du temps à partir de protéines de cruor est compara¬ ble à celle du blanc d'oeuf. Fermeté et tenue sont très sensiblement renforcées par la présence de sucres (saccha¬ rose par exemple) ou de sels (NaCl par exemple).

Cette amélioration de la consistance de la mousse est très intéressante dans l'industrie de la pâtisserie où le battage pour la préparation de la mousse est souvent réalisé en présence de sucre.

Le tableau ci-après permet d'établir des comparaisons de quantités d'agent moussant nécessaires (blanc d'oeuf ou protéines blanches de cruor) pour la préparation d'1 kg de certaines pâtisseries.

OMPI

mousse biscuit meringues madeleines au à la chocolat cuiller

30 à 40 30 à 40 30 à 35 25 à 35 quantité de poudre de blanc d'oeuf nécessaire rapport quantité de poudre de protéines blanches de cruor nécessaire

Cela signifie donc concrètement qu'il faut par exemple 30 à 40 fois plus de poudre de blanc d'oeuf que de poudre de protéines blanches de cruor pour confectionner des madeleines. g) L'aminogramme de la poudre de protéines blanches de cruor obtenue est le suivant : Acides aminés (en g pour 100 g de protéines) :

Acide aspartique 8,29

Thréonine 4,29

Serine 5,40

Acide glutamique 6,85

Proline 3,60

Glycine 5,11

Alanine 10,85

Cystine 0,64

Valine 8,01

Méthionine 1,16

Isoleucine 0,10

Leucine 12,65

Tyrosine 3,02

Phénylalanine 6,44

Lysine 10,04

Histidine 8,99

Arginine 3,02

Tryptophane 1,57

Exemple 8 - On réitère les 4 premières étapes (a, b, c, d) de l'exemple 7.

Le cruor initial est composé de 80 à

14 a 9U ¥> d'nemoglobines contenant elles-même 4 % de grou¬ pements prosthétiques.

Au terme des étapes a, b, c, d, le perméat est jaune pâle très clair et ne contient pratique¬ ment plus de groupements prosthétiques. Au contraire, le rétentat est un mélange de groupements prosthétiques d'ori¬ gine et de leurs dérivés avec un reliquat de substances protéiques. Dans cet exemple on s'intéresse à ce rétentat qui peut être utilisé, entre autres, pour l'ali¬ mentation des animaux.

Le pouvoir moussant du rétentat est élevé bien que plus faible que celui du perméat. 100 ml de rétentat d'extrait sec 1,66 % de pH ajusté à»9,00 avec de la soude 2 N donne après batta¬ ge 350 ml de mousse de couleur marron clair et de consis¬ tance très ferme.

Le rétentat qui contient environ 80 % de protéines dans l'extrait sec peut être également employé comme source de protéines, de lysine (10 % des acides aminés totaux) et de fer facilement assimilable (environ 0,3 % de l'extrait sec) pour l'alimentation des animaux. L'insolubilité dans l'eau de ce rétentat peut en particu- lier le rendre intéressant pour l'alimentation des poissons. L' aminogramme du rétentat est le suivant : Acides aminés (en g pour 100 g de protéines) :

Acide aspartique 8,30

Thréonine 4,29 Serine 5,40

Acide glutamique 6,85

Proline 3,60

Glycine 5,H

Alanine 10,80 Cystine 0,64 Phénylalanine 6,44

Valine 8,01 Lysine 10,03

Méthionine 1,16 Histidine 8,99

Isoleucine 0,10 Arginine 3,02

Leucine 12,65 Tryptophane 1,57 Tyrosine 3,02 f OMPI

Exemple 9 - On réitère les deux pre¬ mières étapes a, b de l'exemple 7.

Au terme de ces deux heures on ajuste le pH de la solution entre 4 et 5 à l'aide de soude 2 N.

On procède ensuite normalement à la séparation liquide/solide. Le perméat obtenu est jaune pale, a un pH compris entre 4,2 et 5,2 et est parfaitement solu— ble. Si la filtration est réalisée dans des conditions asep- tiques, ce perméat est stérile. Son extrait sec est de l'or¬ dre de 1 % .

Le perméat peut être employé liquide ou deshydraté.

Le pouvoir moussant de ce perméat est approximativement le même que celui du perméat de l'exem¬ ple 7.

La solubilité, le pH, la stérilité, le pouvoir moussant, la teneur en protéines du produit lui confèrent un intérêt important en cosmétologie. Ce perméat liquide ou après déshydra¬ tation peut également être employé en charcuterie en rai--- son de son pouvoir moussant et émulsifiant et de. son pH.

Exemple 10 - On prépare la solution en mélangeant 2 000 litres d'eau à 2,1 1 d'H-SO 36 N et 100 litres de cruor à 32,50 % d'extrait sec. La solution a un pH égal à 2, 79.

On chauffe cette solution pendant lh30 à 98° C.

Au terme de cette 1 h 30 on procède à la séparation liquide/solide dans _es conditions définies à l'étape c) de l'exemple 7.

On récolte 1 400 litres de perméat jaune pâle très clair. Le pH du perméat est de 3,20. Le perméat a un extrait sec de 0,99 % . La quantité de produit récupéré dans le perméat est donc égale à 43 % de la quan¬ tité de produit présente dans la solution initiale.