Brevet FR2220197A1 — publié le 19741004

La présente invention concerne un procédé d'extraction de protéines à partir de microorganismes et elle concerne, plus particulièrement, un procédé perfectionné par lequel on obtient des concentrés de protéines ayant une faible teneur en acides nucléi ques. On a démontré que l'homme nta qu'unie aptitude très limitée à assimiler des protéines d'une masse de cellules microbiennes, si l'on utilise une telle masse de cellules en qualité d'additif protéiné d-ans des aliments, sans effectuer de traitement préalable. I1 en est probablement ainsi du fait de la présence des parois cellulaires qui empêchent un contact correct entre le contenu des cellules et le système digestif, En conséquence, une première mesure indispensable avant l'utilisation des protéines microbiennes est une rupture des parois des cellules pour augmenter la disponibilité des protéines0 Une telle rupture peut être réalisée par des moyens chimiques, par voie enzymatique, ou par un traitement thermique ou mécanique, par exemple par broyage. M8me si on effectue une telle rupture des parois des cellules, on se heurte à d'autres difficultés. C'est ainsi que des acides nucléiques ou des produits de dégradation de ces acides sont présents conjointement avec les protéines. Une teneur élevée en acides nucléiques, principalement en acide ribonucléique (ARN), constitue un facteur qui rend la masse cellulaire inapte à la coi sommation par suite des effets secondaires négatifs inévitables. Pour rendre les protéines microbiennes aptes à la consommation par l'homme, il est donc important de préparer des concentrai de protéines ayant une teneur réduite en acides nucléiques, en partant de la masse initiale de cellules microbiennes. On ne con natt à l'heure actuelle aucun procédé industriel pour préparer des concentrés de protéines à faible teneur en acides nucléiques. On a maintenant trouvé de façon surprenante qutil est possible de préparer un concentré de protéines microbiennes ayant une faible teneur en acides nucléiques par un procédé comportant une dégradation des parois des cellules, suivie d'un traitement par la chaleur, avec ou sans addition d'un sel, de la masse cellulaire désintégrée. On effectue ce traitement thermique de manie re à précipiter la majeure partie des protéines, mais non les acides nucléiques. En se fondant sur cette découverte, la demanderesse a mis au point un procédé pour l'extraction de protéines à partir de microorganismes, procédé qui consiste à préparer une suspension, de préférence une suspension aqueuse, des microorganismes, à exposer la suspension à un traitement de désintégration des parois des cellules, à régler le pR de la suspension à une valeur supérieure à 6, à porter la température de la suspension à plus de 300C pour précipiter les protéines et à séparer les protéines précipitées du liquide. Par ce procédé, on peut obtenir des concentrés de protéines ayant des teneurs très faibles, par exemple inférieure à 2 %, d'acides nucléiques. Pour libérer le contenu des cellules, on doit effectuer une dégradation des parois des cellules comme on la déjà mentionné. Cette dégradation doit se faire dans des conditions qui ne détruisent pas les protéines dans les cellules, ce qui aurait pour effet dén réduire la valeur nutritive. De préférence, on effectue cette dégradation par des moyens mécaniques ou physico-mécaniques Un traitement de la suspension des microorganismes renfermant des protéines qui se révèle spécialement efficace est un traitement dans un homogénéiseur contenant des particules de broyage. Ces particules doivent être en un matériau, par exemple en verre ou en certains aciers, qui est acceptable pour le traitement de produits alimentaires. Pour le traitement des levures, des microalgues et des bactéries, on peut utiliser des particules sphériques ayant un diamètre inférieur à 2 mm, selon une technique déjà connue.Dans une opération en continu, on peut aisément établir des conditions optimales de désintégration0 Les particules de broyage peuvent être séparées également en continu, par exemple à l'aide d'un tamis. On règle le pH de la matière cellulaire désintégrée à une valeur supérieure à 6, de préférence de 6 à 12e Cela veut dire que la majeure partie des acides nucléiques est dissoute0 Lors de la précipitation ultérieure du concentré de protéines, les acides nucléiques se retrouvent dans le liquide. Dans les cas où il existe une raison de suspecter la présence de substances enfermées dans les parois des cellules, c'est-à-dire inaptes à la consommation, on peut enlever les cellules par une technique de séparation, avant de précipiter les protéines. Dans un tel cas, on a intérêt à effectuer le réglage du pH de manière à provoquer également la dissolution de la ma jeure partie des protéines. On évite ainsi les pertes en protéi nes au moment de l'enlèvement des parois des cellules et des autres matières insolubles par centrifugation. Au moment de la précipitation du concentré de protéines, le rendement en protéines et la teneur en ARN dans le concentré dépendent du pli au cours de la précipitation à chaud.Un pH plus élevé se traduit par un rendement plus faible en protéines, mais par une réduction plus importante de la concentration d'ARN. On effectue la précipitation du concentré de protéines en portant la température à plus de 30 C. Avantageusement, on porte la température à une valeur comprise entre 50 et 1100C et, mieux encore, antre 60 et 1000C, On peut effectuer cette précipitation en l'absence ou en la présence d'un sel, par exemple de chlorure de sodium ou de phosphate disodique, en une concentration allant jusqu'à 20 % et, de préférence, allant jusqu'à 12 %. Pour séparer le concentré des protéines précipitées, on peut faire appel à uncytechnique de filtration, de sédimentation ou de centrifugation. Au cours de ce stade, le concentré de protéines est séparé du liquide surnageant qui contient la majeure partie des acides nucléiques provenant de la matière de départ. Le concentré contient plus de 40 % de la quantité initiale de pro téines, Les exemples suivants, dans lesquels toutes les proportions sont en poids, servent à illustrer l'invention sans aucunement en limiter la portée EXESI;E 1 On met en suspension dans de l'eau, jusqu a un volume total de 100 litres à température ambiante, 10 kg de levure-de boulangerie (substance sèche) contenant 7 % de l1ARN et 8 % d'azote, ce qui correspond à 50 % de protéines brutes. On désintègre les cellules dans un broyeur à boulets qui contient des billes de verre ayant un diamètre de 0,5 à 0,75 mm. On règle le pH à 9 et on ajoute du chlorure de sodium en-une concentration de 5 /0. On chauffe la suspension à 700C pour précipiter les protéines. Après ce traitement par la chaleur, on dilue la suspension avec de l'eau jus quta 500 litres et on procède à une séparation dans un séparateur centrifuge. Dans la phase lourde qui contient 6 kg de substance sèche, on obtient le concentré de protéines contenant 1,5 % d'ARN et 9 % d'azote, ce qui correspond à 56 % de protéines brutes. EX.DWIE 2 On met en suspension dans de liteau jusqu'à un volume total de 100 litres à température ambiante, 10 kg de levure de boulangerie (substance sèche) contenant 7 , 0 d'ARN et 8 fO d'azote, ce qui correspond à 50 % de protéines brutes. On désintègre les cellules dans un broyeur à boulets qui contient des billes de verre ayant un diamètre de 0,5 à 0,75 mm. On règle le pH à 11,5, puis on sé- pare la suspension dans un séparateur centrifuge. La phase lourde contient principalement les parois des cellules et d'autres matières insolubles. La phase légère contient 7,6 kg de substance sè chee On chauffe la phase légère à 90 C pour précipiter les protéines.Après ce traitement par la chaleur, on dilue la phase légère avec de l'eau jusqu'à 500 litres et on sépare dans un séparateur centrifuge. Dans la phase lourde qui contient 3 kg de substance sèche, on obtient un concentré de protéines renfermant 0,5 ^X0 d'ARN et 8,5 % d'azote, ce qui correspond à 53 % de protéines brutes. Si, avant le traitement thermique, on abaisse le pH à 8,5, on obtient, après le traitement thermique à 90 C et après la séparation, 5 kg de concentré de protéines contenant 1 % D'ART et 1a' d1azote, ce qui correspond à 63 % de protéines brutes. EXEMPLE 3 On met en suspension dans l'eau, jusqu'à un volume total de 100 litres à une température de 50C, 10 kg d'une masse de cellules Candida (substance sèche) contenant 10 % d'ARN et 9 % d'azote, ce qui correspond à 56 % de protéines brutes0 On désintègre les celles dans un broyeur à boulets contenant du sable de qualita Ottawa On règle le pH à 6,5 et on ajoute du phosphate disodique en une proportion de 1 %. On chauffe le mélange à 1000C pour précipiter les protéines.Après le traitement par la chaleur, on dilue avec de l'eau jusqu'à 500 litres, on filtre la suspension et on obtient un tourteau de filtration contenant 6,5 kg de substance sèche, comprenant le concentré de protéines et contenant également 1,5 ,^0 d'ARN et 10 % d'azote, ce qui correspond à 63 % de protéines brutes. EXEMPLE 4 On met en suspension dans de l'eau, jusqu'à un volume de 100 litres à la température ambiante, 5 kg d'une masse de cellules (substance sèche) provenant d'une bactérie oxydant le méthanol et contenant 6 % d'ARN et 9,5 %c d'azote, ce qui correspond à 60 % de protéines brutes. On désintègre les cellules dans un homogénéiseur sous pression (modèle Manton-Gaulin). On règle le pH à 12 et on sépare la suspension dans un séparateur centrifuge. La phase lourde contient essentiellement les parois des cellules. La phase légère contient 3,7 kg de substance sèche. On règle le pH à 7,5 et on ajoute du chlorure de sodium jusqu'à une concentration de 10 %. On chauffe la phase légère à 8000 pour précipiter les protéines.Après ce traitement par la chaleur, on effectue une dilution avec de l'eau jusqu'à 700 litres, puis on sépare la suspension dans un séparateur centrifuge et on obtient une phase lourde contenant 2,3 kg de substance sèche constituée du concentré de protéines qui renferme 1 % d'ARNet Il ffi0 d'azote, ce qui correspond à 69 % de protéines brutes. EXEMPLE5 On met en suspension dans de Liteau, jusqu'à un volume de 100 litres à 30 C, 5 kg d'une masse de cellules (substance sèche) provenant des micro-algues Spirulina qui contiennent 4 % d'ARN et 9 % d'azote, ce qui correspond à 56 % de protéines brutes. On dé désintègre les cellules dans un broyeur à boulets contenant des billes de verre ayant de 0,1 à 2,0 mm de diamètre. On règle le pH à 8,5, on ajoute 1 * de chlorure de sodium, on chauffe la suspension à 6000 pour précipiter les protéines et on effectue ensuite une dilution avec de l'eau jusqu'à 500 litres, on sépare la suspension dans un séparateur centrifuge et on obtient une phase lourde comprenant 2,8 kg de substance sèche, qui est constituée de concentré de protéines contenant 0,4 %0 d'ARy et 10,5 % d'azote ce qui correspond à 65 0% de protéines brutes. REVENDICADIONS îo Procédé pour l'extraction de protéines à partir de microorganismes, caractérisé en ce qu'il consiste à préparer une suspension des microorganismes, à exposer cette suspension à un traitement de désintégration des parois des cellules, à régler le pH de la suspens ion à une valeur supérieure à 6, à élever la température de la suspension à une valeur supérieure à 300C en vue de pr; cipiter les protéines et à séparer les protéines précipitées du liquide. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que, en vue de désintégrer les parois des cellules, on effectue une désintégration mécanique des cellules dans un homogénéiseur contenant des particules de broyage. 30 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on effectue la désintégration des parois des cellules dans un homogénéiseur sous pression. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'on règle le pH à une valeur de 6 à 12. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'on fait suivre le réglage dupE d'un enlèvement des parois des cellules et d'autres matières insolubles par une technique de séparation, avant de précipiter le concentré de protéines. 6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'an effectue la précipitation à chaud, à un pH plus bas que celui établi pendant la séparation, de sorte qu'on réduit les pertes en pn- téines au moment de l'enlèvement des parois des cellules et des autres matières insolubles. 7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'on élève la température à une valeur comprise entre 50 et 1100C et, de préférence, entre 60 et 1000 C0 8. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'on effectue la précipitation du concentré des protéines en présence d'un sel, tel que le chlorure de sodium en une proportion ne dépassant pas 20 % et, de préférence, ne dépassant pas 12 'o 9. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'on effectue la séparation par filtration, sédimentation ou séparation centrifuge.