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Exploiter avec succès les déchets marins : l’exemple du projet européen Biotecmar

1. Introduction

Comment mieux valoriser les restes de

poissons, crustacés, algues ou autres

coproduits pour en faire des produits dont

il est possible d’extraire de nombreuses

molécules d’une grande utilité pour la

nutrition animale et humaine, le domaine

cosmétique et la santé humaine?

Cette publication a été réalisée dans le cadre

du projet Mer-Veille

Collaboration Québec-France en biotechnologies

et ingrédients marins

IBI 11-3 Décembre 2011

Sommaire

1. Introduction

2. Projet Biotecmar

3. Partenaires du projet

4. Exemples d’actions pilotes

5. Conclusion

FranceQuébec

Collaborateurs :

Sou

rce : P

iotr Bryl, Merinov

La transformation des produits de la mer génère environ 40 à 60 % de coproduits. Ceux-ci font l’objet d’une

valorisation de masse à 96 % (farine, huile, hydrolysats, hachis congelés, etc.) pour l’alimentation animale.

Retour au sommaire1. Introduction

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Figure 1. Valorisation des coproduits

Le projet Biotecmar, qui réunit 4 pays de la façade Atlantique (France, Espagne, Irlande et Portugal), est une

collaboration très étroite entre 12 partenaires (8 laboratoires de recherche et 4 centres de transfert) dans le

but de soutenir le développement d’une filière pour la production d’ingrédients à valeur ajoutée à partir de

produits marins peu exploités. Le projet s’est déroulé durant 3 années (de 2009 à 2011); il a reçu l’appui

financier de l’Union européenne – FEDER – dans le cadre du Programme Transnational Espace Atlantique,

avec comme plan d’actions :

� Analyser les points de blocage à l’utilisation des coproduits et étudier les valorisations possibles

par chaîne de valeur.

� Créer un réseau atlantique en développant les relations entre les scientifiques, les producteurs,

les transformateurs et les utilisateurs de ressources marines.

� Renforcer le transfert technologique vers les PME via l’organisation de formations, ateliers pratiques,

séminaires, conférences.

� Aider les entreprises de l’espace Atlantique à s’approprier les biotechnologies modernes

et contribuer à une diversification des activités dérivées de l’exploitation des biomasses marines.

2. Projet Biotecmar

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Produit dans le cadre du projet Mer-Veille

Collaboration Québec-France en biotechnologies et ingrédients marins

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Collaboration Québec-France en biotechnologies et ingrédients marins

3. Partenaires du projet

8 Structures de recherche

Organisation Pays

CSIC – IIM Espagne

IFREMER Nantes France

IPIMAR – INRB Portugal

ISC – Martin Ryan Institute Irlande

MNHN – Station biologie marine Concarneau France

Université de Bretagne Occidentale France

Université de Nantes France

Université de La Rochelle France

4 Centres de transfert

Organisation Pays

CETMAR Espagne

Indigo Rock Irlande

N.E.T. Novas Empresas Tecnologias Portugal

Technopole Quimper-Cornouaille France

Plusieurs actions ont été menées, dont une cartogra-

phie des biomasses disponibles, l’expérimentation

d’une bourse en ligne, la mise en réseau des acteurs

de la filière ainsi que la formation et le transfert

technologique pour favoriser les échanges de savoir-

faire entre la recherche universitaire académique et

les entreprises. Sur le plan technologique, plusieurs

actions pilotes ont été menées.

4. Exemples d’actions pilotes

Voici brièvement quelques-unes des actions pilotes :

Hydrolysats de protéines, de pigments et de chitine/chitosane à partir de coproduits de crustacés

Les captures accessoires (ou by-catch) sont problématiques pour l’industrie de la pêche en raison de leurs conséquences sur le plan économique et environnemental. L’utilisation et la valorisation de ces captures ainsi que d’autres coproduits d’espèces cibles suscitent un effort de recherche croissant. Un des coproduits intéressants à valoriser est l’exosquelette de crustacés. Dans ce projet, le procédé comprend diverses étapes, dont une hydrolyse enzymatique, dans le but d’obtenir différents extraits à valeur ajoutée : des hydrolysats riches en pigments et en peptides, du chitosane et de la chitine. La caractérisation de la chitine est en cours via des techniques d’IR, de RMN, de microscopie électronique et de viscosité. Les extraits peptidiques obtenus ont été analysés par HPLC et sont présentement testés sur diverses plateformes afin d’évaluer leurs activités potentielles quant à leurs capacités antioxydante, antimicrobienne, anticancereuse, etc. Selon les résultats obtenus, les extraits seront partiellement purifiés pour être ensuite utilisés dans divers secteurs (complément

alimentaire, ingrédient fonctionnel, etc.).

Retour au sommaire4. Exemples d’actions pilotes

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Protéolyse de peaux de poissons plats : obtention d’huile et de peptides actifs

Les peaux de poissons sont une source de gélatine pouvant servir à divers usages. Ce projet a évalué l’extrac-tion simple de molécules d’intérêt à partir de la peau du flétan en utilisant un mélange de protéases commer-ciales : le Protamex®. Les peaux fraîches sont préalablement solubilisées dans une solution d’acide acétique puis hydrolysées avec le complexe de protéases avec ou sans ajustement de pH (pH-stat). Selon les résultats obtenus, il n’est pas nécessaire d’effectuer l’extraction du collagène avant l’hydrolyse (tout comme la régu-lation du pH). Afin de bien séparer les différentes phases, une étape de centrifugation permet de récupérer une phase aqueuse et une phase lipidique; de l’huile de poisson est alors obtenue en même temps que des peptides. Les molécules obtenues possèdent, entre autres, un pouvoir inhibant de l’acétylcholinestérase et des activités antioxydantes. Les travaux se poursuivent afin d’identifier les molécules actives.

Extraction de composés phénoliques à partir d’algues brunes Sargassum muticum

Les phlorotannins sont des composés phénoliques présents, entre autres, chez les algues brunes telles que la fucale S. muticum. Ce projet de recherche visait à améliorer la phase de pré-extraction et la mise en place d’une méthodologie novatrice d’extraction des composés phénoliques.

Au niveau du conditionnement, la lyophilisation a été choisie pour sa capacité à conserver les composés phénoliques, et aussi parce qu’elle permet un stockage plus facile des algues après traitement.

Au niveau de l’étape d’extraction, deux techniques ont été testées et comparées :

1) L’extraction solide/liquide à l’aide de solvants. Après analyse des extraits obtenus, l’acétone et l’acétate d’éthyle sont les solvants ayant présenté les meilleurs rendements d’extraction. L’extraction solide-liquide a permis d’extraire la majorité des composés phénoliques en 30 minutes, et ce, en grande quantité.

2) La chromatographie de partage centrifuge (CPC) est une méthode de séparation basée sur la division liquide de composés. Cette technique ne nécessite aucun support solide et possède une haute capacité d’injection sans perte d’échantillon.

La CPC a permis d’extraire des composés phénoliques, mais en moindre quantité; cette technique s’est avérée plus rapide que l’extraction solide/liquide et a nécessité beaucoup moins de biomasses.

En bref, ce projet a permis de progresser en matière de procédés de récupération des composés phénoliques actifs dans des extraits bruts d’algues brunes présentes en abondance le long des côtes bretonnes.

Extraction de R-Phycoéritrine à partir d’algues rouges Palmaria palmata

La macroalgue P. palmata est l’une des quatre algues autorisées pour la consommation humaine en France. Elle contient, entre autres, un pigment en grande quantité : la R-phycoérythrine (R-PE). Ce pigment de nature protéique possède des caractéristiques spectrales, lui conférant ainsi des propriétés utiles en imagerie médi-cale. Sa pigmentation d’un rouge-orangé est actuellement valorisée au Japon dans le domaine alimentaire. Ce projet de recherche visait à proposer une alternative au cryobroyage à l’azote pour briser la paroi algale, et permettre la récupération du contenu cellulaire incluant la R-phycoérythrine via une hydrolyse par une xylanase. À l’aide d’outils statistiques, les conditions d’hydrolyse (température, ratio enzyme/algue et durée) ont été optimisées pour obtenir le meilleur indice de pureté de la R-PE et le plus haut rendement. Ce projet a d’ailleurs permis de confirmer la pertinence de l’utilisation d’enzymes pour extraire la R-PE d’algues et la pertinence du choix du modèle mathématique pour optimiser le procédé.

Retour au sommaire5. Conclusion

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Extraction de mycosporines à partir d’algues rouges invasives Solieria chordalis

Les industriels du secteur des cosmétiques sont présentement à la recherche de nouveaux ingrédients pour remplacer certains composés jugés potentiellement toxiques – par exemple, des composés entrant dans la formulation des crèmes de protection solaire. C’est le cas des Mycosporine-like-Amino-Acids (MAA), qui permettraient de remplacer ou d’accroître l’action des filtres chimiques anti-UV. Ces molécules sont retrouvées dans les algues rouges comme la Porphyra umbilicalis et la S. chordalis. Cette dernière, actuellement inva-sive sur les plages bretonnes, pourrait être valorisée pour son contenu en mycosporines. Dans ce projet, les mycosporines ont été extraites à partir d’algues séchées, à l’aide de divers solvants, tels que l’eau, l’éthanol et le méthanol. Par le biais de ces solvants, des rendements de plus de 30 % en base sèche ont été obtenus. Le mélange eau/éthanol offre une option plus écologique versus l’extraction au méthanol. Les analyses par spectrophotométrie et par HPLC-UV ont permis d’identifier deux pics : à 304 et à 318 nm. Des analyses supplémentaires par spectrométrie de masse sont à effectuer pour mieux identifier les composés après purification/concentration.

Récupération d’arômes à partir de jus de cuisson de moules

Le secteur mytilicole se classe parmi les secteurs aquacoles les plus importants en Irlande. La presque totalité des moules est transformée, générant ainsi des volumes importants de coproduits marins. Afin de rentabiliser les périodes de fermeture des élevages mytilicoles, la production de jus de moules à partir de biomasses préalablement entreposées, pourrait être envisagée. À partir de ces jus de cuisson, des arômes peuvent être récupérés par des procédés de concentration/évaporation ou par filtration sur membranes. Dans le cadre de ce projet, une méthodologie combinant la clarification par centrifugation, la déminéralisation par électrodialyse et la concentration par osmose inverse a été préconisée pour obtenir un extrait aromatique. Quant au marché des jus de moules, un extrait sec de la moule de Nouvelle-Zélande (Perna canaliculus), vendu comme aliment fonctionnel, génère beaucoup de profit. Afin d’analyser le marché des jus de moules, une analyse SWOT a été effectuée dans le but de dégager les différents axes : forces, faiblesses, opportunités et menaces. Malgré un marché limité, cette biomasse peu coûteuse représente une opportunité intéressante; de nouveaux produits pourraient être développés par les industriels déjà en place.

Le projet Biotecmar a pris fin à l’automne 2011. Le bilan du projet est positif, car les entreprises de la façade

Atlantique se sont approprié les technologies des laboratoires partenaires, ont renforcé leur capacité de RD et

développent actuellement de nouvelles gammes d’ingrédients marins.

Pour plus d’information :

www.biotecmar.eu

Contacts :

Fabienne Guérard,

Laboratoire des sciences de l’environnement marin (LEMAR UMR 6539), Université de Bretagne Occidentale

@guerard@univ-brest.fr

5. Conclusion

Rozenn Le Vaillant,

Technopole Quimper-Cornouaille

@Rozenn.levaillant@tech-quimper.fr

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IBI 11-3 Décembre 2011

Reproduction non autorisée

Direction et coordination :

Line Méthot Directrice, Développement et partenariats CQVB

line.methot@cqvb.qc.ca

•Ministère des Relations internationales•Ministère du Développement économique, de l’Innovation et de l’Exportation•Ministère de l'Agriculture, des Pêcheries et de l'Alimentation du Québec•Délégation générale du Québec à Paris

Rédacteurs scientifiques :

Fabienne Guérard, Professeur des Universités, Laboratoire des sciences de l’environnement marin (LEMAR UMR 6539), Université de Bretagne Occidentale, guerard@univ-brest.fr

Simon Cartier, superviseur-valorisation et transfert, Centre de recherche sur les biotechnologies marines (CRBM), simon_cartier@crbm-mbrc.com

France Québec

Cette publication s’inscrit dans le cadre d’une collaboration entre CBB

Développement et le Consortium BioMar-Innovation. Le projet Mer-Veille :

biotechnologies et ingrédients marins – partenariat et veille stratégique a été

soutenu par le ministère des Relations internationales du Québec et le ministère

des Affaires étrangères et européennes de la République française (Consulat

général de France à Québec), dans le cadre du Fonds franco-québécois pour la

coopération décentralisée et du Service de coopération et d’action culturelle du

Consulat général de France à Québec.

Collaborateurs :