(19)
(11)EP 3 240 903 B1

(12)FASCICULE DE BREVET EUROPEEN

(45)Mention de la délivrance du brevet:
06.05.2020  Bulletin  2020/19

(21)Numéro de dépôt: 15830825.4

(22)Date de dépôt:  30.12.2015
(51)Int. Cl.: 
C12P 19/26  (2006.01)
C08L 5/08  (2006.01)
C07K 14/435  (2006.01)
C08B 37/08  (2006.01)
C12P 21/06  (2006.01)
(86)Numéro de dépôt:
PCT/FR2015/053782
(87)Numéro de publication internationale:
WO 2016/108034 (07.07.2016 Gazette  2016/27)

(54)

PRODUCTION DE CHITINE ET/OU DE CHITOSAN PAR HYDROLYSE ENZYMATIQUE AVEC TRAITEMENT PRÉALABLE AVEC UN AGENT OXYDANT

VERFAHREN ZUR HERSTELLUNG VON CHITIN UND/ODER CHITOSAN DURCH ENZYMATISCHE HYDROLYSE EINSCHLIESSLICH VORBEHANDLUNG MIT EINEM OXIDATIONSMITTEL

METHOD FOR THE PRODUCTION OF CHITIN AND/OR CHITOSAN BY MEANS OF ENZYMATIC HYDROLYSIS, INCLUDING PRE-TREATMENT WITH AN OXIDISING AGENT


(84)Etats contractants désignés:
AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR

(30)Priorité: 31.12.2014 FR 1463511

(43)Date de publication de la demande:
08.11.2017  Bulletin  2017/45

(73)Titulaire: Ynsect
91058 Évry-Courcouronnes Cedex (FR)

(72)Inventeurs:
  • BEREZINA, Nathalie
    75005 Paris (FR)
  • HUBERT, Antoine
    94140 Alfortville (FR)
  • BERRO, Fabrice
    75001 Paris (FR)
  • LEVON, Jean-Gabriel
    75011 Paris (FR)
  • LE ROUX, Karine
    91490 Milly La Foret (FR)
  • SOCOLSKY, Cecilia
    59800 Lille (FR)
  • SANCHEZ, Lorena
    91260 Juvisy-sur-Orge (FR)
  • LAURENT, Sophie
    44200 Nantes (FR)

(74)Mandataire: Santarelli 
49, avenue des Champs-Elysées
75008 Paris
75008 Paris (FR)


(56)Documents cités: : 
WO-A1-2012/168618
FR-A1- 2 927 336
CN-B- 101 144 097
US-A- 4 958 011
  
  • S. V. NEMTSEV ET AL: "Isolation of Chitin and Chitosan from Honeybees", APPLIED BIOCHEMISTRY AND MICROBIOLOGY, vol. 40, no. 1, 1 janvier 2004 (2004-01-01), pages 39-43, XP055221293, US ISSN: 0003-6838, DOI: 10.1023/B:ABIM.0000010349.62620.49
  • LAILA MANNI ET AL: "An Oxidant- and Solvent-Stable Protease Produced by Bacillus cereus SV1: Application in the Deproteinization of Shrimp Wastes and as a Laundry Detergent Additive", APPLIED BIOCHEMISTRY AND BIOTECHNOLOGY, vol. 160, no. 8, 1 avril 2010 (2010-04-01) , pages 2308-2321, XP055221571, United States ISSN: 0273-2289, DOI: 10.1007/s12010-009-8703-z
  • MARÍA CECILIA GORTARI ET AL: "Biotechnological processes for chitin recovery out of crustacean waste: A mini-review", EJB ELECTRONIC JOURNAL OF BIOTECHNOLOGY, vol. 16, no. 3, 15 mai 2013 (2013-05-15), pages 1-18, XP055221276, CL ISSN: 0717-3458, DOI: 10.2225/vol16-issue3-fulltext-10
  • Nitar Nwe ET AL: "Chitin and Chitosan from Terrestrial Organisms" In: "Chitin, Chitosan, Oligosaccharides and Their Derivatives: Biological Activities and Applications", 1 octobre 2010 (2010-10-01), CRC Press, XP055221223, ISBN: 978-1-4398-1603-5 pages 3-10, pages 3-6, alinéa 1.1-1.2.2; figures 1.1, 1.2; tableaux 1.1, 1.2
  • Wolfram M Brück ET AL: "Chitin and Chitosan from Marine Organisms" In: "Chitin, Chitosan, Oligosaccharides and Their Derivatives: Biological Activities and Applications", 1 octobre 2010 (2010-10-01), CRC Press, XP055221232, ISBN: 978-1-4398-1603-5 pages 11-23, pages 14-19, alinéa 2.3-2.3.3; figures 2.3, 2.4
  • Gyung-Hyun Jo ET AL: "Enzymatic Production of Chitin from Crustacean Shell Waste" In: "Chitin, Chitosan, Oligosaccharides and Their Derivatives: Biological Activities and Applications", 1 octobre 2010 (2010-10-01), CRC Press, XP055221243, ISBN: 978-1-4398-1603-5 pages 37-45, figure 4.1; tableau 4.1 pages 41-43, alinéa 4.3-4.5
  • JUAN WANG ET AL: "Housefly larvae hydrolysate: orthogonal optimization of hydrolysis, antioxidant activity, amino acid composition and functional properties", BMC RESEARCH NOTES, BIOMED CENTRAL LTD, GB, vol. 6, no. 1, 17 mai 2013 (2013-05-17), page 197, XP021151554, ISSN: 1756-0500, DOI: 10.1186/1756-0500-6-197
  • DAI CHUNHUA ET AL: "Angiotensin I-converting enzyme (ACE) inhibitory peptide derived fromTenebrio molitor(L.) larva protein hydrolysate", EUROPEAN FOOD RESEARCH AND TECHNOLOGY, SPRINGER VERLAG, HEIDELBERG, DE, vol. 236, no. 4, 1 février 2013 (2013-02-01), pages 681-689, XP035311054, ISSN: 1438-2377, DOI: 10.1007/S00217-013-1923-Z [extrait le 2013-02-01]
  
Il est rappelé que: Dans un délai de neuf mois à compter de la date de publication de la mention de la délivrance de brevet européen, toute personne peut faire opposition au brevet européen délivré, auprès de l'Office européen des brevets. L'opposition doit être formée par écrit et motivée. Elle n'est réputée formée qu'après paiement de la taxe d'opposition. (Art. 99(1) Convention sur le brevet européen).


Description


[0001] La présente invention concerne un procédé de préparation de chitine et/ou de chitosan à partir d'insectes. Plus particulièrement, l'invention concerne un procédé de préparation de chitine et/ou de chitosan par hydrolyse enzymatique de cuticules d'insectes.

[0002] Selon l'invention, par « chitine », on entend tout type de dérivé chitinique, c'est-à-dire de dérivé de polysaccharides comportant des unités N-acétyl-glucosamine et des unités D-glucosamines, en particulier les copolymères chitine-polypeptides (parfois désignés sous l'appellation « composite chitine-polypeptides »).

[0003] La chitine serait le deuxième polymère le plus synthétisé dans le monde vivant après la cellulose. En effet, la chitine est synthétisée par de nombreuses espèces du monde vivant: elle constitue en partie l'exosquelette des crustacés et des insectes et la paroi latérale qui entoure et protège les champignons. Plus particulièrement, chez les insectes, la chitine constitue ainsi 3 à 60% de leur exosquelette.

[0004] Par « chitosan », on entend selon la présente invention les produits de désacétylation de la chitine. La limite usuelle entre le chitosan et la chitine est déterminée par le degré d'acétylation : un composé ayant un degré d'acétylation inférieur à 50% est nommé chitosan, au-delà, un composé ayant un degré d'acétylation supérieur à 50% est nommé chitine.

[0005] Les applications de la chitine et/ou du chitosan sont nombreuses: cosmétique (composition cosmétique), médicale et pharmaceutique (composition pharmaceutique, traitement des brûlures, biomatériaux, pansements cornéens, fils chirurgicaux), diététique et alimentaire, technique (agent filtrant, texturant, floculant ou adsorbant notamment pour la filtration et dépollution de l'eau), etc. En effet, la chitine et/ou le chitosan sont des matériaux biocompatibles, biodégradables et non toxiques.

[0006] L'extraction traditionnelle de la chitine s'effectue par voie chimique à partir de crustacés, de céphalopodes, mais aussi, de manière plus exceptionnelle, de champignons. Cette voie emploie de grandes quantités de réactifs (tel que l'acide chlorhydrique, l'hydroxyde de sodium et des agents de blanchiment) qui ont pour effet de dénaturer la structure de la chitine telle qu'elle existe à l'état naturel, par exemple telle que présente dans la carapace des crustacés. En outre, la plupart des réactifs chimiques sont nocifs pour l'homme et l'environnement et génèrent d'importants volumes d'effluents à traiter. Enfin, la chitine et/ou le chitosan issu(s) de crustacés peuvent générer des réactions allergiques chez les personnes sensibles.

[0007] Une autre voie d'extraction de la chitine est la voie enzymatique. Cette voie est considérée comme plus douce, permettant ainsi de mieux préserver la chitine et/ou le chitosan. Toutefois, la chitine obtenue par cette voie est d'une couleur brunâtre, nécessitant des étapes de purification afin d'obtenir une poudre valorisable, c'est-à-dire de couleur blanche. Les procédés existants comportent donc généralement une ou plusieurs étape(s) visant à débarrasser la chitine de ses impuretés, telle qu'une étape de déminéralisation à l'acide réalisée préalablement à l'hydrolyse enzymatique et/ou une étape de blanchiment de la chitine avec un agent oxydant, réalisée de manière subséquente à l'hydrolyse enzymatique. Ces deux étapes de purification de la chitine ont malheureusement pour effet d'altérer la structure chimique de la chitine.

[0008] Le travail des inventeurs a permis de mettre en évidence qu'il était possible d'obtenir une chitine à la fois plus pure et de structure plus proche de la structure originelle de la chitine en traitant les cuticules des insectes avec un oxydant avant d'effectuer l'hydrolyse enzymatique.

[0009] L'invention concerne donc un procédé de production de chitine et/ou de chitosan à partir de cuticules d'insectes, comportant les étapes suivantes :
  1. (i) le traitement des cuticules d'insectes avec un agent oxydant, puis,
  2. (ii) l'hydrolyse enzymatique des cuticules d'insectes par une enzyme protéolytique.


[0010] Par « insectes », on entend des insectes à n'importe quel stade de développement, tel qu'un stade adulte, larvaire ou un stade de nymphe. De préférence, les insectes mis en oeuvre dans le procédé selon l'invention sont comestibles.

[0011] Plus particulièrement, les insectes peuvent être choisis parmi le groupe constitué par les coléoptères, les diptères, les lépidoptères, les orthoptères, les isoptères, les hyménoptères, les blattoptères, les hémyptères, les hétéroptères, les éphéméroptères et les mécoptères, de préférence, parmi les coléoptères, les diptères, les orthoptères et les lépidoptères.

[0012] Préférentiellement, les insectes sont choisis parmi le groupe constitué par Tenebrio molitor, Hermetia illucens, Galleria mellonella, Alphitobius diaperinus, Zophobas morio, Blattera fusca, Tribolium castaneum, Rhynchophorus ferrugineus, Musca domestica, Chrysomya megacephala, Locusta migratoria, Schistocerca gregaria, Acheta domesticus et Samia ricini.

[0013] Plus préférentiellement, les insectes sont choisis parmi le groupe constitué par Tenebrio molitor, Hermetia illucens, Galleria mellonella, Alphitobius diaperinus, Zophobas morio, Blattera fusca, Musca domestica, Chrysomya megacephala, Locusta migratoria, Schistocerca gregaria, Acheta domesticus et Samia ricini, et plus préférentiellement encore, T. molitor.

[0014] Une ou plusieurs espèces d'insectes peuvent être utilisées dans le procédé selon l'invention, de préférence une seule espèce d'insecte. Si plusieurs espèces sont utilisées, on choisira avantageusement deux espèces proches telles que par exemple, Hermetia illucens et Musca domestica.

[0015] Les insectes sont de préférence élevés et non prélevés dans la nature. Par exemple, les insectes sont élevés dans une ferme d'insectes. L'élevage des insectes dans une ferme spécifique permet non seulement de contrôler et d'éliminer les risques associés aux maladies véhiculées par des insectes, mais également de limiter les risques associés à la toxicité des produits alimentaires dérivés des insectes due par exemple à la présence d'insecticides. En outre, l'élevage permet de contrôler la qualité de l'approvisionnement en insectes et de limiter les coûts d'approvisionnement.

[0016] Par « traitement des cuticules d'insectes », on vise non seulement le traitement des cuticules une fois celles-ci séparées des insectes, mais également le traitement des cuticules, incluant tout ou partie des autres constituants de l'insecte, y compris le traitement de l'insecte dans son intégralité. En effet, il est possible d'appliquer le procédé selon l'invention à l'insecte complet, tels que des insectes broyés, ou bien à seulement une partie des insectes comportant les cuticules, par exemple après extraction, tels que des insectes broyés puis pressés afin d'extraire un gâteau de presse riche en cuticules, ou tels que des exuvies/mues séparées naturellement, et collectées par un procédé adéquat.

[0017] La cuticule est la couche externe (ou exosquelette) sécrétée par l'épiderme des insectes. Elle est en général formée de trois couches :
  • l'épicuticule, qui est la couche la plus fine et la plus externe de la cuticule (inférieure à 4 µm) ; cette couche est imperméable à l'eau et comporte une couche de cire imperméabilisante, ainsi que des protéines et de la chitine, en quantité moindre ;
  • l'exocuticule, qui est la couche intermédiaire de la cuticule ; elle est composée essentiellement de protéines durcies, les tannées, qui sont responsables de la rigidité de la cuticule, de chitine et éventuellement de mélanine ; et
  • l'endocuticule, qui est une couche fine, flexible, constituée d'un mélange de protéines et de chitine.


[0018] De préférence, dans le procédé selon l'invention, l'agent oxydant mis en oeuvre lors du traitement des cuticules est choisi parmi le groupe constitué par le peroxyde d'hydrogène, le permanganate de potassium, l'ozone et l'hypochlorite de sodium, plus préférentiellement encore, le peroxyde d'hydrogène.

[0019] Avantageusement, lorsque l'agent oxydant est le peroxyde d'hydrogène, la quantité introduite de cet agent pour le traitement des cuticules d'insectes est telle que la teneur en peroxyde d'hydrogène est comprise entre 1 et 33% en poids sur le poids total d'insectes, préférentiellement comprise entre 2 et 12% en poids sur le poids total d'insectes, préférentiellement de l'ordre de 6% en poids.

[0020] Dans la présente demande, les gammes de valeurs s'entendent bornes incluses. De même, lorsqu' « environ » ou « de l'ordre de » précède un nombre, cela équivaut à plus ou moins 10% de la valeur de ce nombre.

[0021] Préférentiellement, le traitement de cuticules d'insectes par l'agent oxydant s'effectue en présence d'eau, telle que de l'eau douce. Avantageusement, la quantité d'eau mise en oeuvre lors du traitement des cuticules est déterminée de la façon suivante : le ratio du volume d'eau en mL sur le poids en g d'insecte est de préférence compris entre 0,3 et 10, plus préférentiellement entre 0,5 et 5, encore plus préférentiellement entre 0,7 et 3, encore plus préférentiellement de l'ordre de 1. On notera que ce ratio correspond également au ratio du poids d'eau sur le poids d'insecte, la masse volumique de l'eau étant de 1,0 g/mL dans les conditions normales de température et de pression.

[0022] Le traitement des cuticules d'insectes est suivi d'une hydrolyse enzymatique.

[0023] Selon l'invention, l'hydrolyse enzymatique est effectuée par au moins une enzyme protéolytique, de préférence une protéase. Dans la présente demande, les noms ou suffixes « peptidase » et « protéase » sont utilisés indifféremment pour désigner une enzyme lysant une liaison peptidique des protéines. Avantageusement, celle-ci est effectuée pendant une durée de 4 à 8h, préférentiellement, pendant 4 à 5h, à une température de 40 à 60°C, préférentiellement, 45 à 55°C et à un pH compris entre 6 et 8, préférentiellement entre 6,5 et 7,5.

[0024] L'hydrolyse enzymatique peut être réalisée avec une seule protéase ou alternativement avec un mélange d'enzymes contenant au moins une protéase, plus préférentiellement un mélange d'enzymes contenant plusieurs protéases, tel qu'un mélange contenant une endoprotéase et une exoprotéase, ou une protéase et une polysaccharase.

[0025] De préférence, la protéase est choisie parmi le groupe constitué par les aminopepdidases, les métallocarboxypeptidases, les endopeptidases sérine, les endopeptidases cystéine, les endopeptidases aspartiques, les métalloendopeptidases.

[0026] Avantageusement, les enzymes peuvent être choisies parmi les suivantes :
Enzyme(s)ClasseNuméro ECFournisseurVillePays
Flavourzyme Amino-peptidases EC 3.4.11.1 Novozyme Bagsvaerd Danemark
Fungal protease 500 EC 3.4.11.1 Bio-Cat Troy Etats-Unis
Kojizyme EC 3.4.11.1 Novozyme Bagsvaerd Danemark
Protex P Endo-peptidases sérine EC 3.4.21 Genencor International B.V. Leiden Pays-Bas
Chymotrypsine EC 3.4.21.1 Novozyme Bagsvaerd Danemark
Protamex EC 3.4.21 Novozyme Bagsvaerd Danemark
Elastase EC 3.4.21.14 Novozyme Bagsvaerd Danemark
Trypsine EC 3.4.21.36 Novozyme Bagsvaerd Danemark
Alcalase EC 3.4.21.4 Novozyme Bagsvaerd Danemark
Papaïne Endo-peptidases cystéine EC 3.4.22.2 Bio-Cat Troy Etats-Unis
Bromelaine (ananase) EC 3.4.22.32 Bio-Cat Troy Etats-Unis
Prolyve NP Endo-peptidases aspartique EC 3.4.23 Lyven Colombelles France
Pepsine EC 3.4.23.1 Sigma Aldrich Saint-Quentin-Fallavier France
Neutral protéase Métallo-endo-peptidase EC 3.4.24.28 Bio-Cat Troy Etats-Unis
Protex 50FP Endo-peptidase EC 3.4.21 Genencor International B.V. Leiden Pays-Bas
Pancrealyve Exo & endo peptidase (cocktail protéases + amylases) n.a.* Lyven Colombelles France
Izyme BA Protéase aspartique EC 3.4.23 Novozyme Bagsvaerd Danemark
Sumizyme Cocktail enzymatique n.a.* Takabio - Shin Nihon Aichi Japon
Neutrase Endoprotéase base de Zn de β amyloliquefaciens EC 3.4.24 Novozyme Bagsvaerd Danemark
Novozyme 37071 Protéase n.a.* Novozyme Bagsvaerd Danemark
* n.a.: non applicable


[0027] Avantageusement, l'enzyme mise en œuvre lors de l'hydrolyse est une endopeptidases aspartique, telle que la Prolyve NP. Ce type d'enzyme permet d'obtenir de très bons résultats en terme de pureté de la chitine obtenue, en particulier lorsque ce type d'enzyme est appliqué à l'hydrolyse d'un gâteau de presse obtenu à partir de coléoptères et plus particulièrement de T. molitor.

[0028] L'enzyme ou le mélange d'enzymes est introduit(e) à une quantité allant de 0,2 à 10 % en poids de matière sèche estimé, préférentiellement de 0,4 à 8% en poids et plus préférentiellement de 0,5 à 2%. Par « poids de matière sèche estimé », on vise plus particulièrement le poids de matière sèche d'insectes ou de partie(s) d'insectes, tel qu'on peut l'estimer lors de l'entrée en étape d'hydrolyse enzymatique.

[0029] En termes d'activité enzymatique, la quantité d'enzyme ou de mélange d'enzymes introduite est équivalente à une activité comprise entre 2000 et 5000 SAPU (« Spectrophotometric Acid Protease Unit», décrit dans l'Exemple 4 ci-après), de préférence comprise entre 3000 et 4000 SAPU, pour 100 g en poids humide, avec une humidité de 30 à 70%, de substrat à transformer, c'est-à-dire de matière d'insectes ou de partie(s) d'insectes hydratée.

[0030] Avantageusement, l'étape d'hydrolyse enzymatique s'effectue en présence d'eau, telle que de l'eau douce. La quantité d'eau mise en œuvre lors de l'hydrolyse enzymatique est déterminée de la façon suivante : le ratio du volume d'eau en mL sur le poids en g d'insecte est de préférence compris entre 0,3 et 10, plus préférentiellement entre 0,5 et 5, encore plus préférentiellement entre 0,7 et 3, encore plus préférentiellement de l'ordre de 1.

[0031] Le procédé selon l'invention permet l'obtention d'une chitine ayant un degré de pureté (ou pureté gravimétrique) compris entre 55 et 90%, préférentiellement compris entre 60 et 85%, plus préférentiellement de l'ordre de 80% (voir l'Exemple 2 et la Figure 2).

[0032] De plus, la taille de la chitine obtenue par le procédé selon l'invention, à savoir de l'ordre de 80000 g/mol dans l'Exemple 3 ci-après, est plus proche de celle qui existe à l'état naturel dans la cuticule d'insecte.

[0033] Avantageusement, le procédé selon l'invention comporte une étape d'abattage des insectes. Cette étape d'abattage est effectuée avant l'hydrolyse enzymatique. L'étape d'abattage peut s'effectuer par des méthodes classiques d'élevage d'animaux à sang froid et/ou de petite taille (crustacés, poissons, escargots, etc.), tels que le froid (congélation), le chaud (ébouillantage), la privation d'oxygène, etc.

[0034] De préférence, l'abattage s'effectue par un ébouillantage. L'ébouillantage permet d'abattre les insectes tout en abaissant la charge microbienne (réduction du risque d'altération et sanitaire) et en inactivant les enzymes internes des insectes pouvant déclencher une autolyse, et ainsi un brunissement rapide de ceux-ci. De plus, l'ébouillantage est réalisé de manière à provoquer la mort le plus rapidement possible, dans le respect du bien-être animal, et selon les préconisations scientifiques.

[0035] De préférence, l'étape d'ébouillantage est réalisée dans l'eau, telle que de l'eau douce, à une température de 95 à 105°C, préférentiellement de l'ordre de 100°C et pendant une durée de 2 à 20 min, préférentiellement, 5 à 15 min.

[0036] La quantité d'eau introduite à cette étape d'ébouillantage est déterminée de la façon suivante : le ratio du volume d'eau en mL sur le poids en g d'insecte est de préférence compris entre 0,3 et 10, plus préférentiellement entre 0,5 et 5, encore plus préférentiellement entre 0,7 et 3, encore plus préférentiellement de l'ordre de 1.

[0037] De préférence, le traitement des cuticules d'insectes avec l'agent oxydant peut être effectué concomitamment avec l'ébouillantage et/ou après l'étape d'ébouillantage, plus préférentiellement concomitamment avec l'ébouillantage.

[0038] Alternativement, l'abattage peut être effectué par blanchiment.

[0039] Le blanchiment présente les mêmes avantages cités ci-avant que l'ébouillantage.

[0040] De préférence, l'étape de blanchiment est réalisée à la vapeur d'eau et/ou à l'eau à une température comprise entre 80°C et 130°C, de préférence entre 90°C et 120°C. Le traitement des cuticules d'insectes avec l'agent oxydant peut être effectué concomitamment avec le blanchiment et/ou après l'étape de blanchiment, préférentiellement concomitamment avec le blanchiment.

[0041] Lorsque le traitement des cuticules d'insectes est effectué pendant l'ébouillantage ou le blanchiment, l'agent oxydant est ajouté à l'eau utilisée pour ébouillanter ou blanchir les insectes.

[0042] Avantageusement, le procédé selon l'invention comporte également une étape de broyage des insectes.

[0043] De préférence, cette étape de broyage a lieu après l'étape d'ébouillantage ou de blanchiment. Cette étape de broyage a pour objectif de réduire les insectes en particules afin de faciliter l'accès des enzymes au substrat lors de l'hydrolyse enzymatique. Cette étape permet également, lorsqu'elle est suivie d'une étape de pressage, de faciliter l'élimination du jus de presse et l'isolation de la matière solide.

[0044] Le broyage peut avantageusement être effectué avec un broyeur mixeur, tel qu'un broyeur mixeur à couteaux.

[0045] De préférence, à l'issue du broyage, la taille des particules d'insectes est inférieure à 1 cm (plus grande taille de particule observable à l'aide d'un microscope), de préférence inférieure à 0,5 cm, plus préférentiellement encore, une taille comprise entre 300 µm et 0,5 cm, plus préférentiellement entre 500 µm et 0,5 cm, et encore plus préférentiellement entre 500µm et 1 mm.

[0046] Afin de faciliter le broyage, une quantité d'eau peut être ajoutée. Cette quantité d'eau est déterminée de la façon suivante : le ratio du volume d'eau en mL sur le poids en g d'insecte est de préférence compris entre 0,3 et 10, plus préférentiellement entre 0,5 et 5, encore plus préférentiellement entre 0,7 et 3, encore plus préférentiellement de l'ordre de 1.

[0047] Optionnellement, le traitement des cuticules d'insectes avec l'agent oxydant peut être effectué concomitamment avec le broyage. Dans ce cas, l'agent oxydant est ajouté à l'eau utilisée pour le broyage. Alternativement, le traitement des cuticules peut être effectué pendant l'ébouillantage, le broyage et/ou lors d'une étape spécifique de traitement des cuticules d'insectes.

[0048] Le procédé selon l'invention peut en outre comporter, de préférence avant l'hydrolyse enzymatique, une étape de pressage. Bien que cette étape de pressage puisse être effectuée avant l'étape de broyage, celle-ci est avantageusement effectuée juste après l'étape de broyage. Cette étape de pressage a pour objectif d'éliminer un jus de presse riche en matière grasse et d'enrichir le gâteau de presse en substrat pour l'hydrolyse.

[0049] Avantageusement, l'hydrolyse enzymatique peut être suivie d'une étape d'inactivation thermique visant à inactiver l'enzyme ou le mélange d'enzymes mis en oeuvre lors de l'hydrolyse enzymatique.

[0050] A l'issue d'un procédé selon l'invention, la chitine peut être récupérée par pressage ou centrifugation du milieu de réaction de l'hydrolyse enzymatique. A ce stade, un co-produit d'intérêt de la chitine est également récupéré, à savoir un hydrolysat.

[0051] Par « hydrolysat », on désigne un produit qui comporte des protéines, des protéines hydrolysées, des peptides, des acides aminés et/ou d'autres composés dérivés d'une protéine, susceptibles d'être obtenus par hydrolyse enzymatique de protéines.

[0052] L' hydrolysat susceptible d'être obtenu comme co-produit de l'hydrolyse enzymatique par l'un quelconque des procédés selon l'invention présente au moins l'une quelconque des caractéristiques suivantes :
  • Taux de cendres ≤10% en poids sur le poids total de matière sèche, préférentiellement ≤8%
  • Taux de cendres ≤5% lorsque l'hydrolysat est préparé à partir d'insectes végétariens
  • Taux de protéines hydrosolubles de taille >12400 g/mol ≤50%, préférentiellement ≤43%
  • Taux de protéines ≥40%
  • Taux de protéines ≥46%, lorsque l'hydrolysat est préparé à partir d'insectes non volants
  • Taux de lipides ≤52%
  • Digestibilité pepsique ≥94%
  • Taux d'abondance relative de au moins 5 quelconques acides aminés choisis parmi ASP, GLU, ALA, GLY, LEU, PRO, TYR, VAL, LYS >6%
  • Taux d'abondance relative de au moins 2 quelconques acides aminés choisis parmi ASP, GLU, ALA, LEU, PRO, TYR, VAL >8%


[0053] Par « insecte végétarien », on vise un insecte qui n'a pas de protéines animales dans son régime alimentaire habituel. A titre d'exemple d'insecte végétarien, on peut citer les coléoptères, les lépidoptères ou les orthoptères.

[0054] Par « insecte volant », on vise un insecte qui est capable de voler à l'âge adulte, contrairement à un insecte dit « non volant ». A titre d'exemple d'insecte volant, on peut citer les lépidoptères ou les diptères. A titre d'exemple d'insecte non volant, on peut citer certains coléoptères ou les orthoptères.

[0055] Plus particulièrement, par « protéines hydrosolubles », on entend, parmi les protéines (ou protéines brutes), celles qui sont solubles dans une solution aqueuse dont le pH est compris entre 6 et 8, avantageusement entre 7,2 et 7,6.

[0056] De préférence, la solution aqueuse est une solution tampon dont le pH est compris entre 6 et 8, avantageusement entre 7,2 et 7,6.

[0057] Préférentiellement, la solution tampon est une solution phosphate NaCl, dont le pH est égale à 7,4 ± 0,2.

[0058] Plus particulièrement, la mesure de la taille des protéines hydrosolubles s'effectue selon le procédé ci-après :
100 mg d'échantillon sont placés dans 10 mL de tampon phosphate /NaCl (pH 7,4, 0,137 mM). L'échantillon a été agité durant une minute (vortex), centrifugé à 900 g durant 1 min et filtré ensuite sur une membrane de 0,45 µm. L'analyse a été réalisée sur un système de chromatographie par exclusion stérique, avec la colonne Nucleogel GFC-300, l'éluent utilisé est le tampon phosphate /NaCl (pH 7,4, 0,137 mM), le débit est de 1,0 mL/min, la détection est réalisée par un détecteur UV à 280 nm.

[0059] L'hydrolysat comporte au moins 40% de protéines, au maximum 10% préférentiellement au maximum 8% de cendres, et un taux de protéines hydrosolubles ayant une taille supérieure à 12400 g/mol inférieur à 50%, préférentiellement inférieure à 43%.

[0060] Toutes les unités et méthodes de mesure des caractéristiques indiquées ci-avant sont décrites ans les Exemples et, plus particulièrement, dans l'Exemple 4.

[0061] De préférence, l'hydrolysat présente toutes les propriétés ci-avant.

[0062] On notera en particulier que l'hydrolysat peut être caractérisé par sa teneur en glucosamine et/ou l'un de ses dérivés (préférentiellement N-acétyl-glucosamine), plus particulièrement une teneur supérieure ou égale à 0,01%, préférentiellement supérieure ou égale à 0,08% en poids sur le poids total de matière sèche de l'hydrolysat.

[0063] Cet hydrolysat peut avantageusement être complété avec des additifs pour équilibrer son profil nutritionnel afin d'être adapté à différents types d'animaux.

[0064] L'hydrolysat peut être concentré puis séché pour obtenir un hydrolysat séché. Alternativement, l'hydrolysat peut être sous forme liquide. Ces hydrolysats peuvent être utilisés comme un aliment ou un ingrédient alimentaire en particulier pour des animaux, ou, alternativement, ils peuvent être traités, par exemple, pour isoler des acides aminés.

[0065] Un mode de réalisation préférentiel d'un procédé selon l'invention est plus détaillé ci-après.

[0066] En particulier, ce mode de réalisation préférentiel décrit diverses étapes avantageuses pour un procédé selon l'invention, telles que des étapes de purification douce de la chitine : un second pressage, des lavages, filtration et séchage éventuels.

[0067] Enfin, la chitine étant généralement commercialisée sous forme de poudre, un second broyage peut également être réalisé. Celui-ci peut également être effectué afin de favoriser la réaction de désacétylation, qui permet de préparer du chitosan à partir de chitine. Les conditions de la réaction de désacétylation sont plus amplement décrites à l'étape 10 du mode de réalisation préférentiel détaillé ci-après.

[0068] Un procédé particulièrement avantageux de production de chitine à partir de cuticules d'insectes, comporte les étapes suivantes :
  1. a) l'abattage des insectes,
  2. b) le broyage des insectes, le broyage étant éventuellement précédé ou suivi d'une étape de pressage,
  3. c) l'hydrolyse enzymatique des cuticules d'insectes par une enzyme protéolytique,
  4. d) la récupération de la chitine,
les cuticules d'insectes étant traitées avec un agent oxydant, avant l'étape c).

[0069] Les modes de réalisation préférés des diverses étapes a) à d), ainsi que du traitement avec l'agent oxydant, sont tels qu'indiqués ci-avant ou dans l'étape correspondante dans le mode de réalisation préférentiel ci-après.

[0070] Une chitine susceptible d'être obtenue par un procédé selon l'invention possède une structure proche de la chitine telle que présente à l'état naturel dans la cuticule de l'insecte.

[0071] La chitine susceptible d'être obtenue par un procédé selon l'invention présente au moins l'une quelconque des caractéristiques suivantes :
  • Taux de cendres ≤3,5%, préférentiellement ≤3% en poids sur le poids total de matière sèche
  • Taux de cendres ≤2,5% lorsque la chitine est préparée à partir d'insectes végétariens
  • Taux de cendres ≤1,7% lorsque la chitine est préparée à partir de T. molitor
  • Taux de lipides ≤29%
  • Taux de lipides ≤19% lorsque la chitine est préparée à partir d'insectes végétariens
  • Taux de lipides ≤8,5% lorsque la chitine est préparée à partir de T. molitor
  • Total des acides aminés ≤55%, préférentiellement ≤53%
  • Total des acides aminés ≤30% lorsque la chitine est préparée à partir d'insectes volants
  • Taux d'abondance relative de au moins 3 quelconques acides aminés choisis parmi ALA, GLY, LEU, PRO, SER, TYR, VAL ≤10%
  • Taux d'abondance relative de LEU, PRO, VAL ≤ 10% lorsque la chitine est préparée à partir de T. molitor
  • Pureté colorimétrique ≥44%
  • Pureté colorimétrique ≥48% lorsque la chitine est préparée à partir avec la prolyve
  • Pureté par différence ≥35%
  • Pureté par différence ≥38% lorsque la chitine est préparée à partir de T. molitor
  • Pureté par différence ≥ 50% lorsque la chitine est préparée à partir d'insectes volants


[0072] La chitine susceptible d'être obtenue par un procédé selon l'invention comporte un taux d'acides aminés inférieur ou égal à 55%, préférentiellement inférieur ou égal à 53%, un taux de cendres inférieur ou égal à 3,5%, préférentiellement inférieur ou égal à 3%, et une pureté par différence supérieure ou égale à 35% ou une pureté colorimétrique supérieure ou égale à 44%.

[0073] De préférence, la chitine présente toutes les propriétés ci-avant.

[0074] Toutes les unités et méthodes de mesure des caractéristiques indiquées ci-avant sont décrites dans les Exemples et, plus particulièrement, dans l'Exemple 4.

[0075] Un procédé particulièrement avantageux de production de chitosan à partir de cuticules d'insectes, comportant les étapes suivantes :
  1. a) l'abattage des insectes,
  2. b) le broyage des insectes, le broyage étant éventuellement précédé ou suivi d'une étape de pressage,
  3. c) l'hydrolyse enzymatique des cuticules d'insectes par une enzyme protéolytique,
  4. d) la récupération de la chitine,
  5. e) la désacétylation de la chitine récupérée,
  6. f) la récupération du chitosan,
les cuticules d'insectes étant traitées avec un agent oxydant, avant l'étape c).

[0076] Les modes de réalisation préférés des diverses étapes a) à f), ainsi que du traitement avec l'agent oxydant, sont tels qu'indiqués ci-avant ou dans l'étape correspondante dans le mode de réalisation préférentiel ci-après.

[0077] La chitine et/ou le chitosan susceptible(s) d'être obtenu(s) par un procédé selon l'invention peu(ven)t avantageusement être utilisé(s) dans diverses applications :
  • dans des compositions cosmétiques, pharmaceutiques, nutraceutiques ou diététiques,
  • comme biomatériaux pour traiter des brûlures en tant que seconde peau, pour réaliser des pansements cornéens ou des fils chirurgicaux,
  • comme agent filtrant, texturant, floculant et/ou adsorbant notamment pour la filtration et dépollution de l'eau.


[0078] Selon un mode de réalisation préférentiel de l'invention, le procédé comporte les étapes suivantes, décrites schématiquement en Figure 1. On notera que certaines étapes sont indiquées comme facultatives dans ce mode de réalisation préférentiel.

Etape 1 : abattage des insectes



[0079] Cette étape 1 d'abattage permet d'abattre les insectes tout en abaissant la charge microbienne (réduction du risque d'altération et sanitaire) et en inactivant les enzymes internes des insectes pouvant déclencher une autolyse, et ainsi un brunissement rapide de ceux-ci.

[0080] L'abattage peut s'effectuer par ébouillantage.

[0081] Les insectes, de préférence des larves, sont ainsi ébouillantés à l'eau pendant 2 à 20 min, préférentiellement, 5 à 15 min. De préférence, l'eau est à température comprise entre 95 à 105°C, préférentiellement 100°C.

[0082] La quantité d'eau introduite à cette étape 1 d'ébouillantage est déterminée de la façon suivante : le ratio du volume d'eau en mL sur le poids en g d'insecte est de préférence compris entre 0,3 et 10, plus préférentiellement entre 0,5 et 5, encore plus préférentiellement entre 0,7 et 3, encore plus préférentiellement de l'ordre de 1.

[0083] Alternativement, l'abattage peut s'effectuer par blanchiment. De préférence, les insectes sont blanchis à la vapeur (buses ou lit de vapeur) à une température comprise entre 80 et 130°C, de préférence entre 90 et 120°C, plus préférentiellement entre 95 et 105°C, encore plus préférentiellement 98°C ou bien à l'eau à une température comprise entre 95 et 105°C, préférentiellement 100°C (par buses d'aspersion) ou en mode mixte (eau + vapeur) à une température comprise entre 80 et 130°C, de préférence entre 90 et 120°C, plus préférentiellement entre 95 et 105°C. Le temps de séjour dans la chambre de blanchiment est compris entre 1 et 15 minutes, préférentiellement entre 3 et 7 min.

[0084] Lors de cette étape, il est également possible de traiter les cuticules d'insectes en utilisant une eau d'ébouillantage ou de blanchiment comportant l'agent oxydant selon les modalités indiquées dans l'étape intermédiaire ci-après.

Etape intermédiaire (facultative) : traitement des cuticules par l'agent oxydant



[0085] Il est possible d'introduire dans le procédé une étape spécifique de traitement des cuticules par l'agent oxydant. Avantageusement, cette étape intermédiaire de traitement des cuticules s'effectue entre l'étape 1 d'abattage et l'étape 2 de broyage.

[0086] Cette étape intermédiaire s'effectue de préférence avec un agent oxydant choisi parmi le groupe constitué par le peroxyde d'hydrogène (H2O2), le permanganate de potassium (KMnO4), l'ozone (O3) et l'hypochlorite de sodium (NaClO), plus préférentiellement, le peroxyde d'hydrogène.

[0087] Selon un premier mode de réalisation, à l'issue de l'étape 1, lorsque celle-ci est faite par ébouillantage, on introduit directement dans la cuve d'ébouillantage l'agent oxydant, après éventuel refroidissement de l'eau d'ébouillantage à une température de l'ordre de 40 à 60°C, préférentiellement de l'ordre de 50°C.

[0088] Le peroxyde d'hydrogène tel que commercialisé est usuellement sous la forme d'une solution aqueuse, par exemple une solution à 30% en poids sur le poids total d'eau.

[0089] La quantité introduite de peroxyde d'hydrogène pour le traitement est telle que la teneur en peroxyde d'hydrogène est comprise entre 1 à 33% en poids sur le poids total d'insectes, préférentiellement, 2 à 12% en poids sur le poids total d'insectes, préférentiellement de l'ordre de 6% en poids.

[0090] Selon un second mode de réalisation, les insectes sont retirés de la cuve d'ébouillantage, tamisés et réintroduits dans une cuve.

[0091] Le peroxyde d'hydrogène est alors introduit dans la cuve sous la forme d'une solution aqueuse diluée, la teneur en peroxyde d'hydrogène étant alors comprise entre 1 et 33% en poids sur le poids d'eau, préférentiellement, 2 à 12% en poids sur le poids d'eau, préférentiellement de l'ordre de 6% en poids.

Etape 2 : broyage



[0092] Les insectes sont retirés de la cuve d'ébouillantage ou de traitement ou de la chambre de blanchiment, ils sont ensuite tamisés, et placés dans un broyeur, tel qu'un broyeur mixeur à couteaux, permettant de réduire les insectes en particules.

[0093] Afin de faciliter le broyage, une quantité d'eau peut être ajoutée. Cette quantité d'eau est similaire à celle introduite lors de l'étape 1 d'ébouillantage : le ratio du volume d'eau en mL sur le poids en g d'insecte est de préférence compris entre 0,3 et 10, plus préférentiellement entre 0,5 et 5, encore plus préférentiellement entre 0,7 et 3, encore plus préférentiellement de l'ordre de 1. Il est également possible de garder l'eau d'ébouillantage et/ou l'eau de l'étape intermédiaire pour effectuer cette étape. Cette eau est susceptible de contenir l'oxydant. Dans ce cas, le traitement des cuticules peut avoir lieu durant l'étape 1 d'ébouillantage et l'étape 2 de broyage ou pendant l'étape intermédiaire de traitement des cuticules et pendant l'étape de broyage.

[0094] De préférence, à l'issue du broyage, la taille des particules d'insectes est inférieure à 1 cm (plus grande taille de particule observable à l'aide d'un microscope), de préférence inférieure à 0,5 cm.

[0095] Préférentiellement, la taille des particules est comprise entre 300 µm et 0,5 cm, plus préférentiellement entre 500 µm et 0,5 cm, et encore plus préférentiellement entre 500 µm et 1 mm.

[0096] Il n'est pas nécessaire de réduire excessivement la taille des particules, par exemple à une taille inférieure à 250 µm.

[0097] Cette étape 2 de broyage favorise l'accès des enzymes à leur substrat.

[0098] Lors de cette étape, il est possible d'introduire dans le broyeur l'agent oxydant afin de traiter les cuticules selon les modalités indiquées dans l'étape intermédiaire ci-avant.

[0099] Lorsque le traitement des cuticules n'est pas effectué de manière concomitante avec le broyage, il est possible d'ajouter lors de cette étape, des additifs antioxydants communément employés pour la conservation et la stabilité du produit.

Etape 3 (facultative) : pressage



[0100] La pâte humide issue de l'étape 2 de broyage est ensuite placée dans une presse selon un mode opératoire qui permet de presser et séparer un jus comportant à la fois une fraction huileuse et une fraction protéique.

[0101] Si la pâte humide issue de l'étape 2 de broyage a été obtenue avec une eau comportant l'oxydant, il peut être avantageux d'éliminer au moins une partie de cet oxydant avant l'étape 3 de pressage.

[0102] Cette étape 3 de pressage peut éventuellement être réalisée avant l'étape 2 de broyage à partir des insectes ébouillantés.

[0103] Cette étape 3 de pressage permet donc l'obtention d'un jus de presse et d'un gâteau de presse.

Etape 4 : hydrolyse enzymatique



[0104] La pâte humide issue de l'étape 2 de broyage ou le gâteau de presse issu de l'étape 3 de pressage est placé dans une cuve d'hydrolyse avec de l'eau.

[0105] Optionnellement, et comme cela sera décrit ci-après, la fraction protéique issue de l'étape 12 de séparation, peut être réintroduite dans cette étape 4 d'hydrolyse enzymatique, en la mélangeant au gâteau de presse.

[0106] De manière optionnelle et dans le cas où l'eau de l'ébouillantage ne contient pas d'oxydant, l'eau de l'ébouillantage peut être récupérée et réintroduite lors de l'étape d'hydrolyse. En effet, cette eau contient des fractions d'insectes solubilisées de par l'action de cet ébouillantage et l'utilisation de celle-ci lors de l'hydrolyse permet de réduire les pertes. Optionnellement, cette eau issue de l'ébouillantage peut être dégraissée, certaines cires pouvant s'être dissoutes dans l'eau.

[0107] La quantité d'eau introduite à cette étape 4 d'hydrolyse enzymatique est similaire à celle introduite lors de l'étape 1 d'ébouillantage : le ratio du volume d'eau en mL sur le poids en g d'insecte est de préférence compris entre 0,3 et 10, plus préférentiellement entre 0,5 et 5, encore plus préférentiellement entre 0,7 et 3, encore plus préférentiellement de l'ordre de 1.

[0108] L'hydrolyse enzymatique est réalisée avec une protéase, telle qu'une protéase commerciale pendant 4 à 8h, plus particulièrement pendant 4 à 5h, à un pH de 6 à 8, plus particulièrement de 6,5 à 7,5, à une température de 40 à 60°C, plus particulièrement de 45 à 55°C.

[0109] La quantité d'enzymes introduite lors de l'étape d'hydrolyse est inférieure à 10 % en poids sur le poids total de matière sèche estimée entrant en hydrolyse, préférentiellement inférieure à 6%, plus préférentiellement de l'ordre de 2 %.

[0110] L'hydrolyse protéolytique engendre la production d'une phase soluble contenant les peptides, glucosamines et oligochitines et d'un résidu solide formé de chitine, principalement de copolymère chitine-polypeptides.

Etape 5 : inactivation thermique



[0111] Afin de stopper l'activité des enzymes de la réaction et de stabiliser la phase soluble de l'hydrolyse, on réalise une inactivation thermique en chauffant ce jus entre 80 et 105°C pendant 10 à 25 min, préférentiellement, 15 à 20 minutes. Selon un mode opératoire, cette étape 5 d'inactivation thermique est réalisée selon les techniques habituelles de stérilisation de l'industrie agroalimentaire. Selon un autre mode opératoire, l'inactivation enzymatique est réalisée par chauffage sous rayonnement IR ou UV, ou micro-ondes.

Etape 6 : pressage



[0112] Le résidu solide, majoritairement composé de chitine, est récupéré puis pressé par un pressoir afin d'essorer au maximum ce résidu pour réinjecter dans la phase soluble ce pressât. Le résidu pressé ainsi formé est composé essentiellement de chitine, principalement sous la forme de copolymère chitine-polypeptides.

Etapes (facultatives) 7 et 8 : lavage et séchage



[0113] Le résidu solide est ensuite lavé, filtré, à nouveau lavé puis séché par les technologies classiques connues par l'homme de métier.

[0114] Avantageusement, le système de séchage est étudié pour protéger la structure du copolymère de chitine-polypeptides : l'hydrométrie, la ventilation et la composition de l'air sont contrôlés. Avantageusement, le séchage peut s'effectuer dans une étuve ventilée à une température de 60 à 80°C, préférentiellement de l'ordre de 70°C.

[0115] Optionnellement, ces étapes peuvent comporter une étape de délipidation terminale : le résidu solide est traité avec du HCI afin d'enlever les derniers résidus lipidiques, notamment les cires cuticulaires.

[0116] Les étapes 9 à 11 qui suivent, visent à transformer la chitine en chitosan et ne sont donc mises en oeuvre que lorsque le produit souhaité est le chitosan.

Etape 9 (facultative) : broyage



[0117] Le résidu solide séché, comportant majoritairement de la chitine, est ensuite broyé, par exemple dans un broyeur à couteaux.

[0118] La production de chitosan à partir de chitine, par la réaction de désacétylation, dépend en grande partie de la taille des particules de chitine. Ainsi un broyage très fin du résidu solide séché avant désacétylation permet d'augmenter significativement les rendements et la vitesse de la réaction de désacétylation, comme cela est illustré dans le Tableau 1 ci-après :
Tableau 1 : Efficacité de la désacétylation selon le broyage préalable de la chitine
 Broyage 30 sBroyage 45 sBroyage 60 sBroyage 120 s
50% des particules < 174 µm < 117 µm < 95 µm < 67 µm
90% des particules < 310 µm < 244 µm < 157 µm < 159 µm
DA* 99% 90% 85% 80%
*Mesure du Degré d'Acétylation DA


[0119] Les conditions de la désacétylation effectuée dans l'essai rapporté dans le Tableau 1 sont les suivantes : 4h de réaction, 100°C, NaOH en solution aqueuse à 30% en volume, dans un ratio chitine estimée : solution de NaOH égal à 1:20.

[0120] Par conséquent, le résidu solide est préférentiellement broyé à une taille de particules inférieure à 200 µm, plus préférentiellement, inférieure à 160 µm.

Etape 10 : désacétylation



[0121] Le résidu solide, éventuellement broyé à l'étape 9, est ensuite placé dans un réacteur où est ajoutée une solution de soude concentrée pendant 4 à 24h, et préférentiellement 6 à 18h. L'hydroxyde de sodium en solution aqueuse à une teneur allant de 30% à 40% est ajouté selon un ratio poids en g de chitine broyée / volume en mL d'hydroxyde de sodium en solution aqueuse compris entre 1 :50 à 1 :10, de préférence de l'ordre de 1 :20. La cuve est ensuite chauffée, la température de désacétylation se situant entre 80 et 150°C, de préférence entre 90 et 120°C et plus préférentiellement à 100°C.

[0122] On obtient ainsi du chitosan en poudre.

[0123] Le chitosan peut ensuite subir toute opération connue de l'homme du métier permettant de le fonctionnaliser, notamment par l'ajout de radicaux (carboxylation, hydroxylation...).

Etape 11 (facultative) : séchage



[0124] La poudre de chitosan est ensuite séchée entre 30 et 80°C, de préférence entre 50 et 70°C et de préférence à environ 60°C, afin d'obtenir une poudre ayant une teneur en matière sèche supérieure à 85%, plus particulièrement supérieure à 90%.

[0125] Les étapes qui suivent visent à récupérer une fraction huileuse et une fraction protéique à partir du jus obtenu à l'étape 3 (facultative) de pressage et ne sont donc mises en oeuvre que lorsque l'étape 3 de pressage a été mise en oeuvre et qu'une telle récupération est souhaitée.

Etape 12 : séparation



[0126] Le jus de presse subit une ou plusieurs étapes de séparation, afin de séparer la fraction huileuse (huiles des insectes) de la fraction protéique (protéines de l'hémolymphe des insectes). Ces étapes peuvent être réalisées par toute technologie de séparation des huiles bien connue de l'homme du métier, telle que la centrifugation, la décantation, la séparation par osmose inverse, l'ultrafiltration, le CO2 supercritique, etc. ou une combinaison de plusieurs de ces technologies.

[0127] La séparation de la fraction huileuse peut être complexe, étant donné la présence d'huiles de compositions très différentes chez les insectes, les acides gras pouvant présenter de courtes chaines (C2-C5) ainsi que de très longues chaines (par exemple, pour les cires : > C25). La montée en température au-dessus du point de fusion de ces huiles (environ 38°C) lors de la centrifugation permet de solubiliser cette crème et de faciliter la séparation de la fraction huileuse du reste du jus. Le centrifugat passe ensuite en décantation selon un mode opératoire (type décanteur ou tricanteur), afin de séparer au mieux les huiles et les protéines.

[0128] Ces étapes permettent ainsi l'obtention d'une fraction huileuse.

[0129] La fraction protéique, une fois séparée de la fraction huileuse, peut être mélangée au gâteau de presse issu de l'étape 3 de pressage juste avant l'étape 4 d'hydrolyse. En effet, souvent plus de 20% des protéines sont perdues dans le jus lors de l'étape 3 de pressage, d'où l'intérêt de récupérer cette fraction et de la soumettre à l'étape d'hydrolyse.

Etape 13 (facultative) : concentration



[0130] Selon un mode opératoire, la concentration est réalisée par évaporation sous vide de la partie aqueuse. Le concentrât présente un extrait sec supérieur à 10%, de préférence supérieur à 20%. Cette opération facilite le séchage, et des additifs communément employés pour la conservation et la stabilité du produit peuvent être ajoutés à cette étape.

Etape 14 (facultative) : séchage



[0131] Le concentrât est enfin séché par des technologies connues de l'homme du métier, telles que par exemple, par pulvérisation / atomisation (« spray-drying »), qui permet d'obtenir un extrait, c'est-à-dire une poudre sèche de concentrât riche en peptides et glucosamines, les glucosamines étant en particulier issues de l'hydrolyse partielle de la chitine par H2O2 (essentiellement).

[0132] D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront dans les exemples qui suivent, donnés à titre illustratif, avec référence aux figures, qui représentent respectivement :
  • La Figure 1 est un schéma d'un mode de réalisation préférentiel d'un procédé selon l'invention,
  • La Figure 2 est un diagramme comparant le degré de pureté pour la chitine obtenue par un procédé enzymatique avec et sans le peroxyde d'hydrogène,
  • La Figure 3 est un diagramme illustrant l'influence du procédé d'extraction (enzymatique ou chimique) et du traitement avec un agent oxydant sur la chitine obtenue.
  • La Figure 4 : Effet de l'agent oxydant sur le taux de cendres dans l'hydrolysat - différentes enzymes,
  • La Figure 5 : Effet de l'agent oxydant sur le taux de cendres dans l'hydrolysat - différents insectes,
  • La Figure 6 : Effet de l'agent oxydant sur le taux de protéines chez H. illucens,
  • La Figure 7 : Effet de l'agent oxydant sur le taux de lipides dans l'hydrolysat,
  • La Figure 8 : Effet de l'agent oxydant sur la digestibilité de l'hydrolysat,
  • La Figure 9 : Composition en acides aminés de l'hydrolysat issu d'un procédé avec un agent oxydant : TM + prolyve,
  • La Figure 10 : Composition en acides aminés de l'hydrolysat issu d'un procédé avec un agent oxydant : TM + sumizyme,
  • La Figure 11 : Composition en acides aminés de l'hydrolysat issu d'un procédé avec un agent oxydant : TM + novozyme,
  • La Figure 12 : Composition en acides aminés de l'hydrolysat issu d'un procédé avec un agent oxydant : TM + neutrase,
  • La Figure 13 : Composition en acides aminés de l'hydrolysat issu d'un procédé avec un agent oxydant : Hl + prolyve,
  • La Figure 14 : Composition en acides aminés de l'hydrolysat issu d'un procédé avec un agent oxydant : GM + prolyve,
  • La Figure 15 : Composition en acides aminés de l'hydrolysat issu d'un procédé avec un agent oxydant : AD + prolyve
  • La Figure 16 : Effet de l'agent oxydant sur le taux de cendres dans la chitine,
  • La Figure 17 : Effet de l'agent oxydant sur le taux de lipides dans la chitine,
  • La Figure 18 : Taux de lipides dans la chitine,
  • La Figure 19 : Effet de l'agent oxydant sur le taux d'acides aminés dans la chitine,
  • La Figure 20 : TM + prolyve : abondance relative des acides aminés de la chitine,
  • La Figure 21 : TM + sumizyme : abondance relative des acides aminés de la chitine,
  • La Figure 22 : TM + novozyme : abondance relative des acides aminés de la chitine,
  • La Figure 23 : TM + neutrase : abondance relative des acides aminés de la chitine,
  • La Figure 24 : Hl + prolyve : abondance relative des acides aminés de la chitine,
  • La Figure 25 : GM + prolyve : abondance relative des acides aminés de la chitine,
  • La Figure 26 : AD + prolyve : abondance relative des acides aminés de la chitine,
  • La Figure 27 : Effet de l'agent oxydant sur la pureté colorimétrique de la chitine obtenue à partir de T. molitor- différentes enzymes,
  • La Figure 28 : Effet de l'agent oxydant sur la pureté colorimétrique de la chitine obtenue avec une hydrolyse en présence de prolyve - différents insectes,
  • La Figure 29 : Pureté par différence de la chitine obtenue par différents procédés,
  • La Figure 30 : Degré de cristallinité des chitines obtenues.

Exemple 1 : Exemple de procédé de traitement selon l'invention



[0133] 15 g de larves de T. molitor sont introduits dans un bêcher, placés dans un bain-marie à 100 °C et contenant 30 mL d'une solution de peroxyde d'hydrogène à 6% préalablement portée à ébullition. Après 5 minutes, le bêcher est retiré du bain-marie, les larves sont essorées, puis broyées avec un volume d'eau de 15 mL. Le liquide ainsi obtenu est transféré dans un Erlen Meyer de 250 mL contenant 50 mL d'une solution de protéase (Prolyve) à 1%, l'ensemble est placé pendant 4 heures à 45 °C sous agitation magnétique (pH approximativement à 6,5). L'Erlen Meyer est ensuite placé pendant 15 minutes dans un bain-marie à 90 °C afin de désactiver les enzymes, la solution est ensuite filtrée à 0,45-0,5 µm à chaud. La chitine ainsi obtenue est séchée pendant 24 heures à 70 °C. On obtient ainsi 0,6 ± 0,05 g de chitine.

Exemple 2: Influence de la présence du traitement avec l'oxydant dans le procédé selon l'invention



[0134] 25 g de larves de T. molitor sont introduits dans un bêcher, placé dans un bain-marie à 100 °C et contenant 50 mL d'eau préalablement portée à ébullition. Après 5 minutes, le bêcher est retiré du bain-marie, les larves sont essorées, puis broyées avec un volume d'eau de 25 mL. Dans le cas de la réaction avec le peroxyde d'hydrogène, le liquide ainsi obtenu est placé pendant 1 heure en présence d'une solution de peroxyde d'hydrogène, puis transféré dans un Erlen Meyer de 250 mL contenant une solution de protéase (Sumizyme LP) à 4%, sinon, il est transféré directement dans l'Erlen Meyer contenant la solution de protéase. L'ensemble est placé pendant 4 heures à 45 °C sous agitation magnétique (pH approximativement à 6,5). L'Erlen Meyer est ensuite placé pendant 15 minutes dans un bain-marie à 90 °C afin de désactiver les enzymes, la solution est ensuite filtrée à 0,45-0,5 µm à chaud. La chitine ainsi obtenue est séchée pendant 24 heures à 70 °C.

[0135] Le résidu sec ainsi obtenu après utilisation du peroxyde d'hydrogène est de 6,3 ± 0,7 % par rapport à la matière sèche initiale, alors que le résidu sec résultant d'un procédé sans le peroxyde d'hydrogène est de 9,75 ± 0,9 % par rapport à la matière sèche initiale.

[0136] Le degré de pureté de la chitine est déterminé en comparaison de la masse en résidu sec obtenue par rapport à celle résultant d'une extraction chimique, 5 % de la matière sèche initiale. Il s'établit ainsi à 79,9 ± 9 % pour le produit obtenu après traitement avec le peroxyde et à 51,5 ± 4,9 % en l'absence de peroxyde (voir Figure 2).

Exemple 3 : Influence de la séquence des différentes étapes dans le procédé selon l'invention


Obtention de chitine par voie enzymatique (sans ajout d'oxydant)



[0137] 50 g de larves de T. molitor sont introduits dans un bêcher, placé dans un bain-marie à 100 °C et contenant 50 mL d'eau préalablement portée à ébullition. Après 5 minutes, le bêcher est retiré du bain-marie, les larves sont essorées, puis broyées avec un volume d'eau de 100 mL. Le liquide ainsi obtenu est transféré dans un Erlen Meyer de 500 mL contenant 150 mL d'une solution de protéase (Prolyve) à 1%, l'ensemble est placé pendant 4 heures à 45 °C sous agitation magnétique (pH approximativement à 6,5). L'Erlen Meyer est ensuite placé pendant 15 minutes dans un bain-marie à 90 °C afin de désactiver les enzymes, la solution est ensuite filtrée à 0,45-0,5 µm à chaud. La chitine ainsi obtenue est séchée pendant 24 heures à 70 °C. On obtient ainsi 1,656 ± 0,021 g de chitine par ce procédé.

Obtention de chitine par voie enzymatique avec ajout de H2O2 pendant l'ébouillantage



[0138] 50 g de larves de T. molitor sont introduits dans un bêcher, placé dans un bain-marie à 100 °C et contenant 50 mL d'une solution de H2O2 à 6% dans l'eau, préalablement portée à ébullition. Après 5 minutes, le bêcher est retiré du bain-marie, les larves sont essorées, puis mixées avec un volume d'eau de 100 mL. Le liquide ainsi obtenu est transféré dans un Erlen Meyer de 500 mL contenant 150 mL d'une solution de protéase (Prolyve) à 1%, l'ensemble est placé pendant 4 heures à 45 °C sous agitation magnétique. L'Erlen Meyer est ensuite placé pendant 15 minutes dans un bain-marie à 90 °C afin de désactiver les enzymes, la solution est ensuite filtrée à 0,45-0,5 µm à chaud. La chitine ainsi obtenue est séchée pendant 24 heures à 70 °C. On obtient ainsi 1,98 ± 0,22 g de chitine par ce procédé.

Obtention de chitine par voie enzymatique avec ajout de H2O2 après hydrolyse



[0139] 50 g de larves de T. molitor sont introduits dans un bêcher, placé dans un bain-marie à 100 °C et contenant 50 mL d'eau préalablement portée à ébullition. Après 5 minutes, le bêcher est retiré du bain-marie, les larves sont essorées, puis broyées avec un volume d'eau de 100 mL. Le liquide ainsi obtenu est transféré dans un Erlen Meyer de 500 mL contenant 150 mL d'une solution de protéase (Prolyve) à 1%, l'ensemble est placé pendant 4 heures à 45 °C sous agitation magnétique (pH approximativement à 6,5). L'Erlen Meyer est ensuite placé pendant 15 minutes dans un bain-marie à 90 °C afin de désactiver les enzymes, la solution est ensuite filtrée à 0,45-0,5 µm à chaud. Le résidu est alors placé pendant 1 heure à 65 °C dans une solution de H2O2 à 6%. La chitine ainsi obtenue est filtrée (0,45-0,5 µm), puis séchée pendant 24 heures à 70 °C. On obtient ainsi 1,304 ± 0,091 g de chitine par ce procédé.

Obtention de chitine par voie chimique



[0140] 50 g de larves de T. molitor sont introduits dans un bêcher, placé dans un bain-marie à 100 °C et contenant 50 mL d'eau préalablement portée à ébullition. Après 5 minutes, le bêcher est retiré du bain-marie, les larves sont essorées, puis broyées avec un volume d'eau de 60 mL. Le liquide ainsi obtenu est transféré avec 50 mL d'eau dans un flacon de 1 L. On y ajoute 500 mL de HCl 1M et on place l'ensemble sous agitation pendant 1 heure à 90 °C. Le milieu réactionnel est ensuite filtré et lavé avec de l'eau jusqu'à obtention de résidu clair. Ce résidu est ensuite transféré dans un flacon de 1 L auquel on ajoute 500 mL de NaOH 1M et on maintient le tout sous agitation à 90 °C pendant 24 heures. Le milieu réactionnel est alors filtré et lavé jusqu'à l'obtention d'un filtrat clair, le résidu est finalement séché 24 heures à 70 °C. On obtient ainsi 0,944 ± 0,005 g de chitine par ce procédé.

Détermination (par viscosimétrie) de la masse moléculaire de la chitine obtenue



[0141] Un flacon contenant 1 g de chitine et 10 mL de NaOH 1M est placé pendant 4 heures à 90 °C. Le mélange est ensuite filtré (0,45-0,5 µm) et le résidu ainsi lavé est placé 24 heures à 70 °C.

[0142] La préparation du solvant : 5 g de LiCI sont placés dans 100 mL de N,N-diméthylacétamide, sous agitation et pendant 4-5 heures (jusqu'à complète dissolution).

[0143] La solution-mère est obtenue en dissolvant 0,2 mg de chitine dans 1 mL de solvant. A partir de cette solution-mère, des solutions-filles, avec des concentrations de 0,1 mg/mL, 0,08 mg/mL et 0,04 mg/mL, sont préparées. La viscosité de ces différentes solutions est ensuite mesurée en triplicata avec un viscosimètre de type Ostwald et la masse moléculaire est calculée suivant la formule :

avec

[η] : viscosimétrie intrinsèque en cm3/g,

Mw : masse molaire de la chitine en g/mol (ou Da), et

les coefficients de Mark-Houvink α = 0,71 et K = 0,000893,

la viscosité intrinsèque étant obtenue selon :

avec

ηr : viscosité réduite (sans unités),

C : concentration en mg/mL,

la viscosité réduite étant obtenue selon :

avec

t : le temps de chute mesuré pour la solution en s,

t0 : le temps de chute mesuré pour le solvant en s.



[0144] Il peut être observé sur la Figure 3 que la taille de la molécule de la chitine obtenue est fonction de la méthode d'extraction utilisée. Ainsi, la méthode chimique endommage l'intégrité de la molécule (Mw obtenue est inférieure à 70000 g/mol), mais le traitement le plus drastique est celui qui consiste à blanchir la chitine par le peroxyde d'hydrogène après hydrolyse, même enzymatique (Mw inférieure à 9000 g/mol).

[0145] Le procédé selon l'invention (hydrolyse enzymatique avec l'ajout du peroxyde d'hydrogène pendant ou juste après l'ébouillantage, c'est-à-dire en début du procédé), certes, diminue la taille de la molécule par rapport à celle que l'on peut trouver initialement dans l'insecte (Mw de la chitine par hydrolyse enzymatique simple est de 130000 g/mol), mais dans une bien moindre mesure (Mw de près de 80000 g/mol) et le résultat obtenu est supérieur à celui lié à l'extraction chimique traditionnelle.

Exemple 4: Caractérisation de l'hydrolysat et de la chitine selon le procédé de production mis en œuvre


1. Matériel et méthodes


a) Matériel


Insectes



[0146] Différents insectes ont été étudiés :
  • un coléoptère : Tenebrio molitor (T. molitor ou TM),
  • un lépidoptère : Galleria mellonella (G. melonella ou GM),
  • un diptère : Hermetia illucens (H. illucens ou Hl), et
  • un orthoptère : Acheta domesticus (A. domesticus ou AD).

Enzymes



[0147] Différentes enzymes ont été mises en oeuvre lors de l'étape d'hydrolyse.

[0148] Cette mesure de l'activité enzymatique est basée sur le principe de la mesure de libération de la tyrosine à 275 nm lors de l'hydrolyse de la caséine par une enzyme protéolytique (Valley research SAPU Assay method, par Karen PRATT).

SAPU/g = une unité spectrophotométrique de protéase

ΔA = absorbance corrélée

i = ordonnée à l'origine

11 = volume final de réaction

M = coefficient directeur de la courbe de calibration

30 = temps de réaction (en minutes)

C = concentration de l'enzyme (g/mL) dans la solution enzymatique ajoutée

1 = 1 mL volume de la solution d'enzyme ajoutée



[0149] La courbe de calibration est obtenue par mesure de l'absorbance des solutions de tyrosine de différentes concentrations dans un tampon phosphate (0,2 M, pH 7).

[0150] 5 mL d'une solution de caséine (0,7% m/v, tampon phosphate 0,2 M, pH 7, chauffée pendant 30 minutes à 90 °C et additionnée de 3,75 g/Lsolution) sont incubés avec 1 mL de la solution enzymatique (0,15 g dans 100 mL du tampon glycine, 0,05M) à tester à 37 °C pendant 30 minutes. On y ajoute ensuite 5 mL d'une solution de TCA (18 g TCA, 11,35 g d'acétate de sodium anhydre, 21 mL d'acide acétique glacial, complétée avec l'eau déminéralisée à 1 litre de solution), mélange sur un vortex, filtre et mesure l'absorbance à 275 nm.

[0151] Le blanc est préparé de façon identique mais sans ajout d'enzyme, 1 mL d'eau déminéralisée est ajouté à la place afin de retrouver le même volume réactionnel.

[0152] Les activités ainsi mesurées pour les différentes enzymes utilisées (Prolyve NP, Novozyme 37071, Neutrase et Sumizyne) sont répertoriées dans le Tableau 3.


b) Procédés de production


Procédé de production avec broyage seul (désigné « broyage » dans les figures)



[0153] 600 g d'insectes (qu'il s'agisse de larves dans le cas de T. molitor, G. melonella ou H. illucens, ou de criquets dans le cas de A. domesticus) frais sont introduits dans une enceinte où ils sont abattus à la vapeur d'eau (115 °C, 5 minutes). Les insectes sont ensuite introduits dans un appareil de mixage et 75 mL d'eau pour 100 g d'insectes sont ajoutés, l'ensemble est ensuite mixé. 100 g (poids humide) de produit ainsi obtenu sont ensuite introduits dans un ballon tricol muni d'un réfrigérant et d'un agitateur mécanique, une enzyme protéolytique d'une activité équivalente à 3789 SAPU est alors ajouté. La réaction est ensuite portée à 45 °C pendant 4 heures. La température est ensuite portée à 90 °C pendant 15 minutes, le mélange réactionnel est enfin filtré (0,40 - 0,45 µm). Le résidu est séché pendant 24 heures à 70 °C : il s'agit donc de la chitine obtenue par voie enzymatique de purification ; le filtrat est congelé et est lyophilisé : il s'agit donc de l'hydrolysat.

[0154] Le procédé est identique quel que soit l'insecte ou l'enzyme étudié.

Procédé de production avec broyage et traitement oxydant des cuticules d'insectes (désigné « broyage + H202 » dans les figures)



[0155] 600 g d'insectes (qu'il s'agisse de larves dans le cas de T. molitor, G. melonella ou H. illucens, ou de criquets dans le cas de A. domesticus) frais sont introduits dans une enceinte où ils sont abattus à la vapeur d'un mélange eau/H2O2 (6%) (115 °C, 5 minutes). Les insectes sont ensuite introduits dans un appareil de mixage et 75 mL d'eau par 100 g d'insectes sont ajoutés, l'ensemble est ensuite mixé. 100 g (poids humide) de produit ainsi obtenu sont ensuite introduits dans un ballon tricol muni d'un réfrigérant et d'un agitateur mécanique, une enzyme protéolytique d'une activité équivalente à 3789 SAPU est alors ajoutée. La réaction est ensuite portée à 45 °C pendant 4 heures. La température est ensuite portée à 90 °C pendant 15 minutes, le mélange réactionnel est enfin filtré (0,40 - 0,45 µm). Le résidu est séché pendant 24 heures à 70 °C : il s'agit donc de la chitine obtenue par voie enzymatique de purification ; le filtrat est congelé et est lyophilisé : il s'agit donc de l'hydrolysat.

[0156] Le procédé est identique quel que soit l'insecte ou l'enzyme étudiés.

c) Analyses


Mesure du taux de cendres



[0157] Le taux de cendres a été déterminé selon la méthode relevant du règlement CE 152/2009 du 27-01-2009.

Mesure de la teneur en protéines



[0158] Le taux de protéines est obtenu par la méthode Dumas, avec le coefficient de conversion de 6,25, adaptée de la norme NF EN ISO 16634-1

Mesure de la teneur en lipides



[0159] Le taux de lipides est obtenu par une méthode adaptée du règlement CE 152/2009 - procédé B-SN.

Digestibilité pepsique



[0160] La digestibilité pepsique est mesurée par la méthode décrite dans la directive 72/199/CE.

Abondance relative en acides aminés



[0161] L'abondance des acides aminés a été déterminée par une méthode issue du règlement CE 152/2009 du 27-01-2009 - SN. La teneur en tryptophane a été déterminée séparément par une méthode adaptée du règlement CE 152/2009 du 27-01-2009 - SN. L'abondance relative a été calculée en rapportant la teneur de chaque acide aminé au taux des acides aminés.

Taux d'acides aminés



[0162] Le taux des acides aminés a été déterminé en additionnant les valeurs individuelles obtenues pour chaque acide aminé, y compris le tryptophane.

Pureté colorimétrique



[0163] La couleur de l'échantillon a été estimée grâce à l'analyse de photographies d'échantillons à l'aide du logiciel ImageJ selon les trois couleurs rouge, verte et bleue (RVB ou RGB en anglais), leur moyenne représentant une cotation de la couleur réelle. Un échantillon de chitine de crevettes commercialisé par Chitine France a été pris comme standard (100% de pureté) et la pureté colorimétrique des échantillons produits a été calculée en tant que pourcentage de cette couleur (ratio couleur de l'échantillon/couleur du standard).

Pureté par différence



[0164] Dans le cas de cette mesure, les quantités d'impuretés connues (acides aminés, lipides et cendres) ont été soustraites à la valeur de pureté absolue (100%) pour obtenir la valeur de la pureté estimée par différence ; i.e. un échantillon qui contient 30% protéines, 10% de lipides et 1% de cendres, se voit dès lors attribuer une pureté de 100-30-10-1=59%.

Mesure du degré de cristallinité



[0165] Les mesures ont été effectuées selon la technique WAXS (wide angle X-ray scattering) sur l'appareil Bruker D8 Advance (A25 DaVinci design) équipé d'un détecteur Lynxeye XE. Les résultats ont été interprétés suivant le procédé décrit dans Loelovich, M. Res. Rev.:J. Chem. 2014, 3, 7-14.

II. Hydrolysat


a) Cendres



[0166] L'ajout de l'agent oxydant contribue à diminuer le taux de cendres dans l'hydrolysat, et ce quel que soit l'insectes (Figure 5) et l'enzyme utilisé (Figure 4). Cette diminution peut atteindre 20% dans le cas de l'utilisation de la novozyme et 23,4% lorsque l'expérience est réalisée avec Acheta domesticus (A. domesticus).

b) Teneur en protéines



[0167] L'ajout de l'agent oxydant permet d'augmenter la teneur en protéines de l'hydrolysat (Figure 6), en particulier chez les insectes riches en lipides, tels que les insectes volants.

c) Teneur en lipides



[0168] L'ajout de l'agent oxydant peut significativement influencer le taux de lipides dans l'hydrolysat (Figure 7), cette diminution pouvant atteindre dans certains cas près de 21 % (TM + sumizyme).

d) Diaestibilité pepsiaue



[0169] La digestibilité est peu affectée par l'ajout de l'agent oxydant, sur l'ensemble des essais réalisés, la digestibilité pepsique des hydrolysats ayant subi un traitement par l'ajout de l'agent oxydant dans le procédé, est supérieur à 93% quel que soit en l'insecte ou l'enzyme utilisés (Figure 8).

e) Abondance en acides amines



[0170] Les hydrolysat resultants de procédé avec traitement par un agent oxydant sont majoritairement composés de l'acide aspartique, de glutamate et de proline, et, dans une moindre mesure de valine, lysine, leucine, serine et alanine, et ce quel que soit l'insecte ou l'enzyme étudiés (Figures 9-15).

III. Chitine


a) Cendres



[0171] L'ajout de l'agent oxydant a également un effet bénéfique sur la diminution du taux de cendres dans la chitine obtenue, et ce quel que soit l'insecte ou l'enzyme étudiés (Figure 16). La diminution observée peut ainsi atteindre 35,7% par rapport au taux de cendres présent dans le procédé ne présentant pas d'étape de pressage.

b) Teneur en lipides



[0172] Contrairement à l'hydrolysat, l'ajout de l'agent oxydant a un effet significatif sur la teneur en lipides dans la chitine. En effet, l'agent oxydant étant additionné avant le broyage des insectes, il affecte essentiellement les tanins et les cires présents à la surface de la cuticule. La diminution peut ainsi atteindre jusqu'à 30% dans certains cas (Figure 17).

[0173] La teneur en lipides dans la chitine ainsi obtenue est inférieur à 29% quel que soit l'insecte, et même inférieur à 8,5% dans le cas de T. molitor (Figure 18).

c) Taux et abondance relative des acides aminés



[0174] L'ajout de l'agent oxydant contribue modestement à diminuer la charge protéinique de la chitine (Figure 19).

[0175] Pour ce qui est de l'abondance relative des acides aminés liés à la chitine issue du procédé avec une étape oxydative, nous pouvons constater que pour l'ensemble des insectes, l'alanine, la tyrosine et la proline, ainsi que, dans une moindre mesure, la valine, la glycine, la leucine et la sérine sont des acides aminés principalement attachés à la chitine, leur taux est compris en moyenne entre 20 - 40% de l'ensemble des acides aminés (Figures 20 à 26).

d) Pureté colorimétrique



[0176] Du fait de son action sur les tanins essentiellement présents à la surface des cuticules, l'agent oxydant joue un rôle important sur l'amélioration de la pureté colorimétrique de la chitine obtenue, et ce, quel que soit l'insecte ou l'enzyme étudiés (Figures 27 et 28). L'amélioration est tout particulièrement importante dans le cas de G. melonella, la pureté finalement obtenue dépassant même les 100%, c'est-à-dire, étant supérieur à celle de la chitine commerciale utilisée comme standard (Figure 28).

e) Pureté par différence



[0177] Du fait de son impact sur le taux de cendres de lipides et d'acides aminés dans la chitine, l'agent oxydant joue un rôle important dans l'amélioration de la pureté par différence de la chitine (Figure 29).

f) Degré de cristallinité



[0178] Le traitement par un agent oxydant a tendance de rendre la chitine plus amorphe (Figure 30) et ce quel que soit l'insecte étudié. Le degré de cristallinité, i.e. le rapport des aires cristallines et amorphes, de la chitine obtenue est compris entre 0,29 et 0,32.


Revendications

1. Procédé de production de chitine et/ou de chitosan à partir de cuticules d'insectes, comportant les étapes suivantes :

(i) le traitement des cuticules d'insectes avec un agent oxydant, puis,

(ii) l'hydrolyse enzymatique des cuticules d'insectes par une enzyme protéolytique.


 
2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel l'enzyme protéolytique est une protéase.
 
3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, dans lequel l'agent oxydant est choisi parmi le groupe constitué par le peroxyde d'hydrogène, le permanganate de potassium, l'ozone et l'hypochlorite de sodium.
 
4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, comportant une étape d'abattage des insectes.
 
5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, comportant une étape de broyage des insectes.
 
6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel l'agent oxydant est le peroxyde d'hydrogène.
 
7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel le ou les insecte(s) est/sont choisi(s) parmi le groupe constitué par les coléoptères, les lépidoptères, les orthoptères et les diptères.
 
8. Procédé selon l'une quelconque des revendications 2 à 7, dans lequel la protéase est choisie parmi le groupe constitué par les aminopepdidases, les métallocarboxypeptidases, les endopeptidases sérine, les endopeptidases cystéine, les endopeptidases aspartiques, les métalloendopeptidases.
 
9. Procédé de production de chitine à partir d'insectes, comportant les étapes suivantes :

a) l'abattage des insectes,

b) le broyage des insectes, le broyage étant éventuellement précédé ou suivi d'une étape de pressage,

c) l'hydrolyse enzymatique des cuticules d'insectes par une enzyme protéolytique,

d) la récupération de la chitine,

les cuticules d'insectes étant traitées avec un agent oxydant, avant l'étape c).
 
10. Procédé de production de chitosan à partir d'insectes, comportant les étapes suivantes :

a) l'abattage des insectes,

b) le broyage des insectes, le broyage étant éventuellement précédé ou suivi d'une étape de pressage,

c) l'hydrolyse enzymatique des cuticules d'insectes par une enzyme protéolytique,

d) la récupération de la chitine,

e) la désacétylation de la chitine récupérée,

f) la récupération du chitosan,

les cuticules d'insectes étant traitées avec un agent oxydant, avant l'étape c).
 


Ansprüche

1. Verfahren zur Herstellung von Chitin und/oder Chitosan, ausgehend von Insekten-Cuticulae, welches die folgenden Schritte umfasst:

(i) Behandlung der Insekten-Cuticulae mit einem Oxidationsmittel, dann

(ii) enzymatische Hydrolyse der Insekten-Cuticulae durch ein proteolytisches Enzym.


 
2. Verfahren nach Anspruch 1, in welchem das proteolytische Enzym eine Protease ist.
 
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, in welchem das Oxidationsmittel aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Wasserstoffperoxid, Kaliumpermanganat, Ozon und Natriumhypochlorit besteht.
 
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, welches einen Schritt der Tötung der Insekten umfasst.
 
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, welches einen Schritt der Zerkleinerung der Insekten umfasst.
 
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, in welchem das Oxidationsmittel Wasserstoffperoxid ist.
 
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, in welchem das oder die Insekt(en) aus der Gruppe ausgewählt ist/sind, die aus den Coleoptera, den Lepidoptera, den Orthoptera und den Diptera besteht.
 
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 7, in welchem die Protease aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Aminopeptidasen, Metallocarboxypeptidasen, Serin-Endopeptidasen, Cystein-Endopeptidasen, Aspartat-Endopeptidasen und Metallo-Endopeptidasen besteht.
 
9. Verfahren zur Herstellung von Chitin, ausgehend von Insekten, welches die folgenden Schritte umfasst:

a) Tötung der Insekten,

b) Zerkleinerung der Insekten, wobei der Zerkleinerung gegebenenfalls ein Pressschritt vorangeht oder folgt,

c) Enzymatische Hydrolyse der Insekten-Cuticulae durch ein proteolytisches Enzym,

d) Gewinnung des Chitins,

wobei die Insekten-Cuticulae vor dem Schritt c) mit einem Oxidationsmittel behandelt werden.
 
10. Verfahren zur Herstellung von Chitosan, ausgehend von Insekten, welches die folgenden Schritte umfasst:

a) Tötung der Insekten,

b) Zerkleinerung der Insekten, wobei der Zerkleinerung gegebenenfalls ein Pressschritt vorangeht oder folgt,

c) Enzymatische Hydrolyse der Insekten-Cuticulae durch ein proteolytisches Enzym,

d) Gewinnung des Chitins,

e) Desacetylierung des gewonnenen Chitins,

f) Gewinnung des Chitosans,

wobei die Insekten-Cuticulae vor dem Schritt c) mit einem Oxidationsmittel behandelt werden.
 


Claims

1. Method for the production of chitin and/or chitosan from insect cuticles, comprising the following steps:

(i) treating the insect cuticles with an oxidizing agent, then

(ii) enzymatic hydrolysis of the insect cuticles with a proteolytic enzyme.


 
2. Method according to claim 1, in which the proteolytic enzyme is a protease.
 
3. Method according to claim 1 or 2, in which the oxidizing agent is selected from the group constituted by hydrogen peroxide, potassium permanganate, ozone and sodium hypochlorite.
 
4. Method according to any one of claims 1 to 3, comprising a step of killing the insects.
 
5. Method according to any one of claims 1 to 4, comprising a step of grinding the insects.
 
6. Method according to any one of claims 1 to 5, in which the oxidizing agent is hydrogen peroxide.
 
7. Method according to any one of claims 1 to 6, in which the insect or insects is/are selected from the group constituted by the Coleoptera, the Lepidoptera, the Orthoptera and the Diptera.
 
8. Method according to any one of claims 2 to 7, in which the protease is selected from the group constituted by aminopeptidases, metallocarboxypeptidases, serine endopeptidases, cysteine endopeptidases, aspartic endopeptidases, metalloendopeptidases.
 
9. Method for the production of chitin from insects, comprising the following steps:

a) killing the insects,

b) grinding the insects, grinding optionally being preceded or followed by a pressing step,

c) enzymatic hydrolysis of insect cuticles by a proteolytic enzyme,

d) recovery of the chitin,

the insect cuticles being treated with an oxidizing agent before step c).
 
10. Method for the production of chitosan from insects, comprising the following steps:

a) killing the insects,

b) grinding the insects, grinding optionally being preceded or followed by a pressing step,

c) enzymatic hydrolysis of insect cuticles by a proteolytic enzyme,

d) recovery of the chitin,

e) deacetylation of the recovered chitin,

f) recovery of the chitosan,

the insect cuticles being treated with an oxidizing agent before step c).
 




Dessins



















































RÉFÉRENCES CITÉES DANS LA DESCRIPTION



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Littérature non-brevet citée dans la description