Les microalgues dévoilent leur potentiel, en avant-première 'alimentation et santé', également grâce à leur capacité à produire des substances bioactives telles que l'astaxanthine, un caroténoïde au pouvoir antioxydant extraordinaire. Ses utilisations prévues sont multiples, allez aliments fonctionnels et des compléments alimentaires aux cosmétiques et aux médicaments, jusqu'à l'aquaculture et l'élevage.
La microalgue haematococcus pluvialis c'est l'espèce la plus intéressante économiquement pour la production d'astaxanthine naturelle, même si d'autres espèces de microalgues (accompagnées de levures et de bactéries) peuvent également être utilisées pour l'extraction de ce précieux ingrédient (ou additif, selon les usages). (1) Un approfondissement.
1) Astaxanthine naturelle et synthétique
Astaxanthine c'est un caroténoïde connu pour sa couleur rougeâtre et ses extraordinaires propriétés antioxydantes, bien supérieures à celles d'autres molécules comme les vitamines C et E, la lutéine et le β-carotène. La microalgue haematococcus pluvialis (o H. lacustris) est la première source naturelle d'astaxanthine, dont les coûts de production ne sont pas compétitifs avec ceux de la synthèse chimique de la même molécule. L'astaxanthine synthétique est donc très populaire dans le secteur de l'alimentation animale (en dehors des chaînes d'approvisionnement biologiques), mais son utilisation dans les aliments et les compléments alimentaires n'est pas autorisée dans l'UE.
Les différences substantielles (avantages et inconvénients) entre l'astaxanthine naturelle et synthétique sont identifiés comme suit :
- l'astaxanthine naturelle a une bioactivité et un pouvoir antioxydant nettement supérieurs, une plus grande sécurité de consommation, un impact environnemental moindre. Avec les inconvénients de coûts de production plus élevés, de rendements plus faibles et d'une durée de conservation plus courte,
- sa réplique de synthèse a des caractéristiques antithétiques. Et donc des coûts de production faibles, une grande disponibilité, une plus grande stabilité, mais aussi un impact environnemental important dû à l'utilisation de réactifs pétrochimiques et de voies de biosynthèse complexes et non renouvelables.
2) L'astaxanthine issue de microalgues, les protagonistes
Le précieux caroténoïde peut être extrait de certaines espèces de poissons (ex. huile de krill, exosquelettes de crustacés) ou, dans les versions doublure en velours végétalien, par certaines microalgues et microorganismes. L'EFSA, en reconnaissant un haematococcus pluvialis lo statuts di QPS (Présomption qualifiée de sécurité), l'indique comme la première source d'astaxanthine. Par rapport à d'autres microalgues - comme Chromochloris zofingiensis e Chlorococcus spp., Botryocoque brunii – mais aussi vis-à-vis des micro-organismes à partir desquels il peut être obtenu (voir par. 4).
3) Chromochloris zofingiensis, une microalgue révolutionnaire
Chromochloris zofingiensis (déjà connu sous le nom Chlorelle zofingiensis) est une microalgue verte candidate pour remplacer haematococcus pluvialis (lacustres) juste pour extraire l'astaxanthine. En fait, il a une capacité de multiplication et de production de biomasse plus rapide, en particulier dans des conditions de stress environnemental particulier.
L'extraction et la récupération des caroténoïdes (c'est-à-dire execution en aval) sont à leur tour plus faciles, grâce à une plus grande efficacité de destruction de la paroi cellulaire et de séparation des métabolites. Avec pour seule limite un moindre rendement de production d'astaxanthine par volume cellulaire et biomasse totale.
Conditions de stress induites par des irradiations lumineuses, stimulées par des LED bleues (à ne pas administrer en excès, afin d'éviter les blocages métaboliques) et des lampes fluorescentes blanches se sont révélées optimales pour stimuler la bioaccumulation de l'astaxanthine dans C. zofingiensis (maximum 39.8 mg/L). Afin d'augmenter encore la productivité, la densité cellulaire, la concentration en azote, ainsi que le type et l'intensité du rayonnement lumineux devront également être pris en compte à l'avenir. (2)
4) Alternatives aux microalgues
Micro-organismes telles que les levures et les bactéries peuvent également être utilisées pour produire de l'astaxanthine naturelle. Entre ceux-ci :
- Phaffia rhodozyma/Xanthophyllomyces dendrorhous. Forme asexuée et sexuée de la même levure, c'était la source d'astaxanthine la plus utilisée avant l'avènement des microalgues H. pluvialis. Sa productivité est moindre mais plusieurs essais sont en cours upcycling produire de la biomasse grâce à l'utilisation de nutriments peu coûteux, tels que les déchets alimentaires, (3)
- Paracoccus carotinifaciens. Cette bactérie ne produit pas d'astaxanthine pure, mais une mélanger de caroténoïdes dont il représente le principal composant. Grâce à des techniques classiques de sélection mutagène (par exemple UV, traitement chimique), des souches plus productives ont été sélectionnées, ainsi que des paramètres de culture plus adaptés.
4) Aliments nouveaux à base d'astaxanthine
L'utilisation de l'astaxanthine dans les aliments dans l'UE, il n'est actuellement autorisé que dans les compléments alimentaires, avec un avertissement d'impropre à la consommation pour les enfants et les jeunes de moins de 14 ans (voir par. 6). La première autorisation un Nourriture nouvelle concerne l'oléorésine riche en astaxanthine H. pluvialis', et une proposition visant à modifier ses conditions d'utilisation est actuellement en cours d'évaluation. Une demande NF complémentaire a également été déposée pour les oléorésines et farines d'algues H. pluvialis. Un autre Nouvelle nourriture avec (esters d')astaxanthine, déjà autorisée, est l'huile de Calanus finmarchicus (petit crustacé copépode).
5) Action antioxydante et autres bienfaits pour la santé
Les avantages de l'astaxanthine sont multiples, grâce à la bioactivité antioxydante exponentiellement supérieure par rapport aux autres molécules (Mularczyk et al., 2020). (4) Puisqu'il s'agit d'un composé liposoluble, sa biodisponibilité augmente lorsqu'il est pris avec des huiles ou des graisses. Plusieurs études cliniques ont démontré la capacité de l'astaxanthine à réduire l'inflammation et à renforcer le système immunitaire, en plus des activités antimicrobiennes et antivirales. Autres bénéfices rapportés dans la littérature (Ambati et al., 2014) avec différents niveaux de preuve scientifique, concernent :
- réduction du cholestérol et des triglycérides dans le sang,
- prévention des maladies cardiovasculaires,
- réduction des dommages à l'ADN et diminution de l'incidence des tumeurs,
- récupération de la fatigue mentale,
- protection de la peau contre les rayons UV,
- maintien de la fonction antioxydante après un stress oxydatif dû à une activité physique. (5)
Autres études cliniques (Hayashi et al., 2021) ont montré la capacité de l'astaxanthine à prévenir l'anxiété, l'ulcère gastrique et les lésions rétiniennes, ainsi qu'à améliorer la fonction cognitive. En supposant que ces effets proviennent non seulement de l'astaxanthine mais aussi d'autres AER (caroténoïdes riches en astaxanthine) tels que l'adonirubine et l'adonixanthine. (6)
6) Niveaux d'exposition, DJA
EFSA (2020) ont réévalué la sécurité de l'astaxanthine chez l'homme, sur la base de l'exposition Nouvelle nourriture autorisé (max 8 mg/jour d'astaxanthine) et de la consommation de poissons et crustacés qui en contiennent en raison de son utilisation comme additif alimentaire. Les résultats, pour les populations cibles, étaient les suivants :
- adultes (70 kg de poids corporel) : une exposition à 0,174 mg/jour par kg de poids corporel est sans danger, étant de 13 % inférieure au niveau de la DJA (Apport journalier acceptable) fixé dans les avis sur les additifs pour l'alimentation animale à 0,2 mg d'astaxanthine par kg de poids vif,
- adolescents entre 14 et 17 ans (poids corporel 61,3 kg). L'exposition est de 0,2 mg/jour par kg de poids corporel, équivalent à la DJA,
- adolescents entre 10 et 13 ans (poids corporel 43,3 kg). La DJA est dépassée de 0,056 mg/jour par kg de poids corporel (28 % de la DJA totale),
- enfants de moins de 10 ans. L'exposition varie entre 0,25 et 1 mg/jour par kg de poids corporel (DJA dépassée de 123 à 524 %).
6) Astaxanthine en aquaculture
Aquaculture c'est un secteur où l'astaxanthine est largement utilisée grâce à sa capacité à donner la couleur "saumon" typique aux espèces de poissons d'élevage, comme la truite saumonée et le saumon lui-même, les crustacés, ainsi que les poissons d'ornement. La supplémentation nutritionnelle en astaxanthine a révélé d'autres avantages pour la santé performant production d'animaux d'aquaculture. Il est en effet capable de favoriser la croissance et la prise de poids.
L'administration d'astaxanthine associée à la biomasse algale permet également de :
- apporter des acides aminés essentiels, des acides gras mono- et polyinsaturés, des polysaccharides et des vitamines, qui renforcent l'effet du caroténoïde,
- favoriser la fonctionnalité du système immunitaire, grâce au pouvoir antioxydant, et réduire ainsi le besoin d'utilisation d'antibiotiques en aquaculture,
- réduire la peroxydation lipidique, augmentant la stabilité de l'aliment et ses propriétés nutritionnelles (Lu et al., 2021. Voir notes 8,9).
7) Astaxanthine en aviculture
L'aviculture c'est un autre secteur de l'élevage où l'astaxanthine détecte un grand potentiel tant pour son action antioxydante que pour ses effets positifs sur le système immunitaire et la santé animale. En vue de réduire, voire de supprimer l'usage des antibiotiques et autres médicaments vétérinaires, comme déjà testé en Italie avec Algatan. (dix)
Etudes récentes expériences sur l'utilisation de l'astaxanthine dans l'aviculture (Zhu et al., 2021 ; Pertiwi et al., 2022) ont en effet démontré l'utilité de sa contribution à la fois pour favoriser la croissance de la volaille de chair (gril), et pour la santé et le bien-être des poules pondeuses, avec un impact favorable également sur la qualité des œufs (11,12).
8) Utilisations en élevage porcin
Antioxydants non seulement ils affectent la santé et l'état des porcs, ainsi que la qualité de la viande. yang et al. (2006) ont démontré une réduction par dix de la teneur en graisse dorsale et une augmentation de la masse musculaire après 14 jours d'alimentation de 3 mg/kg d'astaxanthine. (13)
Le cumul de l'astaxanthine naturelle dans le tissu musculaire des porcs, suite à son incorporation dans la ration alimentaire, a une action antioxydante estimée quatre fois supérieure à celle de la vitamine E. Avec des effets supérieurs à l'action de la même molécule ajoutée à la viande, pour maintenir sa qualité et sa conservation.
8) Conclusions provisoires
Le domaine de microalgues continue d'exprimer un potentiel encore inexprimé ou en tout cas sous-estimé. En vue de la production d'ingrédients nutraceutiques, de médicaments et de cosmétiques naturels, y compris par upcycling de CO2 et de déchets provenant d'autres chaînes d'approvisionnement, comme nous l'avons vu (14,15).
Production mondiale d'algues et de microalgues - comme indiqué dans le rapport du Parlement européen (2023) qui fait suite à la "Initiative de l'UE sur les algues" (2022) – est passé de 0,56 à 35,82 millions de tonnes entre 1950 et 2019 (16,17,18). Et l'Asie est le protagoniste absolu, avec 97%.
Recherche et innovation sont indispensables pour développer et valider des procédés efficaces et des produits innovants, pour stimuler la naissance du bioéconomie bleue. Comme le montre le projet de recherche, par exemple ProFuture, dans le programme Horizonen Horizon4Protéines (19).
Dario Dongo et Andrea Adelmo Della Penna
Notes
(1) Villaro et al. (2021). Astaxanthine dérivée de microalgues : recherche et tendances de consommation et utilisation industrielle comme aliment. nourriture 10: 2303, https://doi.org/10.3390/foods10102303
(2) Chen et al. (2017). Amélioration de la production d'astaxanthine par Chromochloris zofingiensis dans un système de culture sur microplaque sous forte irradiation lumineuse. Bioressources Technologie 245: 518-529, https://doi.org/10.1016/j.biortech.2017.08.102
(3) Gervasi et al. (2019). Production d'astaxanthine par Xanthophyllomyces dendrorhous poussant sur un substrat à faible coût. Agrofor. Syst. 94: 1229–1234, https://doi.org/10.1007/s10457-018-00344-6
(4) Mularczyk M, Michalak I, Marycz K. (2020). Astaxanthine et autres nutriments de Haematococcus pluvialis-Applications multifonctionnelles. Mar Drogues. 2020 Sep 7;18(9):459. doi: 10.3390/md18090459
(5) R.R. Ambati et al. (2014). Astaxanthine : sources, extraction, stabilité, activités biologiques et ses applications commerciales - Une revue. Mar. Drogues 12: 128-152, https://doi.org/10.3390/md12010128
(6) Hayashi et al. (2021). Production commerciale d'astaxanthine avec Paracoccus carotinifaciens. Dans : Caroténoïdes : Approches biosynthétiques et biofonctionnelles. Les progrès de la médecine expérimentale et de la biologie 1261: 11–20, https://doi.org/10.1007/978-981-15-7360-6_2
(7) L'EFSA (Autorité européenne de sécurité des aliments) NDA Webinars (2020). Sécurité de l'astaxanthine pour son utilisation en tant que nouvel aliment dans les compléments alimentaires. Journal de l'EFSA 18 (2): 5993, https://doi.org/10.2903/j.efsa.2020.5993
(8) Lun et al. (2021). L'astaxanthine en tant que métabolite microalgal pour l'aquaculture : un examen des mécanismes de synthèse, des techniques de production et de l'application pratique. Recherche sur les algues 54: 102178. https://doi.org/10.1016/j.algal.2020.102178
(9) Pour son utilisation en aquaculture, l'astaxanthine devrait être autorisée en tant qu'additif pour l'alimentation animale (catégorie «additifs sensoriels», groupe «colorants»). Il existe actuellement trois additifs autorisés dans le registre de l'UE (astaxanthine, astaxanthine-diméthylsuccinate, biomasse de Phaffia rhodozyme riche en astaxanthine), avec les espèces autorisées relatives. Et une évaluation de la sécurité est en cours Paracoccus carotinifaciens, également à utiliser comme additif alimentaire
(10) Dario Dongo, Andrea Adelmo Della Penna. Élevage de volailles sans antibiotiques, à l'italienne. CADEAU (Grand Commerce Alimentaire Italien). 14.12.20/XNUMX/XNUMX
(11) Yuan Zhao Zhu et al. (2021). La supplémentation en astaxanthine enrichit les performances productives, les réponses physiologiques et immunologiques des poules pondeuses. Biosciences animales. 2021 mars ; 34(3): 443–448. doi : 10.5713/ab.20.0550
(12) Herinda Pertiwi et al. (2022). L'astaxanthine en tant qu'antioxydant potentiel pour améliorer la santé et les performances de production du poulet à griller Vet. Int. méd.. 2022 ; 2022 : 4919442. doi : 10.1155/2022/4919442
(13) Yang, YX; Kim, YJ ; Jin, Z.; Lohakare, JD; Kim, CH; Oh, SH ; Lee, SH; Choi, JY; Chae, B.J. (2006). Effets d'une supplémentation alimentaire en astaxanthine sur les performances de production, la qualité des œufs chez les pondeuses et la qualité de la viande chez les porcs en finition. AJAS 2006, 19, 1019–1025. doi: 10.5713/ajas.2006.1019
(14) Dario Dongo, Andrea Adelmo Della Penna. Algues et microalgues à usage alimentaire en Europe, l'ABC. CADEAU (Grand Commerce Alimentaire Italien). 14.11.22/XNUMX/XNUMX
(15) Dario Dongo, Giulia Pietrollini. Algues et microalgues. Agriculture carbone e upcycling de CO2. CADEAU (Grand Commerce Alimentaire Italien). 18.1.23/XNUMX/XNUMX
(16) Parlement européen (2023). L'avenir du secteur des algues de l'UE. https://bit.ly/733-114 Recherche pour le comité PECH doi: 10.2861 / 922543
(17) Marthe Strinati. La Commission européenne propose 23 actions pour l'industrie des algues. CADEAU (Grand Commerce Alimentaire Italien). 23.11.22/XNUMX/XNUMX
(18) Communication de la Commission européenne "Vers un secteur européen des algues fort et durable" (COM/2022/592 final)»https://eur-lex.europa.eu/legal-content/EN/TXT/?uri=CELEX%3A52022DC0592&qid=1685431066833
(19) Dario Dongo. ProFuture, des microalgues pour nourrir la planète. Le projet de recherche de l'UE. CADEAU (Grand Commerce Alimentaire Italien). 18.6.19/XNUMX/XNUMX
Dario Dongo, avocat et journaliste, docteur en droit alimentaire international, fondateur de WIISE (FARE - GIFT - Food Times) et Égalité.
Diplômé en technologies alimentaires et biotechnologies, technologue alimentaire qualifié, il suit le domaine de la recherche et du développement. En particulier en ce qui concerne les projets de recherche européens (dans Horizon 2020, PRIMA) auxquels participe la division FARE de WIISE Srl, une société à but lucratif.
