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Une plante halophyle à la recherche d’entrepreneurs

Date de publication
9 février 2018
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Spartina Maritima

Les résultats de la recherche, menée par Celabor et PFI, devraient intéresser l’industrie cosmétique et alimentaire ainsi que les producteurs de biogaz.

Spartina MaritimaVous connaissez les plantes halophyles ? Mais si. En Europe, vous les croisez dans les polders, sur les côtes maritimes et dans les marais salés. Mais aussi dans les chotts d’Afrique du nord, en Asie ou dans l’ouest des États-Unis. Ces plantes, qui peuvent croître en milieu salin, sont une véritable opportunité. Environ 2.000 hectares de terres agricoles sont détruits chaque jour en raison de la salinisation. Principale raison : l’irrigation artificielle, les sels solubles dans l’eau se déposant dans le sol à la suite de l’évaporation. Les plantes cultivées conventionnelles ne survivent pas à la salinisation.

Toutes ces plantes – végétation marine, plantes de bords de mer, de déserts, marais ou lacs salés – sont consommées depuis très longtemps. Chez nous, notamment : «appelée aussi Passe-Pierre, la salicorne se mange crue, en salade. On la retrouve régulièrement dans le rayon poissonnerie de nos supermarchés » explique-t-on chez Celabor. En Inde, si vous parlez aux anciens, ils raconteront comment elle leur servait de légume vert, en période de crise». Celles qui ne seraient pas comestibles auraient d’autres vertus, comme la salicorne bigelovii, dont l’huile peut servir de biocarburant. Les halophytes ne manquent donc pas de potentiel commercial.

Dans le cadre du projet de recherche collective Cornet Salichem,  le centre de recherche wallon CELABOR et l’allemand Früf- und Froschunginstitut Pirmasens e.V. (PFI) ont étudié 6 espèces d’halophytes dont les vertus sont encore mal connues. Ses compétences en matière d’extraction phytochimique ont permis à Celabor d’identifier comme « particulièrement prometteuse » l’une de ces variétés, la spartine maritime.

Spartina maritima : antioxydant et anti-vieillissement

Spartina MaritimaElle pousse le long des régions côtières de l’Europe et présente des caractéristiques extrêmement intéressantes à la fois pour l’industrie cosmétique et alimentaire mais permet aussi une valorisation en production de biogaz. Or, on estime que si seulement 10% des zones agricoles en Europe étaient exploitées pour la culture de plantes produisant du biogaz, un volume de marché de 1,4 milliard d’euros pourrait être généré. Car l’intérêt des halophytes est justement de ne pas entrer en compétition du point de vue surface cultivable avec les plantes classiques.

Menée par Celabor, la caractérisation chimique a permis de mettre en évidence la présence de caroténoïdes (principalement la lutéine et le β-carotène), de phytostérols, de tocophérols et d’acides gras (principalement l’acide α-linolénique).

Les caroténoïdes jouent un rôle important dans la nutrition et la santé :

spartina maritimaLa lutéine est un pigment jaune orangé de la famille des caroténoïdes, qui regroupe près de 800 substances, et dont la principale est le ß-carotène. La lutéine est présente dans les épinards, le chou, les brocolis, le maïs, les piments, les petits pois, les oranges, les pêches, les laitues, l’estragon, le concombre, les kiwis, les noix, les amandes ou encore les pistaches. Elle est utilisée comme additif alimentaire (E161b) comme colorant naturel. Antioxydant reconnu, elle est utilisée dans la protection oculaire (prévention de la dégénérescence maculaire liée à l’âge) sous forme de complément alimentaire.

Cultivée sans stress salin, la spartine maritime présente « des concentrations en lutéine assez considérables » explique Dr Marie-Caroline Jonville, chargée du projet SaliChem au sein du département Food Technologies – Extraction de Celabor. « Elles sont comparables à celles présentes dans les fleurs de souci (Calendula officinalis) connues pour être une source riche en lutéine». La plante pourrait, sous stress salin, en produire jusqu’à 5 fois plus.

Le bêta-carotène est, lui, un précurseur de la vitamine A, une vitamine très importante, à tout âge, notamment pour la santé des cellules et la vision. C’est aussi un puissant antioxydant, qui pourrait réduire le risque de cancer.

Certains des caroténoïdes sont largement utilisés dans l’industrie agroalimentaire pour leurs propriétés colorantes, et également dans les industries cosmétique et pharmaceutique pour leurs propriétés antioxydantes et leur capacité de photoprotection (crème solaire).

« Des résultats intéressants ont été obtenus avec l’extrait lipophile de S. maritima concernant l’inhibition de l’anti-élastase et de l’anti-collagénase, enzymes responsables dans le relâchement cutané » explique la scientifique. L’extrait pourrait être utilisé comme nouvel ingrédient pour les produits anti-âge».

Outre les caroténoïdes, les équipes de Celabor ont encore mis en évidence :

spartina maritimaDes phytostérols (ou stérols végétaux) sont des lipides végétaux dont la structure est très proche du cholestérol animal, qui joue un rôle essentiel dans l’organisme. On les trouve dans la membrane des cellules végétales, dans les fruits, les légumes, mais surtout dans les noix et les graines oléagineuses. Les phytostérols sont eux aussi souvent mentionnées pour leurs propriétés anticholestérol. Ils sont moins abondants dans les plantes mais on les trouve en grandes quantités dans certaines espèces de céréales.

 

Des tocophérols (vitamine E) sont des substances qui se dissolvent dans l’huile. Elles sont indispensables à l’organisme humain mais qui ne la fabrique pas. Sans cette vitamine, le corps humain ne peut pas se développer et fonctionner correctement. Les tocophérols sont les plus importants des antioxydants : elles protègent les lipides de l’organisme, y compris les membranes des cellules, de l’oxydation. Les dommages oxydatifs sont associés au vieillissement prématuré. Elles sont souvent utilisées dans les préparations cosmétiques, pharmaceutiques et alimentaires.

Quant aux acides gras présents dans Spartina maritima, « ils sont riches en acide alpha linolénique » (ALA) explique la chercheuse. Il s’agit d’un acide gras essentiel faisant partie des omégas 3. On le trouve principalement dans les poissons gras, et l’huile de lin, chanvre et colza. L’ALA participe à la prévention des troubles cardio-vasculaires, et sert de base à l’organisme pour produire deux autres omégas 3 : l’acide eicosapentaénoïque (EPA) et l’acide docosahexaénoïque (DHA).

Extraction et biométhanisation

Spartina MaritimaUn des aspects de la recherche menée par l’équipe germano-wallonne a conduit à constater que les résultats du bioraffinage étaient sensiblement meilleurs lorsque la matière première utilisée (Spartina maritima) avait préalablement fait l’objet d’une extraction par Celabor.

La technologie d’hydrolyse à pression thermique (TPH), développée par PFI comme prétraitement des fibres ligno-cellulosiques, a conduit à une hydrolyse de la fraction d’hémicellulose. L’extraction avant le prétraitement a montré un effet synergique sur le prétraitement, probablement en raison de la réduction de l’hydrophobicité. Des rendements de 69% plus élevés en xylose ont pu être observés par rapport au prétraitement sans extraction préalable. Les fibres ligno-cellulosiques résiduelles soumises à une hydrolyse enzymatique ont permis une libération accrue de glucose.  La fermentation de la fraction sucre en éthanol avec l’hydrolysat de Spartina maritima était supérieure au milieu standard. L’influence des nutriments sur la fermentation doit être étudiée.

Un effet synergique supplémentaire a pu être observé lorsque la biomasse de Spartina maritima extraite a été utilisée pour la production de biogaz. Une augmentation de 18% du rendement en biogaz a pu être observée par rapport à Spartina maritima non traitée.

En outre, le revenu supplémentaire obtenu grâce à l’extrait de haute valeur peut alléger les coûts relativement élevés de la conversion de la biomasse en produits chimiques de plate-forme. Le marché mondial de la lutéine valait environ 233 millions de dollars US en 2010 et devrait atteindre 308 millions de dollars US en 2018. Spartina maritima représente une alternative intéressante à l’œillet d’Inde (Marigold), la source actuelle d’extraction de la lutéine, puisque Spartina maritima accumule de la lutéine dans le plante entière et Marigold seulement dans les fleurs, ce qui conduit à une récolte simplifiée et à un potentiel de rendement plus élevé par zone.

Les résidus de biogaz peuvent être utilisés comme fertilisants pour les champs. Enfin, la culture de Spartina maritima permet la revalidation des sols pollués en métaux lourds, ceux-ci s’accumulant dans les racines, plutôt que dans la partie émergée de la plante elle-même.

Comment aller plus loin ?

L’objectif du projet SaliChem était de parvenir à une chaîne de valorisation complète, en partant d’halophytes cultivées en Europe, à une extraction optimale d’extraits de plantes biologiquement actifs pour l’industrie cosmétique et/ou alimentaire et une valorisation finale de la biomasse en énergie. Des halophytes multiples ont été évalués lors d’un premier criblage et seule l’espèce prometteuse Spartina maritima a été utilisée pour la chaîne de valorisation complète. En utilisant les connaissances générées, il est possible de développer de nouveaux concepts de culture dans des zones qui ne sont pas utilisées aujourd’hui et qui seront salinisées à l’avenir.

Il n’existe actuellement pas de filières agricoles et/ou industrielles en Belgique pour la culture de Spartina maritima, à la différence des Pays-Bas où il existe des champs expérimentaux, tandis que des récoltes « sauvages » ont lieu sur les côtes atlantiques françaises.

Celabor désire mettre à profit les résultats de la recherche effectuée grâce à la mise en place d’une filière de valorisation de Spartina maritima en Belgique, de sa culture jusqu’à l’utilisation totale de sa biomasse. Afin d’optimiser les rendements en composés d’intérêt, de nouvelles recherches se focaliseront sur l’effet du stress salin lors de la culture de l’halophyte et sur les étapes de purification de la lutéine tout en intégrant une approche technico-économique de la filière proposée.

Vous seriez intéressés par l’exploitation industrielle de tout ou partie des résultats de la recherche ? N’hésitez pas à contacter Dr Marie-Caroline Jonville, en charge du projet, à l’adresse : mcj@celabor.be

 

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