Etude sur les colorants alimentaires naturels et synthétiques

LA aCulture et cultureculinaire traditionnelle chinoise évalue les aliments à partir des trois aspects de lA acouleur, de l’arôme et du goût. Les gens préfèrent les aliments qui semblent bons, et ne seraient pEn tant queattirés par une tomate noire, concombre rouge ou des aliments de mauvaise couleur. Au cours des dernières décennies, les aliments produits industriellement sont devenus une part importante de l’alimentation. Des tonnes deLes Les colorantsartificiels et naturels sont consommés chaque jour dans le monde [1]. Les Les pigmentssynthétiques ont l’avantage d’être stables à lA alumière et à la chaleur, d’avoir une haute valeur colorante et d’être faciles à mélanger, et ont donc été utilisés avec succès pour colorer les aliments, les médicaments et les cosmétiques. En mettant l’accent sur une alimentatiSur lesaine, Sur leobserve une préférence croissante pour les Les pigmentsnaturels, ce qui leur donne un marché plus large.

Bien que les gens puissent obtenir des pigments de différentes couleurs à partir de milliers de plantes, les pigments naturels sont affectés par la variété de la plante dont le pigmentest issu, les conditions de culture, le lieu d’origine et le rendement. Ainsi, de plus en plus de recherches sont consacrées à la découverte de nouvelles sources de pigments pour remplacer les pigments synthétiques, par exemple la culture tissulaire ou le génie génétique [2]. Depuis la 1ère conférence internationale sur les colorants alimentaires qui s’est tenue en Espagne il y a plus de dix ans, l’attention s’est portée sur l’utilisation de la biotechnologie pour produire des pigments naturels. La 3ème internationaleCouleur des alimentsConférence, qui s’est tenue à Tarbes, France, du 14 au 17 judans2004, a discuté de l’utilisation de la biotechnologie pour produire colorants[3]. La 6ème conférence internationale des colorants alimentaires, qui s’est tenue à Budapest, Hongrie, du 20 au 24 judans2010, s’est concentrée sur les trois aspects de la chimie, de la biologie et de la technologie des colorants alimentaires [1]. Outre la culture tissulaire, les deux autres biotechnologies qui peuvent être utilisées pour la La productionde pigments sont la fermentation microbienne et la culture de microalgues. Cet article dresse la liste des progrès réalisés dans la La productionet la recherche de pigments utilisant ces trois biotechnologies.

1 fermentation microbienne pour le produit pigmentaireuction

La La productionmicrobienne de pigments est assez courante dans la nature. Par exemple, les caroténoïdes, la mélanine, les flavines, les quinones et beaucoup d’autres pigments spéciaux, tels que les pigments de levure rouge de riz, la violacéine, la phycocyanine et l’indigo. Cependant, il reste encore un long chemdansà parcourir entre le stade des essais en laboratoire et la La productioncommerciale à grande échelle [4-5]. Il y A longtemps, les chinois utilisaient la levure de riz rouge dans la nature pour faire de délicieux aliments - le tofu fermenté - qui A été transmis jusqu’à ce jour. Le pigmentrouge produit par la levure de riz rouge non seulement améliore la saveur des aliments et tache les produits de poisson, mais a également certains avantages pour la santé. Des pays d’europe et des États-Unis ont limité l’utilisation de la levure rouge de riz dans les aliments en raison de la présence possible de citrinine pendant le processus de production.

1.1 levure rouge fermentation de riz pour produire du pigment

Le genre Monascus produit un mélange complexe de pigments formés à partir de trois catégories. Les trois couleurs sont orange, rouge et jaune, et ce sont des métabolites secondaires de la levure de riz rouge. Deux composés précurseurs du polykétide sont leurs composés précurseurs. Ces métabolites secondaires ont tous une structure squelettique azaphilone. Les pigments orange comprennent la monascorubrine et la rubropunctatine, qui contiennent un anneau de lactone.Les pigments rouges comprennent la monascorubramine et la rubropunctamine, qui sont des analogues contenant de l’azote des pigments orange. Les pigments jaunes comprennent la monascine et l’ankaflavine (voir Figure 1) [6]. Parmi ces pigments, les pigments rouges (la monascorubramine et la rubropunctamine) sont les plus demandés, en particulier comme substitut colorant du nitrite dans les produits carnés [7].

La fermentation deLevure rouge rizEst généralement effectuée dans un milieu solide. En raison du faible rendement d’inoculation en milieu solide, de plus en plus de recherches se sont concentrées sur la La productionde pigments de levure de riz rouge en utilisant des méthodes de fermentation liquide et de fermentation submergée. Zhouet Al., et al.[6] [traduction]ont utilisé l’analyse de la surface de réponse pour choisir les conditions de culture optimales pour la production de pigments jaunes, obtenant un rendement de 88,14od dans le système de cuve à agitation et un rendement de 92,45od dans le système de fermenteur de 5L. :Mukherjee[7] [traduction]a utilisé la fermentation sous l’eau pour cultiver la levure de riz rouge pour produire des pigments, a trouvé un nouveau pigment avec les caractéristiques structurelles suivantes (voir Figure 2): -(1-hydroxyéthyl)-3-(2-hydroxypropyl) -6a-méthyl-9,9a-dihydrofuro [2,3-h] isoquinoléine-6,8 (2H,6aH)-dione, avec une masse moléculaire relative de 375. Il présente de nombreuses similitudes avec la rubropunctamine et la monascorubramine, mais les substituants de l’hydroxylalkane à C-3 et C-9 sont différents. Afdansd’augmenter la production de pigment de riz de levure rouge, Liu Liuet Al., et al.[8] [traduction]ont immobilisé la levure rouge de riz sur un complexe polyélectrolytique (PEC) recouvert de sulfate de cellulose de sodium et de poly(chlorure de diméthyl diallylammonium). Cette forme microencapsulée offrait de bonnes conditions pour l’immobilisation du mycélium. Le rendement de la levure de riz rouge cultivée sous cette forme microencapsulée est trois fois supérieur à celui de la forme ordinaire, et son rendement en pigments est également deux fois supérieur à celui de la forme ordinaire.

1.2 Fermentation production de caroténoïdes

On sait que plus de 600 caroténoïdes sont présents dans la nature.caroténoïdesSont des terpénoïdes avec une structure polymère conjuguée à double liaison, qui détermine les caractéristiques d’absorption de la lumière des caroténoïdes, présentant des couleurs du rouge au jaune [9-11]. Les caroténoïdes sont utilisés comme additifs alimentaires non seulement en raison de leurs caractéristiques de couleur, mais aussi parce qu’ils sont des substances fonctionnelles. Dans le corps, ils sont les précurseurs de la synthèse de la vitamine A et sont importants pour la vision humaine, en prévenant la cécité nocturne et la sécheresse oculaire. De plus, les caroténoïdes ont des propriétés antioxydantes. Tout cela a contribué à l’utilisation répandue des caroténoïdes comme additifs alimentaires.

Les caroténoïdes sont divisés en synthétique etCaroténoïdes naturels....... Comparés les uns aux autres, ils ont la même structure moléculaire et les mêmes propriétés chimiques et physiques, mais ils ont des effets biologiques différents. Le bêta-carotène synthétique se compose presque entièrement de l’isomère all-trans, tandis que le produit naturel contient une quantité significative de l’isomère cis. Dans le corps, l’interaction des différents isomères dans le produit naturel est une garantie importante de sa fonction biologique. Le bêta-carotène provenant de certains microorganismes (comme Dunaliella salina) peut contenir jusqu’à 30% d’isomères cis [12]. Les caroténoïdes naturels ont une plus large gamme de valeur alimentaire, médicale et commerciale. Les caroténoïdes naturels peuvent être obtenus efficacement par fermentation de basidiomycètes, tels que des micro-organismes des genre Rhodotorula, Torulopsis et Rhodotorula.

À propos de Aksuet Al., et al.[13] [en]ont utilisé Rhodotorulamucilaginosa comme souche productrice de caroténoïdes et ont optimisé les sources de carbone et d’azote, les additifs et la quantité d’addition de mélasse dans le milieu, ce qui a donné un rendement en caroténoïdes de 350mg /g de poids cellulaire sec. Liu Bing et Al., et al.[14] ont utilisé la levure rouge comme souche de production pour étudier les effets de cinq facteurs de croissance sur la croissance des cellules de levure rouge et la teneur en caroténoïdes. Les résultats ont montré que l’huile d’arachide et la riboflavine avaient un plus grEt en pluseffet sur l’augmentation de la biomasse que le jus de tomate. La production commerciale de β-carotène produit par le genre Dunaliella a été réalisée en Australie, en Israël et aux États-Unis, tandis que la production à petite échelle a été réalisée au Chili, au Mexique, en Irunet à Taiwan, en Chine, entre autres régions, ont également été produites à petite échelle [15]. Iriani [15] [traduction]a isolé des caroténoïdes à partir de levures dans l’écosystème brésilien. Ces pigments ont été identifiés principalement comme la cirrusine et le β-carotène produits par les levures Rhodotorula glutinis, Rhodotorula mucilaginosa et Rhodotorula toruloides.

1.3 Fermentation production de mélanine

La mélanine est une sorte d’hétéropolymère polyphénolique avec une large gamme de couleurs et d’applications. On le trouve largement chez les animaux, les plantes et les micro-organismes. Les propriétés physiques et chimiques de la mélanine leur donnent de nombreux effets biologiques, y compris les propriétés antioxydantes, l’activité anticancéreuse, l’activité antivénome, antivirale, hépatoprotectrice et anti-radiation, etc., et ils sont largement utilisés dans la nourriture, la médecine et les cosmétiques et d’autres domaines [16]. Gu Minzhou [17] et d’autres ont isolé une souche de Streptomyces antibioticus MV5002, une souche produisant beaucoup de mélanine, du sol sur le campus de l’université normale du Sichuan. Après de multiples optimisations de la culture, le rendement a atteint 3,45 g/L. ShripadN ° de catalogueSurwase[18] [traduction]et d’autres ont isolé une souche noire à haut rendement du campus de l’université de Shivaji en Inde. L’inférence de l’arbre phylogénétique a suggéré qu’il s’agissait d’une nouvelle bactérie, BrevundimouEn tant queSp.SGJ. Après optimisation par analyse de la surface de réponse et addition intermittente de la lysine, précurseur de la mélanine, son rendement est passé de 0,401 g/L initial à 6,811 g/L. Ke Guanchun [19] et d’autres ont isolé une souche à haut rendement de mélanine extracellulaire à partir de 321 souches de bactéries isolées d’échantillons de sol dans les banlieues de Chengdu. La souche a été identifiée comme étant Streptomyces et avec un rendement d’environ 0,70 g/L. Grâce au développement et à l’application du génie génétique, des gènes efficaces peuvent être transférés à des souches plus matures de recherche comme Escherichiacoli et Bacillus thuringiensis par l’intermédiaire de bactéries d’ingénierie recombinantes, qui peuvent faciliter et produire efficacement de la mélanine.

Yali Huang[20] [en]et d’autres ont extrait de l’adn de micro-organismes dans des sédiments des profondeurs de la mer de Chine méridionale et l’ont cloné dans un plasmide Fuschia, produisant 39 600 clones et un site d’insertion de 24 à 45 kb. Transféré dans E. coli, il a produit un pigment brun rougeâtre, qui a été identifié comme un type de mélanine. La mélanine peut absorber la lumière ultraviolette au soleil et protéger le corps humadanset les micro-organismes. Ruan Lifang et Al., et al.[21] ont cloné le gène produisant de la mélanine (gène mel) de PseudomonEn tant quemaltophilia dans le vecteur pHT3101, et ont transféré le plasmide pHTAM recombinant construit dans la souche récepteur BMB171 de Bacillus thuringiensis pour obtenir la souche recombinante RSA.Après optimisation des conditions, le rendement de mélanine a atteint 65 g/L, ce qui est étroitement lié à la valeur du pH et à la concentration du substrat dans l’environnement.

La mélanine produite par des bactéries artificielles a également des effets biologiques. Li Xiaoyan et al. [22] ont utilisé l’effet de quenouilissement de la mélanine sur l’intensité de fluorescence des produits d’hydroxylation de l’acide benzoïque pour comparer l’effet de collecte de la mélanine produite par la souche pHTAM recombinant de Bacillus thuringiensis avec celui de la mélanine standard sur les radicaux hydroxyle. Les résultats ont montré que la bactérie recombinante avait la capacité de produire de la mélanine pour récupérer les radicaux libres, ce qui était comparable à Sigma' L let mieux que les produits commerciaux produits dans le pays et extraits d’organismes vivants. Ning Hua [23] a étudié l’effet photoprotecteur de la mélanine produite par la bactérie génétiquement modifiée Escherichia coli (E. coli)/P WSY sur les macromolécules. Les résultats ont montré que la mélanine produite par cette bactérie d’ingénierie peut réduire considérablement les dommages ultraviolets aux molécules d’adn linéaires.

On sait maintenant qu’une variété de bactéries, de champignons et quelques actinomycétes, tels que Bacillus cereus, Klebsiella pneumoniae, PseudomonEn tant quemaltophilia, Pseudomonas stutzeri, Nocardia nova, Aspergillus Niger, Aspergillus oryzae, Aspergillus fumigatus, Pleurotus ostreatus, Auricularia auricula-judae, Cordyceps sinensis, Streptomyces, etc., ont la capacité de produire de la mélanine. Comme les conditions de culture de certaines bactéries produisant de la mélanine ne sont pas faciles à contrôler, de plus en plus de recherches se concentrent sur la construction de bactéries d’ingénierie recombinantes. Les gènes qui contrôlent la production de mélanine sont introduits dans Escherichia coli et Bacillus thuringiensis pour faciliter la culture à grande échelle et ainsi améliorer le rendement et la qualité de la mélanine. La production de mélanine par des bactéries artificielles est devenue une nouvelle tendance.

1.4 Quinones et autres pigments

Les pigments de Quinone ne sont pas seulement de bons colorants, mais ont également une valeur médicinale très importante, comme anti-inflammatoire, anti-tumoral, anti-mutagène et antibactérien. Les composés de Quinone sont un composant important de la médecine traditionnelle chinoise. Lou Zhihua [24] et d’autres ont obtenu des pigments anthraquinones par fermentation du champignon Phellinus linteus, avec un rendement total de 1,72 mg/L. Hu Mingming [25] et d’autres ont examiné une souche de Phellinus linteus asexué du stipe sauvage de Phellinus linteus et, après optimisation des conditions d’élevage, le rendement en pigment a atteint 2,795 g/L.

Avec le développement de la science et de la technologie et l’exploration de la nature, les gens ont découvert quelques bactéries productrices de pigments inconnus. Li Houjin [26] et d’autres ont prélevé une souche de bactérie marine Pseudononas sp. dans la baie de Daya, et ont isolé deux pigments rouges, Pseudononas red a et diméthyl Pseudononas red B, de cette bactérie. Ils ont de fortes propriétés antimicrobiennes et cytotoxiques. En tant que couleur primaire importante, la phycobiline peut être mélangée avec le rouge et le jaune dans des proportions différentes pour produire une variété de couleurs. Wen Lu [27] et d’autres ont isolé une souche de bactérie marine Pseudononas sp. de la surface de l’eau de mer dans la mer de Chine méridionale. La fraction liposoluble du milieu liquide modifié a été utilisée pour isoler une phycobiline aux propriétés anticancéreuses, Blue-1. Chen Minchun [28] et d’autres ont optimisé les conditions d’élevage de la souche CHU-R produisant de l’astaxanthine afin d’obtenir un rendement élevé en astaxanthine.

Depuis la découverte des micro-organismes au xviie siècle, de nombreux micro-organismes bénéfiques ont été efficacement utilisés, tels que l’utilisation de micro-organismes pour produire des antibiotiques, des quinones, des alcaloïdes, des peptides, des anthraquinones et des médicaments alimentaires. Les métabolites secondaires produits par les micro-organismes peuvent être largement utilisés dans les domaines de l’alimentation, de la médecine, de l’agriculture et de la pétrochimie. La production de métabolites secondaires sûrs et stables - pigments - par l’intermédiaire de microorganismes non seulement élargit les sources de pigments naturels, mais aussi le rendement et la qualité des pigments obtenus de cette façon sont relativement stables, ce qui est très populaire auprès des consommateurs et des producteurs.

2 culture tissulaire

La culture de tissus végétaux est basée sur la théorie de la totipuissance des cellules végétales. Les tissus et cellules végétaux sont isolés et cultivés dans des conditions de culture appropriées pour croître, proliférer ou se régénérer en plantes complètes. Il est utilisé pour la culture d’anthères et d’haploïdes, la culture de plantules sans virus, l’établissement de systèmes de propagation rapide, la production de métabolites secondaires et la préservation des cellules in vitro [29]. La formation de tissus callus par culture tissulaire et la recherche de conditions appropriées pour stimuler la production de métabolites secondaires sont un moyen efficace d’augmenter la production de pigments naturels.

2.1 culture tissulaire de gardenia et production de pigment jaune

Gardenia jasminoides est un arbuste persistant de la famille des Rubiaceae. Son fruit est une plante médicinale chinoise commune et est riche en pigment jaune, dont le composant principal est la crocine. gardéniaPigment jauneA une couleur lumineuse, un fort pouvoir de coloration, une bonne stabilité et une bonne solubilité dans l’eau. Il a certains effets antibactériens et pharmacologiques et est un bon pigment alimentaire qui est largement utilisé dans la production alimentaire. Gardenia pousse lentement, il faut trois ans pour porter ses fruits, et son rendement et sa qualité sont facilement affectés par les conditions de croissance et l’environnement. L’extraction du pigment jaune de gardenia des fruits de gardenia ne peut plus répondre aux besoins de la production industrielle. L’utilisation de la technologie de culture de tissus de cellules végétales pour produire le pigment jaune gardenia non seulement résiste au problème de pénurie de ressources, mais n’est pas limitée par les conditions naturelles telles que la région et la saison, et a un cycle de production relativement court. L’étude de la culture de tissus et de cellules de gardenia pour la production de pigment jaune de gardenia est d’une grande importance théorique et pratique [30].

Dans les années 1990, Zhong Qingping [30] et d’autres ont optimisé les conditions de formation de tissu de callus de gardenia et de production de pigment jaune de gardenia. Les résultats ont montré que les milieux basiques B5 et MG-5 favorisaient la croissance du tissu callique. L’ajout de 0 à 1,5 mg/L d’acide indoléacétique (aia) et de 0 à 0,25 mg/L de kinétine (KT) au milieu a favorisé la croissance du calle et la production de pigment jaune. Cette étude a été l’une des premières en Chine. Avec les progrès de la technologie de culture tissulaire, un nombre croissant d’études ont été menées sur la production de métabolites secondaires dans les Les culturesde gardénia et d’autres tissus végétaux.

Meng Zhiqing [31] a utilisé différentes parties de dégardénia rouge, comme les pointes de tige, les segments de tige et les jeunes feuilles, comme explants, et a effectué des expériences de culture sur trois types de milieu: MS, 1/2 MS et 1/4 MS., S., S.Les résultats ont montré que l’ajout de 2,0 mg/L de 2,4-d au milieu de dégardénia rouge était la meilleure condition pour induire du tissu de calle à partir des pointes de tige de dégardénia rouge. Pan Qingping [32] et d’autres ont mené une étude préliminaire sur l’induction du tissu de Gardenia callus. La combinaison hormonale NAA et 6-BA s’est avérée la plus appropriée pour induire le tissu callique. Cependant, aucun métabolite secondaire, comme le gardenoside, n’a été produit, tel que détecté par la CLHP. 1 et 2.Yoshihiko YoshihikoNawa [33] [traduction]et d’autres ont utilisé les graines de Gardenia jasminoides frais comme explants en utilisant LS (Linsmaier-Skoog) + 1,0 mg/L aia + 0,1 mg/L KT Tcomme substrat pour la sous-culture, et en incubation dans l’obscurité pendant 32 générations (environ 4 ans), ils ont obtenu des calles aux couleurs jaune et orange foncé.

Bien que la méthode de culture des tissus de graines de gardénia ne soit pas affectée par les conditions naturelles telles que le climat et la saison, il faut beaucoup de temps pour obtenir la substance cible, et l’opération nécessite beaucoup de main d’œuvre et de ressources matérielles. Comment améliorer la formation du tissu de calle de gardenia et le taux de synthèse du pigment jaune de gardenia en changeant les conditions de culture, en ajoutant des précurseurs ou des inducteurs, etc., est le point de percée pour la future production industrielle de culture de tissu de pigment jaune de gardenia.

2.2 culture tissulaire de consoude

Les plantes de la famille des Boraginaceae, comme celles des genres Euphorbia, Echinops, Euphorbia et Euphorbia, peuvent produire du facteur Euphorbia et ses dérivés. Shikonin est un pigment rouge de la classe naphthol qui a des effets antibactériens, antifongiques, anti-allergiques, anti-inflammatoires, anti-odémateux, antitumoraux et cicatrisant les blessures [34]. Le Gonget al. [35] [traduction]croient que shikonininduit l’apoptose dans les cellules cancéreuses du foie par les voies ROS (réactifoxygènespecies)/Akt (protein kinase) et RIP1 (receptOu bieninteraction protein)/NF-κB, et pourrait être un médicament potentiel pour le traitement du cancer du foie. Chen Zhilu et al. [36] ont constaté que la shikonine extraite de l’herbe pourve peut effectivement inhiber la prolifération des cellules HL-60 chez les patients atteints de leucémie promyélocytique aiguë et induire l’apoptose. Shikonin peut être utilisé comme ingrédient efficace contre la leucémie. Shikonin est également un bon exhausteur de couleur et est largement utilisé dans les aliments, les cosmétiques et les produits pharmaceutiques.

La production de shikonin peut être augmentée par la culture tissulaire, ce qui permet la production commerciale de shikonin. La production de shikonin par culture tissulaire remonte aux années 1960. En 1983, la production commerciale de shikonin par culture tissulaire est devenue possible [37]. Yan Haiyan [38] a utilisé une méthode de culture en deux étapes pour étudier les effets de différents milieux de culture, types d’hormone, concentrations et compositions nutritives sur la croissance des tissus de calle et la formation d’alisol à partir de consoude. Les résultats ont montré que les conditions du milieu de culture adapté à la croissance végétative du tissu callique et à la formation d’alisol étaient différentes. La combinaison du milieu modifié B5 avec 1,0 mg/L 6-BA et 0,1 mg/L d’aia convient pour le premier, tandis que la teneur en shikonin dans le milieu avec CuSO4 est 3 fois supérieure à la concentration de M9. L’utilisation d’agrobacterium rhizogenes pour envahir les plantes et induire la production de racines peut augmenter le rendement et réduire l’ajout d’hormones.

Le Baraneket al. [39] [traduction]ont utilisé trois souches d’agrobacterium rhizogenes ATCC15834, lba9402 et NCIB8196 pour transformer la consoude. Après avoir été cultivées dans le milieu M9 pendant 32 jours, les trois types de racines poilues ont produit des rendements plus élevés de dérivés de consoude, parmi eux, la quantité d’acétyle shikonin et d’isobutyryl shikonin a augmenté de 4,7 fois par rapport à la plante inoculée par la racine. Ashok [34] [traduction]a d’abord utilisé la souche sauvage A4 d’agrobacterium rhizogenes pour induire la production de shikonin dans la consoude douce, optimisant ainsi les conditions d’élevage. Après 50 jours de culture, la teneur en shikonin a atteint 0,85 mg/g poids frais.

En 1983, la société pétrochimique japonaise Mitsui a utilisé la consoude de culture pour la première fois pour produire comfreyin. À ce jour, la recherche sur la culture cellulaire a été menée sur près de 1 000 espèces de plantes dans le monde. Par exemple, la nicotine est produite dans la culture de tissus cellulaires de tabac, le paclitaxel dans la culture cellulaire d’if, et les anthocyanes dans la culture cellulaire de roselle. Comfreyin, ginsénosides, et paclitaxel ont déjà été produits industriellement.

L’extraction des pigments des graines, des rhizomes ou des feuilles de plantes est sans aucun doute l’une des sources les plus fondamentales deLes Pigmentsnaturels....... Cependant, les pigments naturels ainsi extraits sont non seulement sensibles aux influences environnementales et saisonnières, mais aussi coûteux à produire, ce qui ne favorise pas leur généralisation. La méthode de culture de tissus de cellules végétales peut éviter l’influence de l’environnement et de la saison sur la production de pigments, tout en réduisant les coûts substantiels de collecte et de transport des matières premières pendant le processus de production. L’utilisation de la culture de tissus végétaux pour réaliser une production industrielle à grande échelle de pigments cibles comporte également plusieurs points de contrôle clés qui nécessitent des percées technologiques, telles que l’optimisation des conditions, de longs cycles de production et des difficultés à intensifier la fermentation.

3 Pigments produits par des microalgues

Les microalgues sont un type de plante non vasculaire qui synthétisent de nombreux métabolites précieux par la photosynthèse, tels que les acides gras insaturés, les protéines, les micro-organismes, les pigments, etc., qui peuvent être largement utilisés dans la nourriture, la médecine, les textiles, et d’autres domaines. Les pigments produits par le métabolisme des algues marines sont divisés en trois catégories: rouge, vert et brun, qui sont produits par les algues appartenant aux familles des rhodophytes, chlorophytes et phaeophytes, respectivement.chlorophylle, les caroténoïdes et les phycobiliprotéines sont les trois pigments classiques produits par les algues marines [40]. L’activité biologique et les propriétés antioxydantes des pigments synthétisés par les microalgues ayant été prouvées, on s’attend à ce que ces pigments aient un plus large éventail d’applications dans les domaines de l’alimentation, de la médecine et des textiles. Il existe de nombreux types de caroténoïdes dérivés des microalgues (tableau 1) [41].

l’astaxanthine(3,3’-dihydroxy-β, β-caroténoïde 4,4’-dione) est un caroténoïde de type céto-ne qui n’est pas une source de microbien A.sa formule moléculaire est C40H52O4 et sa structure est montrée dans la Figure 3. L’astaxanthine est un cristal rose ressemblant à une aiguille avec un lustre, point de fusion 216 °C, insoluble dans l’eau, soluble dans des solvants organiques tels que le disulfure de carbone, l’acétone, le benzène et le chloroforme [42]. L’astaxanthine a de fortes propriétés antioxydantes, est un photoprotecteur efficace, peut prévenir l’athérosclérose et les maladies connexes, a certaines propriétés anticancéreuses, peut améliorer la fonction du corps et#39; S système immunitaire et maintenir la santé des yeux et du système nerveux central, et peut être utilisé dans une variété d’aliments pour animaux. Par rapport aux pigments synthétiques de même concentration, l’astaxanthine, en tant que pigment alimentaire naturel, a un pouvoir colorant et une puissance biologique beaucoup plus élevés [43].

Astaxanthine naturelleEst principalement dérivé de microalgues, de bactéries, de champignons et de déchets traités de crustacés. hématocoquepluvialis peut accumuler une grande quantité d’astaxanthine. En outre, les algues vertes telles que Chlorella, Scenedesmus, Dunaliella et Nannochloropsis vont également accumuler plus ou moins d’astaxanthine dans des conditions environnementales défavorables. La levure rouge, la levure rouge foncé et la levure rouge collante peuvent également produire de l’astaxanthine. Dong DongQinglin [42] a mélangé les cultures d’haematococcus pluvialis et de Rhodopseudomonas palustris pour tirer parti de l’effet synergique des deux pour augmenter la biomasse des algues rouges et la production d’astaxanthine. Cai Ying [44] a utilisé l’ultraviolet (UV), le méthanesulfonate d’éthyle (EMS), l’acide nitrilotriacétique (NTG), etc. comme mutagènes pour détecter les souches mutantes à forte production d’astaxanthine. Haematococcus pluvialis est plus susceptible de produire de l’astaxanthine dans des conditions de croissance défavorables (par exemple températures élevées, sécheresse, forte lumière, salinité élevée, etc.).

Esra [45] [traduction]et d’autres ont étudié l’accumulation d’astaxanthine produite parHaematococcus pluvialisDans quatre types de milieu de culture et deux intensités lumineuses. Les résultats ont montré que l’astaxanthine s’accumule plus rapidement dans un milieu de culture avec de l’eau distillée enrichie en co2. Ces conditions de culture simples sont propices à une production industrielle à grande échelle, tandis que l’utilisation de deux sources lumineuses n’a eu aucun effet sur l’accumulation d’astaxanthine.

Tomo- hisa[46] [traduction]et d’autres ont étudié les effets de la lumière clignotant à diode bleue et de la lumière continue sur la croissance d’haematococcus pluvialis et l’accumulation d’astaxanthine. Les résultats ont montré que les photos de lumière clignotante accumulaient des concentrations d’astaxanthine plus élevées que la lumière continue. La concentration d’astaxanthine accumulée était plus élevée dans les conditions d’eau distillée avec ajout de CO2 et lumière clignotante à diode bleue. Les conditions de culture sont simples et économes en énergie, adaptées à la production industrielle. Les phycobiliprotéines sont également un pigment naturel produit par le métabolisme des algues. Les phycobiliprotéines produites par le métabolisme des algues ont été découvertes dès le siècle dernier. Maintenant, plus de recherches sont faites sur la façon d’extraire les phycobiliprotéines des algues, donc je won&#Nous allons dans le détail ici.

Les microalgues peuvent produire des métabolites secondaires par la voie photosynthétique. Par rapport à la première, l’ajout de moins d’hormones et de sources de carbone pendant la culture de microalgues peut économiser de l’énergie pour la production industrielle à grande échelle.

Bien que les pigments synthétiques aient des rendements élevés, soient stables dans la nature et aient une couleur brillante, leurs problèmes potentiels de sécurité disparaissent progressivement du marché des additifs alimentaires, et les pigments naturels sont devenus le nouveau favori de l’industrie alimentaire. À l’heure actuelle, les grandes entreprises du monde entier font tout leur possible pour rivaliser pour une part du marché des colorants naturels. Le Japon a longtemps dominé la production de pigments de levure de riz rouge, tandis que l’europe et les États-Unis sont également des acteurs puissants dans la production de pigments d’algues et de caroténoïdes. La production dePigments naturels en ChineRepose davantage sur l’extraction des plantes elles-mêmes. Bien que la production soit relativement élevée, elle est sensible à l’influence de facteurs incertains dans l’environnement naturel, ce qui entraîne inévitablement des coûts économiques plus élevés.

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