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Efet de la sonication sur les rendements d’extraction
des caroténoïdes et des chlorophyles a et b des
algues marines de la côte ouest de Béjaïa, Algérie.
Auteurs : SADI Hamza, DEHBI-ZEBBOUDJ Aicha & LOUAILECHE Hayet
Catégorie : Sciences fondamentales > Chimie
ScienceLib Editions Mersenne : Volume 5 , N ° 130106
ISSN 2111-4706
Publié le: 2013-01-14
www.sciencelib.fr

Effet de la sonication sur les rendements d’extraction des caroténoïdes et des chlorophylles a
et b des algues marines de la côte ouest de Béjaïa, Algérie.
Sonication effects on extraction efficiency of carotenoids and chlorophylls a and b in marine
algae from west coast of Béjaia(Algeria).
SADI Hamza, DEHBI-ZEBBOUDJ Aicha & LOUAILECHE Hayet.
Laboratoire de Biochimie Appliquée, Faculté des Sciences de la nature et de la Vie, Université
A.Mira, Béjaïa (Algérie)
E-mail : Dehbi_2000@yahoo.fr
ScienceLib Editions Mersenne : Volume 5 , N ° 130106
ISSN 2111-4706
SADI Hamza
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Résumé
Quatre algues marines Cystoseira fimbriata et Cystoseira mediterranea, deux phéophyceés et deux
chlorophycées : Enteromoprpha intestinalis et Ulva lactuca sont soumises à deux méthodes
d’extractions de leurs pigments, l’extraction solide-liquide (SLE) utilisant l’acétone ou le méthanol
comme solvant et l’extraction SLE assistée par des ultrasons (UAE).
La sonication améliore nettement les taux d’extraction des pigments, notamment celui des
caroténoïdes qui augmente en moyenne de 57.06 % chez l’espèce C.fimbriata.
L’optimisation de l’extraction des chlorophylles après passage des extraits aux ultrasons a permis
d’augmenter les taux d’extraction des chlorophylles a, de 19.09% (C.mediterranea) à 55.12 %
(C.fimbriata) dans les extraits d’acétone, et de 21.88% (C.fimbriata) à 64.43 % (U.lactuca) dans
les extraits du méthanol.
Les teneurs des chlorophylles b, ont également connu des augmentations sous l’effet des ultrasons,
elles sont augmentées de 29.51% (E.intestinalis) à 67.41% (U.lactuca) dans les extraits d’acétone,
et, de 5.13% (U.lactuca) à 54% (E.intestinalis) dans l’extraction au méthanol.
Mots clés : Algues marines ; Béjaïa ; UAE ; SLE ; caroténoïdes ; chlorophylles.
Abstract
In this study, pigments of four species of marine algae, Cystoseira fimbriata et Cystoseira
mediterranea, two Pheophyceae) and two Chlorophyceae: Enteromoprpha intestinalis et Ulva
lactuca are extracted using two methods : SLE or Solid-liquid extraction with methanol or acetone
solvent and ultrasound-assisted extraction or UAE .
The sonication improves sharply the rates of extraction of pigments, notably that of the carotenoïds
which increases on average by 57.06 % in C.fimbriata.
The optimization of the extraction of chlorophylls after passage of extracts in the ultrasounds
allowed to increase the rates of extraction of chlorophylls a, of 19.09 % ( C.mediterranea) in 55.12
% ( C.fimbriata) in the extracts of acetone, and 21.88 % (C.fimbriata) in 64.43 % (U.lactuca) in the
extracts of the methanol.
The contents of chlorophylls b, also knew increases under the influence of the ultrasounds, they are
increased by 29.51 % ( E.intestinalis) in 67.41 % ( U.lactuca) in the extracts of acetone, and, by
5.13 % ( U.lactuca) in 54 % ( E.intestinalis) in the extraction in the methanol.
Keywords : Seaweeds ; Béjaïa ; UEA ; SLE ; carotenoids ; chlorophylls.
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1.Introduction
Le recours à l’usage alimentaire des algues remonte à des époques très lointaines. En Chine,
comme au Japon et dans d’autre pays de l’extrême orient, les algues sont consommées de façon
régulière et importante contrairement à certains pays de l’Europe (Irlande, Islande, Ecosse, etc.) où
leur utilisation reste sporadique (Ozenda 2000 ; Kuda et al. 2005 ; Yuan et al. 2005 ). De
nombreuses études épidémiologiques et cliniques ont démontré l’effet prometteur de l’utilisation
des préparations à base d’algues en phytothérapie. En effet, ces végétaux ont une action
hypocholestérolémiante, anticoagulante (Donadieu 1985), antibactérienne (Patra et al. 2008 ; Tüney
et al. 2006 ;), antivirale (Plaza et al. 2008), anti-tumorale (Heo et al. 2005), antifongique
(Pflugmacher et al. 2007 ; Jayaraj et al. 2008) et anti-oxydante (; Kuda et al. 2005 ; Zahra et al.
2007).
Les algues brunes sont particulièrement riches en caroténoïdes et plus spécialement en
fucoxanthine, β-carotène et violaxanthine. Les caroténoïdes font partie des micronutriments qui
participent aux défenses de l’organisme contre les espèces réactives de l’oxygène. Ce sont
essentiellement des protecteurs de la peau vis- à- vis des radiations nocives (notamment les ultra
violet) et des piégeurs de l’oxygène singulet (Guignard 1979 ; Aboul-Enein et El Baz 2003). Ce
potentiel de piégeage de l’oxygène singulet est rendu possible grâce au transfert de l’énergie de
l’excitation de l’oxygène excitée ( 1 O 2) vers le caroténoïde conduisant à l’apparition d’un oxygène
moléculaire (forme triplet de l’oxygène) et d’un caroténoïde excité qui revient à son état basal (non
excité) par la dissipation de son énergie d’excitation sous forme d’énergie thermique (Stahl et Sies
2005).
Les chlorophylles constituent aussi une famille variée de pigments existant sous différentes formes
chez les algues. Ces molécules font partie d’un groupe de pigments tétrapyrroliques avec des
fonctions et des éléments structuraux communs. Elles sont caractérisées par un isocycle à cinq
membres contenant l’ion magnésium dans leur centre et par la présence d’une longue chaîne
latérale hydrophobe, appelée phytol (Hames et al. 2000 ; Cubas et al. 2008). Les activités
biologiques des chlorophylles et leurs dérivés ont fait l’objet de plusieurs études, elles sont
sollicitées pour leurs propriétés anti-inflammatoires, leur rôle dans le déclenchement du processus
apoptotique au niveau de la lignée des cellules tumorales et dans la prévention de nombreux cancers
(Ferruzzi et Blakeslee 2007 ; Huang et al. 2008). A ces activités biologiques s’ajoute le potentiel
antioxydant, ce sont de véritables chélateurs des métaux de transition (fer, le cuivre et le zinc), et
interviennent aussi dans la neutralisation des radicaux libres (Guignard 1979). Les chlorophylles et
la phéophytine (produit de dégradation de la chlorophylle), présentent un fort pouvoir antioxydant
par leur capacité à donner un atome d’hydrogène et de prévenir la péroxydation des lipides (Lanfer-
Marquez et al. 2005) ; la structure porphyrine a un rôle essentiel dans cette activité (Fernandes et al.
2007).
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Dans cette étude, la première dans la région, l’extraction des caroténoïdes et des chlorophylles à
partir de quatre algues marines est réalisée par deux techniques différentes, l’une est une extraction
solide-liquide (SLE) et l’autre est une extraction utilisant des ultrasons (UAE). L’amélioration de
l’extraction est associée à la capacité des ultrasons à détruire les parois cellulaires et à réduire la
taille des molécules ce qui favorise leur transfert via les membranes cellulaires (Macías-Sánchez et
al. 2009).
2. Matériels et méthodes
2.1. Matériel végétal
Les algues faisant l’objet de cette étude sont au nombre de quatre. Deux Chlorophycophytes
(Enteromorpha intestinalis et Ulva lactuca) et deux Phéophycophytes (Cystoseira fimbriata et
Cystoseira mediterranea). Ce sont des algues communes sur les côtes méditerranéennes (Fig.1).
Ces algues proviennent de Ach El Baz (36°51’ 15.67’’ N, 4° 57’46.65’’ E), sur la côte ouest de
Béjaïa (Est Algérie) (Fig.2 A et B). C’est une station exposée au nord-est, caractérisée par un
substrat rocheux et un mode moyennement battu à calme. La température de l’eau est de 20°c et le
pH est de 8,02. Les échantillons algaux ont été récoltés, pendant le mois d’avril 2009, entre la
surface et 60 cm de profondeur.
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2.2. Préparation des extraits
L’acétone et le méthanol sont les deux solvants utilisés pour l’extraction des pigments algaux. Un
broyat d’algues de 3 g est additionné à 30 ml de solvant. Après ajout de 300 mg de sulfate de
magnésium, l’ensemble est incubé pendant 24 heures à 4°C. Dans le cas de l’extraction solide-
liquide assistée par des ultrasons (UAE), la solution subit une sonication de 5 minutes avant
l’incubation. Le mélange obtenu est filtré puis centrifugé à 5 000 g pendant 10 minutes, le surnagent
est ainsi récupéré pour être utilisé dans les dosages ultérieurs.
2.3. Détermination des taux de pigments
La quantification des chlorophylles et des caroténoïdes est effectuée selon la méthode de Dere et al.
(1998). C’est une méthode spectrale utilisant des longueurs d’ondes caractéristiques qui
correspondent aux absorbances maximales des chlorophylles et des caroténoïdes.
Les concentrations des caroténoïdes (Cc) totaux et des chlorophylles a et b (Ca et Cb) sont
déterminées par la mesure des absorbances des échantillons en utilisant un spectrophotomètre (UV
mini 2010, SHIMADZU). Les équations proposées par Dere et al. (1998) sont utilisées pour la
détermination de ces pigments. Dans les extraits d’acétone, le dosage est effectué suivant les
formules (1), (2) et (3) avec une lecture des absorbances à 662, 645 et 470 nm pour les
chlorophylles a, b et les caroténoïdes totaux respectivement :
Ca (μg/ml) = 11. 75 A662 – 2.350 A645 (1)
Cb (μg/ml) = 18. 61 A645 – 3.960 A662 (2)
Cc (μg/ml) = 1000 A470 – 2.270 Ca – 81. 4 Cb/227 (3)
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Quant aux extraits méthanoliques, les absorbances sont respectivement lues à 666, 653 et 470 nm
pour les chlorophylles a, b et les caroténoïdes totaux, et les teneurs sont déterminées suivant les
équations (4), (5) et (6).
d
Ca (μg/ml) = 15. 65 A666 – 7.340 A653 (4)
Cb (μg/ml) = 27. 05 A653 – 11. 21 A666 (5)
Cc (μg/ml) = 1000 A470 – 2.860 Ca – 129. 2 Cb/245 (6)
3. Analyse statistique
Une analyse descriptive des résultats est réalisée à l’aide du logiciel Microsoft Office Excel 2003,
afin de déterminer les moyennes, les écartypes et les coefficients de corrélation. Une analyse de la
variance (ANOVA) à un facteur suivie du test LSD (la plus petite différence significative) est
appliquée à l’aide du logiciel STATISTICA 5.5 Fr, afin de mettre en évidence les différences
significatives entre les échantillons pour chaque paramètre. Les valeurs ont été considérées comme
statistiquement significatives pour p < 0.05 et les résultats ont été exprimés sous la forme : moyenne
± erreur standard.
4. Résultats et discussions
4.1. Dosage des caroténoïdes totaux
Les proportions en caroténoïdes totaux obtenues varient entre 467.22 mg/100g MF(U.lactuca) et
2886.97 mg/100g MF (C.mediterranea) dans les extraits d’acétone obtenus par la simple extraction
solide-liquide (SLE) (Fig. 3). L’optimisation de l’extraction par introduction des ultrasons (UAEacétone)
a permis d’obtenir des teneurs plus élevées allant de 527.21 mg/100g MF (U.lactuca) à
4264.05 mg/100g MF (C.fimbriata). L’analyse statistique des résultats indique que les teneurs en
caroténoïdes totaux des extraits d’acétone présentent des différences significatives à p< 0.05.
Espèces
Figure 3: Teneurs en caroténoïdes totaux des extrais d’acétones des espèces étudiées.
*Les valeurs portant les mêmes lettres ne présentent aucune différence significative (p

Les teneurs en caroténoïdes des extraits dans le méthanol calculées, oscillent entre
453.45mg/100gMF (U.lactuca) à 2382.38 mg/100g MF (C.fimbriata) avec la SLE. L’UAE-
méthanol, a révélé des taux en caroténoïdes totaux plus importants avec les valeurs de 417.82,
1561.74, 2402.59 et 2618.2 mg/100g MF pour les espèces U.lactuca, E.intestinalis, C.fimbriata et
C.mediterranea, respectivement (fig. 4). L’étude statistique a révélé des différences significatives
concernant la teneur en caroténoïdes totaux entre les deux types d’extraction.
Excepté l’espèce U.lactuca, qui enregistre une légère diminution du taux d’extraction en
caroténoïdes totaux, nous avons remarqué que les autres espèces semblent plus sensibles à ce
traitement physique et marquent une augmentation de leurs teneurs en caroténoïdes totaux allant de
0.84% (C.fimbriata) à 96.34% (C.mediterranea).
Figure 4: Teneurs en caroténoïdes totaux des extraits de méthanol des espèces étudiées.
*Les valeurs portant les mêmes lettres ne présentent aucune différence significative (p

caroténoïdes d’une plante augmente à maturité puis subit une décroissance graduelle au cours de la
sénescence des tissus.
4.2. Dosage des chlorophylles
Les résultats obtenus indiquent, que les algues brunes analysées sont plus riches en chlorophylles a
comparativement aux algues vertes. La concentration de la chlorophylle a varie de 3.3 mg/100g MF
(U.lactuca) à 32 mg/100g MF (C.mediterranea) dans les extraits d’acétone (Tab.1), et de 2.39
mg/100g MF (U.lactuca) à 19,65 mg/100g MF (C.fimbriata) dans les extraits du méthanol obtenus
par l’extraction solide-liquide (Tab.2).
Pour les chlorophylles b, les algues vertes enregistrent les valeurs de 2,67 mg/100g MF (U.lactuca)
et de 13,35 mg/100g MF (E.intestinalis) dans des extraits d’acétone ; l’extraction au méthanol a
permis d’obtenir les concentrations de 4,48 mg/100g MF (U.lactuca) et de 6,74 mg/100g MF pour
E.intestinalis (Tab. 2)
Tableau 1: Teneurs en chlorophylles a et b des extraits d’acétone des différentes espèces
étudiées (mg/100g MF).
Acétone
Chl. a (λ =662 nm) Chl. b (λ =645 nm)
Espèce
SLE UAE SLE UAE
U. lactuca 3.30 ± 0.119 h 4.93 ± 0.295 g 2.67 ± 0.434 dʹ 4.47 ± 0.097 cʹ
E. intestinalis 19.18 ± 0.271 f 25.14 ± 0.299 e 13.35 ±5.835 bʹ 17.29 ± 0.565 aʹ
C. mediterranea 32.00 ± 1.145 c 38.11 ± 2.029 b
C. fimbriata 30.44 ± 2,125 d 47.22 ± 2.123 a
ND ND
*Les valeurs portant les mêmes lettres ne présentent aucune différence significative (p

Tableau 2: Teneurs en chlorophylles a et b des extraits de méthanol des différentes
espèces étudiées(mg/100g MF).
*Les valeurs portant les mêmes lettres ne présentent aucune différence significative (p

pénétration sélective de l’acétone via les membranes cellulaires permettant ainsi une forte
récupération des caroténoïdes et des chlorophylles qui se trouvent piégés dans des chloroplastes.
Macías-Sánchez et al. (2009), comparant deux méthodes d’extraction des pigments végétaux ont
obtenu de meilleurs taux d’extraction avec la méthode de l’UAE-DMF (Dimethylformamide)
qu’avec la méthode à l’UAE-méthanol et ceci que ce soit pour les caroténoïdes ou les chlorophylles.
Ces auteurs ont associé l’élévation des taux d’extraction des pigments à l’action des ultrasons, qui
ont favorisé le passage du DMF à l’intérieur des membranes cellulaires, d’où la concordance des
résultats obtenus dans cette présente étude.
5. Conclusion
Nous concluons à partir de cette étude que l’UAE à permis d’avoir des extrais très riches en
caroténoïdes et en chlorophylles a et b comparé à ceux obtenus par la SLE. Par ailleurs, la
comparaison des résultats de la quantification des caroténoïdes et des chlorophylles a révélé que
l’acétone est plus extractible que le méthanol. L’espèce C.fimbriata exhibe le taux le plus élevé en
caroténoïdes, avec une teneur estimée à 4264.05 mg/100g de matière fraîche dans les extraits
d’acétone obtenus par l’UAE. Les résultats de dosage de la chlorophylle ont révélé la richesse de
l’espèce C.fimbriata en chlorophylle a (47.22 mg/100g MF) et l’espèce E.intestinalis en
chlorophylle b (17.29 mg/100g MF) dans les extraits d’acétone obtenus par l’UAE.
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