ENZYMES INDUSTRIELLES PRESENTATION - HISTORIQUE - DEFINITION - METHODES D ’OBTENTION - MARCHES - APPLICATIONS - PERSPECTIVES 1 ENZYMES INDUSTRIELLES HISTORIQUE 2000 AV JC : Découverte de la fermentation du pain et du fromage 800 AV JC : Caillette du veau ==> Fromages de l ’Illiade et l ’Odyssée 1833 : Iso Maltase 1874 : Extrait la présure chymosine 1900 : Première production d ’Amylase / Aspergillus oryzae 1913 : Ajout de Trypsine augmente l ’efficacité de lessive 1917 : Amylase de Bacillus subtilis / Ere industrielle 2 ENZYMES INDUSTRIELLES HISTORIQUE 1950 : Protease devient un composant systématique des lessives 1982 : Génie génétique ==> Amylase (Aspergillus) 1988 : Chymosine (présure) ==> clonée dans la levure 1997 : Autorisation de la chymosine obtenue par génie génétique Depuis 1988 : De très nombreuses enzymes sont obtenues par génie génétique - utilisation industrielle - utilisation alimentaire autorisée 3 ENZYMES INDUSTRIELLES QUE SONT LES ENZYMES ? - Protéines - Catalyseurs * synthèse * dégradation - Spécifiques - Conditions modérées - Efficaces - Contribuent au développement durable Classification : 1) Oxydoréductases 2) Transférases 3) Hydrolases 4) Lyases 5) Isomérases 6) Ligases 4 5 ENZYMES INDUSTRIELLES METHODES D ’OBTENTION - SELECTION DE L’ENZYME - SELECTION DE LA SOUCHE : * BACTERIES * CHAMPIGNONS - sélection naturelle - modification génétique / amélioration - FERMENTATION * Milieux liquides ==> bactéries , moisissures * Milieux solides ==> moisissures - SEPARATION 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 ENZYMES INDUSTRIELLES METHODES D ’OBTENTION -EXTRACTION - PURIFICATION -STANDARDISATION - STABILISATION * liquide * poudres - DISTRIBUTION - SERVICE * garantie d ’activité * garantie d ’une durée de vie 18 19 20 21 ENZYMES INDUSTRIELLES - COMMODITES : * quantités élevées (T) * pureté relative * prix : 5 à 45 $/Kg * faibles marges exemple : lessives - SPECIALITES : * quantités faibles (g - Kg) * pureté élevée * prix élevés (10 à 15.104 $/g) * profits élevés Exemple : protéases pour la synthèse de Peptides Pennicilline Acylase 22 ENZYMES INDUSTRIELLES MARCHE MONDIAL 2 Milliards de Dollars EUROPE / AFRIQUE 43% AMERIQUE DU NORD 32% ASIE / PACIFIQUE 17% AMERIQUE DU SUD 8% Source : Financial Times 23 ENZYMES INDUSTRIELLES UTILISATIONS PAR SUBSTRATS EN VALEUR - Hydrolyse des Protéines 59% - Hydrolyse des Sources carbonées renouvelables 28% - Hydrolyse des Lipides 3% - Spécialités 10% 24 ENZYMES INDUSTRIELLES - Lessives et nettoyage 44% - Alimentaire 18% - Céréales 12% - Textile 10% - Alimentation animale 4% - Environnement 4% - Diagnostic 4% - Divers 4% 25 ENZYMES INDUSTRIELLES TENDANCES DU MARCHE - Augmentation des volumes 10 à 15% / an - Augmentation en valeur 4 à 5% - Augmentation des Enzymes de spécialités * diagnostic * chimie fine * séparation chirale * génomique - Baisse des marges sur les produits de commodités 26 ENZYMES INDUSTRIELLES LESSIVES - DETERGENCE - Protéases - Dégradation des protéines - Cellulases - Délavage - Renforcement des couleurs - Lipases - Elimination des graisses TEXTILE - Cellulase - Elimination des microfibres - Délavage des jeans - Laccase - Amélioration des couleurs 27 ENZYMES INDUSTRIELLES UTILISATIONS ALIMENTAIRES PANIFICATION Alpha Amylase : Xylanase : Glucose Oxydase : BIERE Glucanases : Papaïne : LAITERIE Présure fongique : Lactase : JUS DE FRUITS Pectinase : Cellulase : Gonflement Durée de vie Humidité des pâtes Qualité des pâtes Filtrabilité Elimination du trouble Coagulation de la caséine Hydrolyse du lactase Clarification Clairification 28 ENZYMES INDUSTRIELLES CEREALES - Amylases : - Hydrolyse partielle Amidon - Amyloglucosidases : - Hydrolyde totale Amidon - Glucose Isomerase : - Glucose ==>fructose (immobilisée) ALIMENTATION ANIMALE - Xylanases : - Phytases : - Protéases acides : - Solubilité des fibres - Libération du Phosphore - Rendement d ’assimilation protéique 29 ENZYMES INDUSTRIELLES - PATES A PAPIER - Xylanases : - Laccase Blanchiment - PROTEINES - INGREDIENTS - Protéases : Hydrolyses partielles * gluten * soja * protéines de lait * viandes - NETTOYAGE INDUSTRIEL - Protéases - Lipases - CUIRS - Protéases : Assouplissement -poils 30 ENZYMES INDUSTRIELLES SPECIALITES / DOSAGES - Ethanol - alcool deshydrogénase - Glucose - glucose oxydase - Urée - uréase - Acide urique - uricase - Cholestérol - cholestérol oxydase - Ammoniaque - L Glutamate déshydrogénase - CO2 - Phosphoenolpyruvate carboxyl - Oxalate - Oxalate oxydase - DNA - Enzyme de restriction DNA polymerases 31 ENZYMES INDUSTRIELLES SPECIALITES / BIOTRANSFORMATIONS - Séparation chirale : Lipases - estérases - Oligosaccharides : Glucotransférases - Aspartame : Thermolysine - Acrylamide : Nitrile hydratase - Peptides : Protéases - Penicillines : Penicilline Acylase -L-Aspartate : Aspartase 32 ENZYMES INDUSTRIELLES PERSPECTIVES - Diminution du coût des enzymes de commodités ==> cellulases, amylases, protéases - Augmentation des applications dans les enzymes de spécialités : ==> produits d ’hygiène * dentifrice - glucoamylase - glucose oxydase * lentilles de contact ==> enzymes de synthèse * lipases - estèrases - ethèrases * nouveaux antibiotiques * peptides * oligo-saccharides - Développement important dans le secteur de l ’énergie renouvelable - Alimentation animale - Aquaculture - Milieux hétérogènes 33 - Emballages actifs ENZYMES INDUSTRIELLES ACTEURS 2 Milliards de $ - NOVOZYMES - GENENCOR - DSM - AUTRES - CARGILL - DANISCO - DEGUSSA - DIVERSA - DUPON - MAPS - R.BIOPHARM - VTT 40 - 45% 19 - 22% 9 - 11% 25 - 30% 34
