Comment analyser la teneur en HA du bouillon de fermentation ?
Présentation de l'acide hyaluronique
L'acide hyaluronique (AH) est un polysaccharide naturel largement utilisé dans les industries pharmaceutiques, cosmétiques et biomédicales. La production d'AH implique généralement la fermentation de souches bactériennes, et l'analyse de la teneur en AH dans le bouillon de fermentation est une étape cruciale du processus de production pour garantir la qualité et la pureté du produit final. Dans cet article, nous aborderons les méthodes d'analyse de la teneur en AH dans le bouillon de fermentation. Nous espérons que vous découvrirez leurs avantages et leurs inconvénients et que vous pourrez sélectionner des produits contenant de l'AH adaptés à vos recherches ou à votre entreprise.
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Figure 1. Structure chimique de l'AH
Comment produire de l'AH à l'aide du bouillon de fermentation ?
L'acide hyaluronique était extrait des crêtes de coq de manière conventionnelle, mais cette approche a été abandonnée en raison de son faible taux d'extraction, de la complexité du processus d'isolement et de son coût élevé. Aujourd'hui, une grande partie de l'AH est produite par fermentation microbienne, où l'AH est préparé par les enzymes hyaluronan synthase dans les micro-organismes vivants. Cette méthode présente les avantages suivants.
- Nouveaux nutriments : De nouvelles substances bénéfiques pour l'absorption sont créées.
- Taux d'extraction plus élevé : Les protéases, les cellulases et d'autres enzymes favorisent la rupture des cellules végétales et la libération d'ingrédients actifs au cours du processus, augmentant ainsi le rendement et le taux d'extraction de l'AH.
- Plus facile à absorber : Des polypeptides, des polysaccharides et d'autres petites molécules de taille nanométrique sont générés, ce qui facilite leur absorption.
- Moins d'effets secondaires : Les cellules microbiennes sont capables de décomposer les substances nocives et de réduire les facteurs dangereux.
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Figure 2. Schéma des systèmes HPLC
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Comment analyser la teneur en acide hyaluronique du bouillon de fermentation ?
De nombreuses techniques ont été utilisées pour améliorer l'efficacité, la productivité et la pureté de la production d'acide hyaluronique. Parmi celles-ci, plusieurs approches sont utilisées pour l'analyse de la teneur en HA dans le processus de fermentation.
- Précipitation avec du chlorure de cétylpyridinium
La précipitation avec le chlorure de cétylpyridinium (CPC) est une méthode analytique traditionnelle, suivie d'une mesure spectrophotométrique à 540 nm. Elle présente toutefois des limites, telles que l'interférence d'autres polysaccharides et une faible précision.
Pour surmonter ces limites de la CPC, plusieurs méthodes d'analyse ont été mises au point ces dernières années. L'une de ces méthodes est la chromatographie liquide à haute performance (CLHP). La CLHP implique la séparation des molécules d'AH en fonction de leur poids moléculaire, suivie d'une détection à l'aide d'un détecteur UV. La CLHP a été largement utilisée en raison de sa grande sensibilité, de sa précision et de sa sélectivité. Vous pouvez utiliser la CLHP pour analyser à la fois le poids moléculaire et la teneur en HA dans le bouillon de fermentation.
L'électrophorèse capillaire (EC) est une autre méthode qui a récemment attiré l'attention. L'EC est une technique analytique à haute résolution qui sépare les molécules d'AH en fonction de leur rapport charge/taille. Elle permet d'analyser à la fois le poids moléculaire et le contenu de l'AH dans le bouillon de fermentation avec une résolution élevée, une faible consommation d'échantillons et un temps d'analyse court.
- Spectroscopie infrarouge
Ces dernières années, des efforts ont été faits pour développer de nouvelles méthodes d'analyse permettant de surmonter les limites des méthodes existantes. Par exemple, une nouvelle méthode basée sur la spectroscopie infrarouge (IR) a été développée. Cette méthode implique la mesure directe des spectres d'absorption des molécules d'AH, et les résultats sont comparés à une courbe d'étalonnage pour déterminer la teneur en AH. Cette méthode présente des avantages tels qu'une grande sensibilité, un faible coût et une préparation simple de l'échantillon.
- Autres méthodes
D'autres méthodes ont également été créées. Par exemple, vous pouvez utiliser la spectrométrie de masse (MS) pour analyser le poids moléculaire et la teneur en HA en détectant les ions produits par les molécules d'HA. La chromatographie par perméation de gel (GPC) peut également être appliquée pour séparer les molécules d'AH en fonction de leur poids moléculaire, ce qui est suivi d'une mesure spectrophotométrique à 205 nm.
Le tableau 1 présente les points forts et les points faibles de ces méthodes. Vous pouvez le consulter pour plus d'informations.
Tableau 1. Comparaison des différentes méthodes d'analyse des teneurs en HA
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Processus |
Détection |
Avantages/ |
Inconvénients |
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Précipitation avec du chlorure de cétylpyridinium |
Précipitation avec du chlorure de cétylpyridinium ; |
Par mesure spectrophotométrique à 540 nm ; |
Facile à réaliser ; nécessite peu de réactifs et d'équipement ; |
Interférence avec d'autres polysaccharides ; Faible précision ; |
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Chromatographie liquide à haute performance |
Séparation des molécules d'AH en fonction de leur poids moléculaire ; |
Utilisation d'un détecteur UV ; |
Sensibilité élevée, sensibilité, précision et sélectivité élevées ; |
Nécessite un équipement coûteux et du personnel qualifié ; Prend beaucoup de temps ; |
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Electrophorèse capillaire |
Séparation des molécules d'HA en fonction de leur rapport charge/taille ; |
Utilisation d'un détecteur UV et d'une optique. |
Haute résolution ; Faible consommation d'échantillons ; Temps d'analyse court ; |
Nécessite un équipement et une expertise spécialisés ; Sensible à la contamination des électrodes ; |
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Spectroscopie infrarouge |
Mesure directe des spectres d'absorption des molécules d'AH ; |
Utilisation d'un spectromètre IR. |
Sensibilité élevée ; Faible coût ; Préparation simple de l'échantillon ; |
Moins précis ; Certaines impuretés ou contaminants peuvent interférer avec la mesure. |
Conclusion
En un mot, l'analyse de la teneur en AH dans le bouillon de fermentation est d'une grande importance pour la production d'AH. Diverses méthodes analytiques ont été développées, chacune ayant ses limites et ses avantages. Le choix de la méthode dépend de facteurs tels que la matrice de l'échantillon, la sensibilité et la précision requises, ainsi que l'équipement et les ressources disponibles. Le développement de nouvelles méthodes analytiques est essentiel pour améliorer la précision, la sensibilité et la rentabilité de l'analyse de la teneur en HA dans le bouillon de fermentation.
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Référence :
[1] Wang, Yan & Cai, Li-Quan & Nugraha, Bramasta & Gao, Yi & Leo, Hwa. (2013). Solutions actuelles d'hydrogel pour la réparation et la régénération des tissus complexes. Current medicinal chemistry. 21. 10.2174/0929867321666131212151855.
[2] Czaplicki, Sylwester. (2013). Chromatographie dans l'analyse de la bioactivité des composés. 10.5772/55620.
