Valorisation par voie microbiologique d’un coproduit de l’industrie réunionnaise de la canne à sucre : la vinasse de distillerie

Microbiological valorization of a Reunion Island sugarcane industry by-product : The stillage

• Auteur / Autrice : Marie Watson
• Direction : Thomas Petit, Laurent Dufossé
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biotechnologies industrielles, Spécialité : Microbiologie
• Date : Soutenance le 02/06/2012
• Etablissement(s) : La Réunion
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences, Technologies et Santé (Saint-Denis, La Réunion)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de Chimie des Substances Naturelles et des Sciences des Aliments (Saint-Denis, Réunion)
• Jury : Président / Présidente : Jacqueline Marchetti-Smadja
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Guillermina Hernandez-Raquet, William Hoareau
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Jean-Marie François, Marson Raherimandimby

Mots clés

Mots clés contrôlés

Acide aconitique

Acides organiques

Biotechnologie appliquée à l'environnement

Distillerie -- Sous-produits

Biomasse -- Conversion

Aspergillus niger

Mots clés libres

Champignons filamenteux

Vinasse

Aspergillus sp.

Aspergillus niger

Acides organiques

Acide aconitique

Criblage

Bioraffinerie

Filamentous fungi

Stillage

Aspergillus sp.

Aspergillus niger

Organic acids

Aconitic acid

Screening

Biorefinery

Résumé

Afin de valoriser les co-produits de l’industrie du sucre et de contribuer à l’approche d’une bioraffinerie, le projet V2ARUN s’articule autour d’un acide organique majoritaire de la canne à sucre : l’acide aconitique. Ces travaux de recherche visent donc à produire de l’acide aconitique et/ou à convertir d’autres acides organiques dans la vinasse par voie biologique en combinant la bioremédiation et la bioconversion. L’évolution de la croissance des champignons filamenteux dans la vinasse a montré que les souches notamment celles de la famille Aspergillus se développent très bien (30 g.L-1 de biomasse) et entraînent des taux d’abattement de DCO de l’ordre de 50 %. Cependant, la composition complexe de la vinasse, en particulier celle des polyphénols, ne permet pas à toutes les souches de champignons de croître. Pour cette raison, le criblage de souches pouvant valoriser la vinasse s’est étendu à la culture des champignons en deux temps : les champignons ont d’abord été cultivés dans un milieu malt et la biomasse a ensuite été transférée dans la vinasse. Ce procédé favorise le développement d’un plus grand nombre de microorganismes dans la vinasse et permet d’améliorer la qualité physico-chimique de la vinasse par rapport à celle obtenue après des cultures en mode batch classique. Enfin, une analyse des moûts de fermentations a été menée pour étudier l’évolution des acides organiques, et tout particulièrement celui de l’acide aconitique. Les résultats obtenus tendent à démontrer qu’aucune production d’acide organique n’est obtenue par cette méthode et que les champignons consomment ces acides organiques pour se développer. Même si cette technique ne permet pas de répondre aux exigences industrielles du projet V2ARUN, d’autres métabolites tels que des enzymes lignocellulosiques ont pu être identifiées et ont ainsi permis d’envisager de nouvelles applications.

To bring value to by-products from the sugar industry and to contribute to a bio-refinery approach, the V2ARUN project revolves around the aconitic acid, which is the major organic acid in sugarcane. This thesis aims to produce aconitic acid and/or to convert other organic acids present in the stillage through biological ways in order to combine bioremediation and bioconversion. The evolution of the growth of filamentous fungi in stillage has shown that particular strains of the Aspergillus family grow very well (30 gL-1 of biomass) leading to a reduction rate of COD around 50%. However, the complex composition of the stillage, especially in polyphenols, prevents some strains of fungi to grow. For this reason, the screening of strains that can enhance the vinasse has been extended to a two step fungal culture: a preliminary culture in a malt medium followed by the transfer of the biomass produced in the stillage. This process promotes the development of more micro-organisms in stillage and allows to increase the physico-chemical quality of the stillage that which obtained in conventional batch cultivation. Thereafter, the fermented musts obtained are analysed for the purpose of studying the evolution of organic acids and especially the aconitic acid. The results indicate that micro-organisms consume organic acids to grow and no organic acid is produced by this method. Even though, this technique does not respond to the industrial requirements of the V2ARUN project, other metabolites such as lignocellulosic enzymes have been identified and have thus allowed to consider new applications.