Etude de l'encapsulation de rhizobactéries pour la biofertilisation du blé

Study of the encapsulation of rhizobacterias for the biofertilization of wheat

• Auteur / Autrice : Mauricio Ivan Schoebitz Cid
• Direction : Denis Poncelet, Hélène Simonin, Patrick Giraudeau
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences de l'ingénieur, Génie des procédés
• Date : Soutenance en 2010
• Etablissement(s) : Nantes
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences pour l'ingénieur, Géosciences, Architecture (Nantes)
• Partenaire(s) de recherche : Autre partenaire : Université de Nantes. Faculté des sciences et des techniques

Mots clés

Mots clés contrôlés

Amidon de blé

Azospirillum

Rhizobactéries

Mots clés libres

Alginate

Encapsulation

Taux de survie

Raoultella

Résumé

La biofertilisation des sols est une des voies potentielles pour réduire les intrants chimiques dans l’agriculture. Cette étude a pour objectif d’optimiser la survie des rhizobactéries par encapsulation. Les capsules ont été produites par dripping d’une matrice alginate-amidon dans une solution de chlorure de calcium. La protection des rhizobactéries a été optimisée en jouant sur la phase de croissance, la formulation de la matrice et la nature du calcium. La phase la plus critique est le séchage des billes avec une perte de la viabilité des cellules pouvant aller jusqu'à trois logs. Les paramètres cités ci-dessous mais aussi le choix adéquat du procédé de séchage permet toutefois de réduire les pertes de viabilité. Le taux de survie maximale a été obtenu par R. Terrigena cultivée dans le milieu de culture YEP supplémenté avec du tréhalose et le gluconate de calcium comme agent gélifiant. Dans le cas d’A. Brasilense, nous avons obtenu la survie maximale lorsqu’elle était cultivée dans le milieu de culture YEP supplémenté avec du tréhalose et le chlorure de calcium comme agent gélifiant. De plus, nous avons obtenu 85% de taux de survie d’A. Brasilense dans les capsules après un an de stockage. Nos travaux ont également montré que les capsules formulées à base d’alginate-amidon permettaient bien une libération progressive des bactéries dans l’eau et dans le sol. Une étude d’inoculation en champs a montré une efficacité de l’ensemencement par capsule identique à celle de l’inoculation par un inoculum liquide. Ce travail a permis de mettre au point des capsules dont la concentration en cellules était augmentée d’un facteur 10 voir plus par rapport aux travaux précédents. Toutefois, nous montrons que les conditions optimales d’encapsulation sont très dépendantes des bactéries mises en oeuvre. C’est pourquoi les recherches doivent être poursuivies pour permettre une amélioration largement significative du rendement de production de cultures de blé.

The biofertilization of soils is a potential approach to reduce the chemichals fertilizers in agriculture. The aim in this study was to optimize the rhizobacteria survival by encapsulation in alginate-starch beads. Immobilized cells were produced by dripping an alginate-starch solution mixed with rhizobacteria were dropped into a calcium solution. Beads were formed by testing different factors such as cell growth-medium, bacteria growth phase, formulation of the encapsulation matrix and nature of calcium. The critical point of the encapsulation process is the drying of beads, three logs in cell viability were observed. The parameters listed below as well as the adequate choice of the drying process, allows to reduce the loss of viability. Maximum cell recovery was obtained for R. Terrigena grown in YEP medium supplemented with trehalose and with calcium gluconate as gelling agent. In the case of A. Brasilense maximum. Cell recovery was obtained grown in YEP medium supplemented with trehalose and with calcium chloride. Furthermore, dried beads containing A. Brasilense presented 85% of living cells after one year of storage. Our work also showed that the capsules formulated with alginate-starch allowed a progressive diffusion of bacteria in water and soil conditions. A field study of bacteria showed a success capsule inoculation identical to that a liquid inoculations. This work can help to develop capsules with a concentration of cells increased by a factor of 10 compared to previous work. However, we also showed that the optimum conditions for encapsulation are dependent of bacteria strains. Therefore, research should be pursued to enable a highly significant improvement to production yield of wheat crop.