Thèse soutenue

Procédé de production de lipopeptide par Bacillus subtilis
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Auteur / Autrice : Sameh Fahim Faragallah Sheded
Direction : Philippe JacquesIordan Nikov
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Ingénierie des Fonctions Biologiques
Date : Soutenance le 21/09/2011
Etablissement(s) : Lille 1
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de la matière, du rayonnement et de l'environnement (Villeneuve d'Ascq, Nord)

Résumé

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L'influence des facteurs principe environnement dans le but d'optimiser la production des bioprocédés lipopeptide ont été testés en vue de son utilisation dans la conception nouvelle de bioréacteur à lit fluidisé inverse couplée à une section film de liquide dessus. La production de surfactine lipopeptides et fengycine a été réalisée par les cellules libres et immobilisées aérobie d'un nouveau dérivé spontanée Bacillus subtilis BBG21, qui est un mutant spontané de l'ATCC 21332 considérés comme de type sauvage. Les résultats ont été comparés à ceux obtenus avec la souche de type sauvage. Les principaux paramètres ont été testés: le taux de transfert d'oxygène, le pH et la température. Les souches ont été cultivées dans un milieu de Landy et Landy modifié de tampon MOPS avec 0,1 M. Influence du taux de transfert d'oxygène a été testé dans des flacons agités à l'aide de tailles de flacon différentes, le volume de remplissage, la fréquence d'agitation et de diamètre en secouant, la production de surfactine a montré une forte corrélation avec l'augmentation des taux de transfert d'oxygène, contrairement à la fengycine, tandis que le taux de transfert d'oxygène très diminué dû à l'acidification du milieu de culture grâce à l'absence de production de lipopeptides a été détecté. Trois régimes différents d’optimisation de la production de lipopeptides ont été observées avec un taux élevé, modéré et limité (OTR) et différents (Rsurf / feng). La meilleure productivité a été obtenue pour la culture à pH 7,0 initial. L'augmentation de la température a permis d'améliorer le rendement surfactine mais a réduit la production fengycine qui a été presque indétectable. Toutefois, l'optimisation de la production et le transfert d'oxygène de gaz-liquide et de mousse ont été étudiés dans un laboratoire dans le bioréacteur à lit inverse fluidisé de conception proposée avec une section film liquide dessus. L'oxygène coefficient de transfert volumétrique (kla) et l'activité mousse ont été déterminés à différentes conditions en utilisant le modèle et la fermentation réelle. Les niveaux de surfactant ont été examinés ci-dessous, et plus près de la concentration micellaire critique (CMC). Les valeurs des (kla) avec deux types de particules de différentes rugosité de surface ont été déterminées et pour une gamme de vitesses de liquide superficielle (Ul) de 0,01 à 0,05 m s-1, les vitesses des gaz (Ug) de 0,003 à 0,014 m s-1 et la surface tensions (σ) de 30 à 72 mN m-1. L'influence du support a été démontrée. Une forte réduction de ce paramètre a été observée dans le modèle et le réel et le media modèle quand la tension de surface a diminué de 72 à 30 mN m-1. Toutefois, la présence de surfactine et fengycine génère un moussage excessif qui impose des difficultés sur le rendement du bioréacteur qui était contrôlée par la conception proposée de nouveaux réacteurs. Les différentes gammes de vitesse spatiale du gaz minute, ainsi que l'état de non équilibre de régimes d'écoulements de fluides ont été étudiés. En utilisant l'approche de l'analyse de corrélation pour une dimension (kla) proposée et les coefficients calculés et expérimentaux sont en assez bon accord.