Bioraffinerie des larves d'insectes de mouche soldat noire : des « bio-usines » pour la conversion des biodéchets en substances d’intérêt pour l’alimentation animale

Biorefinery of Black soldier fly larvae : "Bio-factories" for the conversion of bio-waste into substances of interest for animal feed

• Auteur / Autrice : Harish Karthikeyan Ravi
• Direction : Maryline Abert Vian, Farid Chemat
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie
• Date : Soutenance le 24/06/2021
• Etablissement(s) : Avignon
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale 536 « Sciences et agrosciences » (Avignon)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Sécurité et Qualité des Produits d'Origine Végétale (Avignon ; 1967-....)
• Jury : Président / Présidente : Gérald Culioli
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Hervé Cottet, Alexander Mathys
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Petras Rimantas Venskutonis, Hervé Cottet

Mots clés

Mots clés contrôlés

Biotechnologie

Affinage

Déchets -- Valorisation

Stratiomyidae

Protéines -- Fractionnement

Solvants éco-compatibles

Mots clés libres

Solvant alternatif

Fractionnement

Bioraffinerie

Mouche soldat noire

Alternative solvent

Devitalization techniques

Wet fractionation

BSFL ingredients

Résumé

Face aux préoccupations croissantes concernant la déforestation liée à la production d’alimentation animale et son impact sur le changement climatique, le secteur des protéines alternatives s'est positionné comme acteur du développement durable. La bioconversion à base d'insectes, en particulier les larves de la mouche soldat noire (BSFL), en tant que mini-usines de recyclage dessous-produits et déchets de l’industrie agroalimentaire et agricole en produits de l’alimentation animale. La première partie de ce manuscrit présente une étude bibliographique sur la valorisation des déchets industriels, agricoles et alimentaires par les larves d’insectes dans une approche de bioraffinerie par entomoconversion. LA seconde partie de la thèse est dédiée à la recherche de solvants alternatifs, de procédés innovants et de procédures de bioraffinerie originales pour l’extraction des divers métabolites (lipides, protéines et chitine) à partie des larves de la mouche soldat noir. Pour la recherche de solvants alternatifs, le solvant biosourcé 2-méthyloxolane s'est révélé supérieur au solvant pétrochimique « hexane » pour la délipidation des larves (BSFL) sans impact négatif sur la farine protéique. Pour la partie de recherche de la technique optimale de dévitalisation pour l'euthanasie de BSFL, nous avons remarqué que la congélation induit une lipolyse dans la fraction lipidique ainsi qu’un brunissement des protéines. Pour la recherche d’une voie optimale de fractionnement par bioraffinerie, la voie humide a permis d’obtenir cinq fractions différentes. Ce processus écoresponsable utilisant moins d’énergie pourrait potentiellement remplacer les méthodes de traitement à sec des BSFL à l'échelle industrielle.

With growing concerns about the sustainability of animal agriculture, commodity drive deforestation for the production of animal feed, and mitigation of adverse climate changes, the alternative protein sector has positioned itself as a potential resource tool that can be exploited to avert the impending challenges. Insect-based bioconversion, particularly Black soldier fly larvae (BSFL) as a sustainable waste management agent, nutrition upcycling tool, and alternative feed ingredient, has garnered significant attention. The first part of this manuscript divulges state-of-theart literature review on the current standings of BSFL as a biomaterial for feed and other applications. The objectives of the research work were to find an alternative solvent to replace hexane (solvent of petroleum origin) for delipidification of the BSFL biomass, to identify a feasible devitalization technique for the euthanization of BSFL, to investigate a wet mode biorefineryfractionation scheme for the obtention of functional BSFL ingredients. The bio-based solvent 2-methyloxolane displayed superiority over hexane in defatting and did not have any adverse impact on the protein meal. The physicochemical changes in BSFL devitalized by different techniques were monitored. Freezing as a killing method induced lipolysis in the lipid fraction, and browning of proteins was observed. Scalding, blanching and subcritical microwave conditions were found to be suitable techniques. Wet mode fractionation of live BSFL yielded five different fractions with unique biochemical composition. This sustainable process could potentially replace dry processing methods of BSFL on an industrial scale