Bibliographie & annexes
Présentation
RÉSUMÉ
La fermentation en milieu solide (FMS) se doit d'être différenciée de la fermentation solide qui se produit en milieu naturel. LA FMS englobe un ensemble de procédés mis au point en laboratoire et permettant l'élaboration de produits variés, comme le pain ou encore le fromage. Ce procédé connaît un regain d'intérêt en Occident grâce aux progrès faits dans les équipements pilotes et industriels, et face à la situation économique et écologique mondiale qui pousse à explorer de nouvelles voies de production. Les régulations et équipements nécessaires à la fermentation en milieu solide sont étudiés, tout comme les productions issues de cette technique, qu'elles soient alimentaires ou non.
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Solid state fermentation (SSF) must be differentiated from the solid fermentation that occurs in nature. SSF encompasses a series of laboratory developed processes allowing the development of various products, such as bread or cheese. This process has a renewed interest in the West due to the advances made ??in pilot and industrial equipment, and in the face of the economic and ecological global drive to explore new methods of production. The regulations and equipment necessary for solid state fermentation are studied, as well as the products derived from this technology, whether foodstuffs or not.
Auteur(s)
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Francis DUCHIRON : Professeur URCA - UMR FARE 614 – INRA/URCA, Reims
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Estelle COPINET : Maître de conférence URCA - UMR FARE – 614 INRA/URCA, Reims
INTRODUCTION
La fermentation en milieu solide… Quel titre étrange pour tous ceux qui n'en sont pas familiers ! En Occident, le terme de « fermentation » est attaché à l'élaboration de produits alimentaires liquides comme la bière ou le vin et l'on oublie (alors bien vite) des produits comme le pain et le fromage qui sont, eux, issus d'une fermentation en milieu solide. En Extrême-Orient, les fermentations solides (comme la production de saké ou de tofu) sont très anciennes et permettent, depuis des siècles, la production d'un certain nombre de produits de base de l'alimentation de ces pays. Le saké dispose en sus d'un rôle culturel important, c'est la boisson des Dieux dans la religion shintoïste (majoritaire au Japon), et il est impensable pour eux d'en modifier le procédé de production ; comme il serait impensable dans les sociétés chrétiennes de modifier le procédé de fabrication du vin, le sang du Christ !
Dans les milieux naturels, les fermentations solides se produisent partout, dans les sols cultivés ou non, dans le compost ou l'ensilage. Mais le terme de « fermentation » n'est pas associé naturellement à ce qui se passe dans ces milieux. On réserve ce terme à des procédés plus élaborés mis au point en laboratoire et mis en œuvre dans des bioréacteurs. Les fermentations sont associées aux biotechnologies et sont essentiellement, dans nos industries, des procédés en milieu liquide.
Actuellement, les procédés en phase solide connaissent un regain d'intérêt en Occident, avec la valorisation des coproduits agricoles pour la production d'enzymes, de nourriture animale et depuis peu est envisagée pour la production de produits organiques.
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VERSIONS
- Version courante de juil. 2019 par Francis DUCHIRON, Estelle LEGIN-COPINET
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Micro-organismes utilisés en FMS4. Développement d'une fermentation en milieu solide
Le développement d'un bioprocédé de fermentation en milieu solide nécessite la prise en compte d'un certain nombre d'éléments importants. Cela implique d'abord le choix du micro-organisme, compatible avec la sélection du substrat, puis l'optimisation des paramètres physico-chimiques et biochimiques du procédé, enfin l'isolation et la purification du produit.
La matrice solide, employée pour la fermentation, ne doit pas contenir de composés inhibant la croissance et les activités microbiennes. Poreuse, elle doit être capable d'adsorber ou de contenir les produits nutritifs nécessaires aux micro-organismes (sources de carbone et d'azote et sels minéraux). La matrice solide peut être composée :
-
soit de matériaux organiques naturels, polymères amylacés ou lignocellulosiques servant à la fois de support solide et de substrat pour la culture microbienne. Ces matériaux sont issus de coproduits agricoles ou de l'agro-industrie (par exemple, les sons, les pailles, les pulpes, les drèches) ;
-
soit de matériaux minéraux (tels que les granulés d'argile, la perlite, la pouzzolane...) ;
-
soit de matériaux synthétiques de type mousse de polyuréthane.
Dans les deux derniers cas, les matériaux servent uniquement de supports de culture et doivent être imbibés de solutions nutritives pour assurer la croissance des micro-organismes.
Ces matériaux sont souvent utilisés pour la mise en place de modèles pour la compréhension des mécanismes de régulation de ces fermentations .
En ce qui concerne les matériaux organiques issus de coproduits de l'agriculture et des agro-industries, leurs substrats sont souvent des composés complexes et hétérogènes, il n'est pas toujours facile d'en extraire une molécule ou une protéine d'intérêt. Mais l'avantage est que le produit recherché est concentré dans le milieu et demande en général moins d'étapes de purification et peut être employé dans un autre développement industriel partiellement purifié. C'est le cas, par exemple, des cocktails d'enzymes qui sont utilisés dans les procédés amidonniers pour la production de sirops de glucose.
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Développement d'une fermentation en milieu solide
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - BRIJWANI (K.), OBEROI (H.S.), VADLANI (P.V.) - Production of a cellulolytic enzyme system in mixed-culture solid-state fermentation of soybean hulls supplemented with wheat bran. - Process biochemistry, 45, p. 120-128 (2010).
-
(2) - CHAHAL (D.S.) - Growth characteristics of micro-organisms in solid state fermentation for upgrading of protein values of lignocelluloses and cellulase production. - American Chemical Society Symposium Series, 207, p. 421-442 (1983).
-
(3) - CHÉREAU (D.) - Étude des potentialités microbiologiques de la fermentation en milieu solide des pulpes de betteraves par Trichoderma album. - Thèse de doctorat sous la direction de BELIN (J.M.) (1986).
-
(4) - COOKE (R.C.), WHIPPS (J.M.) - Ecophysiology of fungi. - Blackwell scientific, 337 p. (1993).
-
(5) - DE VRIJE (T.), ANTOINE (N.), BUITELAAR (R.M.), BRUCKNER (S.), DISSEVELT (M.), DURAND (A.), GERLAGH (M.), JONES (E.E.), LÜTH (P.), OOSTRA (J.), RAVENSBERG (W.J.), RENAUD (R.), RINZEMA (A.), WEBER (F.J.), WHIPPES (J.M.) - The fungal biocontrol agent Coniothyrium minitans : production by solid-state fermentation, application...
ANNEXES
Programme OSIRIS https://www.soufflet.com/fr
HAUT DE PAGE
Bioréacteur Plafractor de Biocon World Patent n WO 00/29544 (2000).
Takamine, J. Procédé de fabrication d'enzymes diastasiques. US Pat. 525820 et 525823 (1894).
HAUT DE PAGE3.1 Constructeurs – Fournisseurs – Distributeurs (liste non exhaustive)
Fujiwara (Japon) http://www.fujiwara-jp.com/
Biocon (Inde) http://www.biocon.com
Lyven (France) http://www.lyven.com
Soufflet (France) http://www.soufflet.com
Amano (Japon) http://www.amano-enzyme.co.jp
Infors (Suisse) http://www.infors-ht.com
Alltech (EU) http://www.alltech.com
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