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)
-
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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Productions de la FMS7. Équipements de la FMS
Il existe de nombreux équipements pour la FMS allant du simple pétrin de boulanger aux fermenteurs industriels destinés à la production de saké ou de sauce soja en Extrême-Orient dont les plus volumineux ont des capacités de 400 m3 de substrats par batch.
Ces nombreux équipements sont une nécessité, car les milieux de cultures des fermentations en milieux solides sont des milieux hétérogènes aux propriétés physiques différentes, qui ne permettent pas d'adapter les mêmes procédés et les mêmes réacteurs pour la production. L'innovation et les améliorations techniques ont permis les progrès faits avec les différents modèles appliquant la technique des plateaux ou la technique en couche profonde.
7.1 Équipements de laboratoire
Les principaux équipements employés en laboratoire sont la boîte de Pétri, dans laquelle on coule un milieu gélosé, et le plus utilisé, la fiole d'Erlenmeyer à col large, pour faciliter l'aération (figure 3). Ce simple matériel dans lequel il n'y a ni aération forcée, ni agitation du milieu et avec une simple incubation à la température voulue permet de réaliser de nombreux essais, pour les premières étapes de développement du procédé.
Peu de systèmes de fermenteur en milieu solide ont été développés pour les essais de laboratoire. Des laboratoires de recherche comme l'équipe ORSTOM de Montpellier (depuis les années 1975) puis l'équipe INRA de Dijon (quelques années plus tard) ont cependant travaillé sur des réacteurs colonnes (figure 4) qu'ils ont améliorés au fur et à mesure avec :
-
la régulation de la température par incubation dans un bain d'eau puis chauffage intégré au système ;
-
le passage de l'air saturé en eau de bas en haut dans le réacteur colonne ;
-
l'analyse de la respiration des micro-organismes en reliant le réacteur colonne à une chromatographie gazeuse ;
-
l'installation de sondes de température et d'humidité relative ;
-
l'installation d'un couvercle chauffant sur un modèle de réacteur colonne de volume plus important (1 L) ;
-
le contrôle par ordinateur des modèles les plus récents et la régulation...
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Équipements de la FMS
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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