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Auteur(s)
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Jean-Luc SIMON : Directeur des RecherchesRhône-Poulenc Chimie, usine de Melle
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Lire l’articleINTRODUCTION
La lysine est un acide aminé : l’acide 2,6-diaminohexanoïque, dont la formule brute est C6H14O2N2 . Elle possède donc deux fonctions amine.
La lysine, sous sa forme isomérique lévogyre exclusivement, est, pour l’homme et de nombreux animaux, un acide aminé essentiel qu’ils ne sont pas capables de synthétiser. Par ailleurs, les céréales sont, pour la plupart, pauvres en lysine. Il est donc nécessaire de renforcer la ration alimentaire des animaux monogastriques (porcs, poulets) par de la lysine. En ce qui concerne les bovins, l’utilisation de la lysine est limitée par la dégradation de celle-ci dans le rumen (ou panse). Pour permettre la libération de la lysine dans l’intestin, la mise au point de systèmes d’enrobage protecteurs s’avère nécessaire.
Après l’abandon des procédés d’extraction de la lysine à partir des protéines et des procédés enzymatiques, les deux sources de lysine sont aujourd’hui les tourteaux de soja et la fermentation. Le cours de la matière première agricole, lié à celui du dollar, oriente le plus souvent le choix entre les deux sources de lysine.
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Performances du procédé de fermentation3. Conditions industrielles de fermentation
Les réacteurs de production (appelés fermenteurs) sont habituellement très volumineux (100 à 400 m3) pour minimiser les temps morts, les frais fixes et les coûts proportionnels unitaires de préparation des milieux de culture.
La souche est conservée dans un état métabolique latent sous forme lyophilisée ou congelée dans des vapeurs d’azote liquide (– 170 oC). Le protocole de stockage des souches doit être rigoureux afin d’éviter la contamination par les germes ambiants (présents dans l’air, l’eau, les matières premières...), la perte des propriétés spécifiques de la souche (évolution génétique de la population) et la perte trop importante de viabilité. Pour assurer un taux volumique d’ensemencement du fermenteur important (au moins 5 %) afin de maximiser la productivité et de minimiser la contamination par d’autres souches, des étapes de croissance successives de la corynébactérie dans des réacteurs de tailles croissantes (allant de l’erlen jusqu’aux fermenteurs de plusieurs dizaines de mètres cubes) sont nécessaires. Ces étapes, dites inoculum, s’effectuent en temps masqué et n’entrent donc pas dans le calcul de la productivité. La concentration finale en biomasse à chaque étape est d’environ 109 à 1010 cellules/cm3. Ainsi, entre un tube congelé de 1 cm3 et le moût de production final dans un réacteur de 100 m3, on aura 26 générations de croissance du micro-organisme. En effet, la croissance est asexuée, elle se fait par division cellulaire. L’évolution de la population bactérienne obéit donc à une progression géométrique d’ordre 2.
Les conditions d’inoculum sont souvent sensiblement différentes de celles de production.
Les conditions assurant la stérilité doivent être maintenues tout au long du procédé :
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nettoyages et stérilisations à la vapeur des réacteurs et de leurs périphériques ;
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stérilisation à la vapeur des matières premières en continu ou discontinu, en évitant la destruction des constituants et les réactions chimiques entre eux ;
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filtration de l’air ;
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maintien d’un flux de vapeur stérilisante sur toutes les entrées ;
-
etc.
Le milieu de culture est constitué...
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