Bibliographie & annexes
Présentation
English
Auteur(s)
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Anne LOMASCOLO : Ingénieur de l’École nationale supérieure d’agronomie de Montpellier - Maître de conférences à l’université de Provence de Marseille
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Laurence LESAGE-MEESSEN : Chargée de recherche, responsable de l’équipe ingénierie fongique
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Marcel ASTHER : Directeur de recherche - - Chercheurs à l’unité INRA de biotechnologie des champignons filamenteux de l’IFR 86 de biotechnologie agro-industrielle de Marseille
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Lire l’articleINTRODUCTION
Depuis longtemps, de nombreux micro-organismes, bactéries, levures ou champignons filamenteux, sont connus pour produire des odeurs particulières, agréables ou désagréables, lorsqu’ils sont mis en culture.
L’existence de qualificatifs d’espèces tels que « suaveolens », « fragrans » ou « putrefaciens » illustre bien ces propriétés odoriférantes. De ces observations est donc née l’idée de produire des arômes par voie biotechnologique qui représente une alternative prometteuse à la synthèse chimique et à l’extraction à partir de matières premières végétales, permettant ainsi d’obtenir des molécules bénéficiant du label « naturel ».
Le principe d’obtention d’un arôme par voie microbienne est le suivant : après avoir été cultivés sur un milieu nutritif sucré, les micro-organismes sont capables de synthétiser l’arôme « de novo » ou par biotransformation d’un substrat (contenant des précurseurs de l’arôme) ajouté dans le milieu de culture. Ensuite, les molécules odorantes sont récupérées par distillation ou extraction à l’aide d’un solvant.
Parmi les micro-organismes, les champignons filamenteux, et notamment les champignons de la pourriture blanche du bois (les seuls organismes à pouvoir dégrader complètement la lignine), sont capables de synthétiser un large spectre d’arômes très proches de ceux présents chez les plantes et très variés : arômes aliphatiques (alcools, aldéhydes, cétones), à noyau benzénique (tels que la vanilline ou le benzaldéhyde) ou terpénoïdes (tels que le linalol ou le citronellol).
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Production de vanilline « naturelle » par des champignons filamenteux
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2. Potentialités des champignons filamenteux
Les champignons filamenteux, notamment les basidiomycètes de la pourriture blanche du bois, constituent un groupe stratégique pour la production de molécules odorantes d’intérêt industriel. Ces champignons, qui se développent sur du bois mort, ont la capacité de dégrader totalement la lignine qui est un polymère de composés à structure aromatique dérivés de l’acide cinnamique. Mis en culture dans un milieu simple ou en présence d’un précurseur spécifique, ils sont capables de synthétiser (de novo ou par bioconversion) un large spectre d’arômes très proches de ceux présents chez les plantes. Cette propriété est illustrée ici pour les composés à structure aromatique appartenant aux groupes de type benzoate, cinnamate, phénylacétate et butanone (tableaux 2, 3 et 4). Les genres Agaricus, Bjerkandera, Ischnoderma, Pycnoporus, Lentinus, Phellinus et Trametes possèdent un potentiel important pour la production de ce type d’arômes.
de novo veut dire que le micro-organisme est capable de synthétiser des arômes à partir, simplement, des éléments nutritifs du milieu, sans ajout de précurseurs tels que la phénylalanine, l’acide férulique… (dans ce dernier cas, on parle alors de bioconversion du précurseur).
2.1 Arômes de type benzoate
Parmi les composés de type benzoate, la vanilline (ou 3-méthoxy-4-hydroxybenzaldéhyde) et le benzaldéhyde sont les arômes les plus largement utilisés dans les industries agroalimentaires et cosmétiques. Leurs consommations mondiales sont estimées à 12 000 et 7 000 tonnes par an, respectivement, et la majeure partie de la production est assurée par les molécules chimiques dont le prix reste très bas (17 €/kg pour la vanilline et 3 €/kg pour le benzaldéhyde) par rapport aux molécules naturelles des extraits végétaux (environ 4 440 €/kg pour la vanilline et 300 €/kg pour le benzaldéhyde). Parmi les basidiomycètes, l’espèce Pycnoporus cinnabarinus se distingue par sa capacité à synthétiser indifféremment de la vanilline ou du benzaldéhyde selon le précurseur choisi (acides férulique ou vanillique et L-phénylalanine...
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Potentialités des champignons filamenteux
BIBLIOGRAPHIE
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(1) - Arômes, une industrie en pleine restructuration - . Arômes Ingrédients Additifs 17 p. 46-48 (1998).
-
(2) - ASTHER (M.), LOMASCOLO (A.), ASTHER (M.L.), MOUKHA (S.), LESAGE-MEESSEN (L.) - Metabolic pathways of biotransformation and biosynthesis of aromatic compounds for the flavour industry by the basidiomycete Pycnoporus cinnabarinus - . Micologia Neotropical Aplicada 11 p. 69-76 (1998).
-
(3) - KEMPLER (G.M.) - Production of flavor compounds by microorganisms - . Advances in Applied Microbiology 29 p. 29-51 (1983).
-
(4) - WELSH (F.W.), MURRAY (W.D.), WILLIAMS (R.E.) - Microbiological and enzymatic production of flavor and fragrance chemicals - . Critical Reviews in Biotechnology 9 p. 105-169 (1989).
-
(5) - JANSSENS (L.), DE POOTER (H.L.), SCHAMP (N.M.), VANDAMME (E.J.) - Production of flavours by microorganisms - . Process biochemistry 27 p. 195-215 (1992).
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(6)...
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - ABRAHAM (B.G.), BERGER (R.G.) - Higher fungi for generating aroma components through novel biotechnologies - . Journal of Agricultural and Food Chemistry 42 p. 2344-2348 (1994).
-
(2) - ASTHER (M.), LESAGE-MEESSEN (L.), STENTELAIRE (C.), THIBAULT (J.-F.) - Des champignons à la vanille - . Biofutur 178 p. 32-34 (1998).
-
(3) - BARRACLOUGH (A.), CHEETHAM (P.S.J.), WESCOTT (R.J.) - Production of vanillin - . International Patent WO 94/13 614 (1994).
-
(4) - BENGTSON (G.), BÖDDEKER (K.W.) - Extraction of bioproducts with homogeneous membranes - . Bioflavour 95 p. 14-17 (févr. 1995).
-
(5) - BRUNERIE (P.) - Procédé d’obtention d’arôme natural de vanilline par traitement enzymatique des gousses de vanille vertes - . French patent 9110873A1 (1991).
-
(6) - CHEETHAM (P.S.J.) - The use of biotransformations...
ANNEXES
1 Compléments d’informations sur la production de vanilline
Deux brevets concernant la production de vanilline non pas par des champignons filamenteux mais par des bactéries mentionnent des taux supérieurs à 10 g · L−1. Dans les deux cas, le substrat de la bioconversion est l’acide férulique de synthèse chimique : − brevet de la société Givaudan-Roure : MUHEIM (A.), MÜLLER (B.), MÜNCH (T.) et WETLI (M.). Process for the production of vanillin. European Patent EP 0885968/A1. La souche Streptomyces setonii ATCC 39116 peut produire jusqu’à 13,9 g · L−1 de vanilline à partir d’environ 20 g · L−1 d’acide férulique en 42 h, en fermenteur de 10 litres (1998) ;
− brevet de la société Haarman & Reimer : RABENHORST (J.) et HOPP (R.). Procédé de fabrication de vanilline et micro-organismes appropriés à ce procédé. European Patent EP 0761817A2. La souche Pseudonocardia amyco-latopsis DSM 9992 peut produire jusqu’à 11,5 g · L−1 de vanilline à partir d’environ 20 g · L−1 d’acide férulique en 72 h, en fermenteur de 5 litres. Dans ce procédé, la nature des souches utilisées (sauvages ou génétiquement modifiées) n’est pas toujours parfaitement claire (1997).
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