Bibliographie & annexes
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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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Conclusion
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3. Production de vanilline « naturelle » par des champignons filamenteux
La vanilline, qui est actuellement l’arôme à structure aromatique le plus utilisé dans l’industrie agroalimentaire, peut être produite par bioconversion d’acide férulique ou d’acide vanillique par des champignons filamenteux.
3.1 Obtention du précurseur naturel de la vanilline : l’acide férulique
L’acide férulique est un composé abondant des parois cellulaires végétales où il est généralement estérifié aux polysaccharides par l’intermédiaire d’oses tels que l’arabinose ou le galactose. On peut le trouver dans la fraction aromatique de coproduits agricoles peu coûteux et disponibles en grandes quantités. Deux coproduits agricoles issus de technologies déjà existantes, les sons de maïs (résidus de l’industrie de l’amidonnerie) et les pulpes de betterave (résidus de l’industrie sucrière) ont été choisis comme sources de précurseurs à structure aromatique en raison de leur faible coût, de leur disponibilité et de leur richesse en composés phénoliques (de 6 à 30 g/kg de matière sèche) constitués à plus de 90 % d’acide férulique.
La première phase du procédé consiste à fractionner les coproduits industriels dans le but de libérer l’acide férulique. Pour répondre aux directives européennes régissant l’appellation naturelle, ce fractionnement a été réalisé par voie enzymatique. Pour libérer l’acide férulique des polysaccharides pariétaux, des enzymes très variées sont nécessaires : enzymes coupant les liaisons existant entre les différents oses (xylanases, glucanases, arabinanases…), osidases (arabinofuranosidases, galactosidases) et férulate estérases. Des mélanges enzymatiques permettant de libérer l’acide férulique des parois végétales sont commercialisés. Toutefois, ces mélanges n’ont pas une activité férulate estérase suffisante et doivent être supplémentés en férulate estérases microbiennes. En outre, une fois l’acide férulique libéré, sa purification implique de nombreuses étapes longues et coûteuses. Une souche du deutéromycète Aspergillus niger, la souche I-1 472, cultivée en présence d’une source carbonée inductrice adéquate, s’est révélée capable de produire des enzymes à...
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Production de vanilline « naturelle » par 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).
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(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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