milieux de culture de plusieurs souches fongiques milieux de culture de plusieurs souches fongiques milieux de culture de plusieurs souches fongiques
La composition chimique du milieu de culture constitue un des paramètres les plus importants dans un processus de fermentation. En effet, la composition des milieux de culture utilisés est très variable selon les microorganismes et la nature de l’enzyme à produire. Les milieux de base contiennent essentiellement une source d’azote, une solution d’oligoéléments et une source de carbone qui est choisie selon l’enzyme à induire (Amouri, 2003). En général, la source de carbone peut être un substrat purifié comme le xylane pour la production d’activité xylanase ou la cellulose pour la production d’activité cellulasique. Ces substrats sont souvent chers et peu disponibles. La substitution de ces sources de carbone par des substrats bruts comme le son de blé constitue une alternative intéressante d’un point de vue économique. Cela permet également de trouver une voie de valorisation de la biomasse lignocellulosique comme inducteur de production d’enzyme par des microorganismes.
Dans cette optique, et dans le but d’étudier la capacité de la bagasse de canne à sucre à être utilisée comme source de carbone en milieu de culture des microorganismes en particulier de certaines souches fongiques pour la production d’enzymes xylanolytique et/ou cellulasique nous avons comparé le potentiel inducteur (d’activité enzymatique) de la bagasse avec des substrats purifiés (comme le xylane de bouleau ou la cellulose Avicel) et des substrats bruts tels que le son de blé qui est très utilisé et qui a été le substrat de choix dans de nombreuses études pour la production de cellulases et de xylanases par les champignons.
La mise en place d’une unité intégrée à l’usine pour la production des enzymes permet de réduire le coût des préparations enzymatiques et disposer de jus enzymatiques à activités ciblées.
De plus, induire la production d’activité enzymatiques par des souches cultivées sur la bagasse elle même pourrait permettre l’expression d’enzymes mieux adaptées à sa transformation.
Dans un premier temps nous avons utilisé la bagasse, le son de blé et le xylane de bouleau comme ingrédients dans les milieux de culture des deux souches étudiées à une concentration de 2%. Les cinétiques de production d’activités β-glucosidase, xylanase et cellulases sont reportées respectivement dans les figures III.3, III.4 et III.5.
88 Figure III.3.
Figure III.3.Figure III.3.
Figure III.3. Effet de la source de carbone sur la cinétique de production des activités pNPGase (exprimées en UI/ml) par les souches AX4 et RutC30
Figure III.4.
Figure III.4.Figure III.4.
Figure III.4. Effet de la source de carbone sur la cinétique de production des activités xylanase (exprimées en UI/ml) par les souches AX4 et RutC30
Figure III.5.
Figure III.5.Figure III.5.
Figure III.5. Effet de la source de carbone sur la cinétique de production des activités CMCase (exprimées en UI/ml) par les souches AX4 et RutC30
Activité UI/ml Activité UI/ml
89 Les cinétiques de prodution enzymatique obtenues montrent que quelque soit la souche étudiée, l’utilisation de la bagasse de canne à sucre comme source de carbone en milieu de culture permet d’atteindre des niveaux de productions de β-glucosidase comparable à ceux obtenus en présence de xylane et plus élevés que ceux obtenus avec le son de blé.
La figure III.4 montre que l’utilisation de la bagasse permet d’induire la production d’activités xylanases avec des niveaux variables selon la souche utilisée. La production d’activité xylanase par la souche AX4 cultivée en présence de bagasse (22 UI/ml) est comparable à celle induite par le son de blé (25 UI/ml) et légèrement inférieure à celle obtenue en présence de xylane (28 UI/ml).
Quant aux activités cellulasiques, la figure III.5 montre des niveaux de productions supérieurs par la souche RutC30 comparée à la souche AX4 qui est dépourvue d’activités cellulases quelle que soit la source de carbone utilisée. Les valeurs négatives sur la figure III.5 sont considérées commes nulles et peuvent être expliquées par des valeurs trop faibles en activités pf et CMCases. Ces résultats s’expliquent par le fait que la souche RutC30 est un mutant qui surproduit les cellulases alors que la souche AX4 est sauvage et qui ne produit que des xylanases, elle semble être dépourvue d’activité cellulases (pf et CMCases).
Par ailleurs, le suivi du pH en fonction du temps de culture des deux souches présenté dans la figure III.6 montre une certaine stabilité entre 6 et 7 pour AX4 et 6 et 8 pour RutC30.
Figure III.6 Figure III.6Figure III.6
Figure III.6. Variation du pH des milieux de culture des deux souches AX4 et RutC30 cultivées en présence de plusieurs sources de carbone (bagasse de canne à sucre, son de blé (SB) et xylane de bouleau).
Activité UI/ml
90 Ces résultats montrent bien la capacité de la bagasse de canne à sucre à être utilisée comme source de carbone pour cultiver des souches fongiques et de substituer des substrats carbonés couramment utilisés. Le pouvoir inducteur d’activité enzymatique dépend fortement de la souche étudiée et aussi de plusieurs paramètres liés au procédé de fermentation (liquide ou solide) ainsi qu’aux propriétés physico-chimiques du substrat comme sa concentration ou même sa granulométrie. Dans ce qui suit, nous présentons les résultats de l’étude de l’utilisation de la bagasse de canne à sucre pour cultiver chacune des deux souches étudiées : AX4 et RutC30.