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Étude de production de protéases alcalines par Bacillus licheniformis en utilisant des boues d'épuration municipales comme substrat.

Drouin, Mathieu (2005). Étude de production de protéases alcalines par Bacillus licheniformis en utilisant des boues d'épuration municipales comme substrat. Mémoire. Québec, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, Maîtrise en sciences de l'eau, 142 p.

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Résumé

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Les protéases alcalines produites par Bacillus licheniformis comptent actuellement parmi les enzymes les plus utilisées au niveau industriel. Par contre, l'emploi des protéases et des autres enzymes est actuellement limité par leurs coûts de production élevés. Afin d'abaisser ces coûts de production, les producteurs d'enzymes et la communauté scientifique effectuent des recherches afin de trouver des substrats de production moins dispendieux et capable de supporter la production de protéases. À ce propos, les boues d'épuration sont un substrat prometteur. Des travaux antérieurs, effectués en erlenmeyer, ont démontré que les boues d'épuration municipales peuvent soutenir la croissance de Bacillus licheniformis et présentent un potentiel intéressant pour la production de protéases. L'intérêt d'employer des boues d'épuration est double puisque qu'il s'agit, dans un premier temps, de produire des protéases à des coûts moindres en utilisant un substrat économique qui stimule la production de protéases. En second lieu, il favorise la valorisation d'un sous-produit issu du traitement des eaux usées et dont l'élimination est coûteuse et problématique. Le but de ce travail consiste donc à accroître le rendement de production de protéases alcalines par Bacillus licheniformis, sous des conditions contrôlées de pH et d'oxygène dissous, en utilisant les boues d'épuration municipales comme substrat de fermentation. De nombreuses stratégies ont été utilisées dans ce travail et ont permis d'améliorer les performances du procédé. En premier lieu, une étude a été entreprise en erlenmeyer afin d'évaluer l'effet des caractéristiques de l'inoculum (physiologie, âge et volume) sur la croissance de Bacillus licheniformis lors de fermentations dans les boues d'épuration. Ces travaux ont permis de déterminer qu'un inoculum préparé en deux étapes, comprenant une étape de pré-culture en boue, permet d'obtenir un nombre maximum de cellules (2,73 x 109 UFC/mL) et de spores (3,77 x 107 UFC/mL) lors de la fermentation dans des boues contenant 25 g/L de matières en suspension (MES). Les expériences en bioréacteur ont démontré que des conditions contrôlées de pH et d'oxygène dissous permettent d'obtenir des comptes de cellules et de spores et des valeurs d'activité protéolytique plus élevées que des conditions non contrôlées (erlenmeyer). L'optimisation de la concentration des boues en MES a permit d'améliorer la croissance et l'activité protéolytique obtenue. Ainsi, un nombre maximum de cellules (8,57 x 109 UFC/mL) a été atteint dans des boues concentrées à 25 g/L de MES. L'activité protéolytique maximale (11,2 U.I./mL) a été obtenue dans les boues à 35 g/L de MES. En comparaison avec les résultats obtenus dans les boues, la fermentation en milieu synthétique a permis d'atteindre un nombre maximum de cellules inférieur (1,06 x 109 UFC/mL), mais une activité protéolytique maximale supérieure (12,5 U.I./mL). Finalement, un pré-traitement thermo-a1calin appliqué aux boues avant la fermentation a permis d'augmenter l'activité protéolytique respectivement de 20,2 % et de 27,2 % dans les boues à 25 g/L de MES (11,9 U.I./mL) et à 35 g/L de MES (14,3 U.I./mL). Les travaux réalisés au cours de cette étude démontrent donc le plein potentiel des boues d'épuration comme substrat pour la production de protéases.

Type de document: Mémoire
Directeur de mémoire/thèse: Tyagi, Rajeshwar Dayal
Informations complémentaires: Résumé avec symboles
Mots-clés libres: protéases alcalines ; Bacillus licheniformis; boues d'épuration; municipales; bioréacteur; inoculum
Centre: Centre Eau Terre Environnement
Date de dépôt: 21 nov. 2012 21:07
Dernière modification: 17 nov. 2015 19:21
URI: http://espace.inrs.ca/id/eprint/404

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