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Optimisation de la production de ligninases avec le champignon basidiomycete phanerochaete chrysosporium (ATCC-24725)

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Laplante, Serge (1994). Optimisation de la production de ligninases avec le champignon basidiomycete phanerochaete chrysosporium (ATCC-24725) Mémoire. Québec, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, Maîtrise en microbiologie appliquée, 246 p.

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Résumé

Une grande demande en ligninases est envisagée dans un futur rapproché, non seulement pour délignifier les lignocelluloses utilisées comme matières premières pour la production de bio-combustibles, la pâte de papier, ou pour accroître la digestibilité des moulées animales, mais aussi pour leurs utilisations dans le bioblanchiment des pâtes de papiers, la détoxification des effluents d'usines papetières, et autres polluants récalcitrants environnementaux, et aussi pour la biotransformation de la lignine en produits chimiques à haute valeur. Cependant, le problème actuel est de produire suffisamment de ligninases à un coût abordable pour de telles applications industrielles.

Une des solutions à ce problème est l'optimisation de la production de ligninases par la mise au point des conditions de culture avec le champignon basidiomycete Phanerochaete chrysosporium (ATCC-24725), l'un des meilleurs producteurs de ligninases connu à ce jour. La majorité des études antérieures sur la production de ligninases ont été effectuées avec ce microorganisme. Ces études ont permts d'établir les caractéristiques principales des conditions ligninolytiques pour la production de ligninases, en utilisant des milieux liquides synthétiques à base de glucose comme source de carbone et d'énergie. Cependant, les niveaux d'activité rapportés à ce jour sont plutôt faibles.

Dans ce travail, nous avons étudié la production de ligninases: lignine peroxydase (LiP), peroxydase manganèse-dépendante (MnP), et/ou laccase, en fermentation liquide (en flacons agités), ainsi qu'en fermentation à l'état solide, en utilisant P. chrysosporium (ATCC-24725) sous différentes conditions physiologiques. Nous avons établi les conditions optimales . de production de ligninases selon une évaluation de l'activité maximale de chaque type de ligninase (LiP et MnP), et de leur productivité respective.

Les meilleures activités ligninases furent obtenues en fermentation à l'état liquide (flacons agités) avec copeaux de bois comme source principale de carbone et d'énergie. Les conditions optimales de production de ligninases ont été obtenues en milieu liquide limitant en carbone (sans glucose et sans extrait de levure), et ont permis de produire 1,111 U/mL d'activité LiP et 4,75 U/mL d'activité MnP, après 6 et 7 jours de fermentation, respectivement (1 U= 1 J.L mol substrat oxidé/minute). Ce qui correspond à une productivité en ligninases de 0,185 U/mL.Jour et 0,679 U/mL.Jour, respectivement.

À partir de ces conditions optimales, nous avons augmenté l'échelle de production de ligninases en volume de culture de 3 litres en minifermenteur artisanal de 4 litres, et avons obtenu 0,685 U/mL d'activité LiP et 2,35 U/mL d'activité MnP, après seulement 4 jours de fermentation, correspondant à des productivités respectives de 0,171 U 1 rn L .Jour et 0,588 U/mL.Jour. Ces résultats indiquent que l'augmentation de l'échelle de production de ligninases fut réalisée avec succès, puisque les productivités sont demeurées comparables à celles obtenues en flacons agités. Ceci suggère que la production de ligninase est potentiellement réalisable à grande échelle avec un tel procédé.

Les connaissances acquises dans cette étude sont un bon point de départ pour une meilleure compréhension des besoins nutritionnels particuliers de P. chrysosporium (ATCC-24725) pour la production de ligninase en milieu à base de copeaux de bois comme source de carbone et d'énergie. Dans le futur, un tel procédé pourrait être envisageable pour simultanément biodélignifier des matières lignocellulosiques et de produire des ligninases en quantités suffisantes pour diverses applications industrielles.

Type de document: Thèse Mémoire
Directeur de mémoire/thèse: Chahal, Devinder S.
Mots-clés libres: -
Centre: Centre INRS-Institut Armand Frappier
Date de dépôt: 08 sept. 2018 21:56
Dernière modification: 08 sept. 2018 21:56
URI: http://espace.inrs.ca/id/eprint/7544

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