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Physio-Chemical Pretreatment of Corn Stalks for Bioconversion into Protein-Rich Mycelial Biomass With Pleurotus Sajor-Caju

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Awafo, Victor Ankang (1993). Physio-Chemical Pretreatment of Corn Stalks for Bioconversion into Protein-Rich Mycelial Biomass With Pleurotus Sajor-Caju Mémoire. Québec, Université du Québec, Institut National de la Recherche Scientifique, Maitrise en microbiologie appliquée, 230 p.

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Résumé

Ce travail visait l'établissement et l'optimisation des conditions de prétraitement de paille de maïs avec l'irradiation gamma, pour leur bioconversion en biomasse mycéliale riche en protéine. Les paramètres évalués étaient; le contenu en protéines, l'efficacité de conversion du substrat en protéine ainsi que la productivité en protéine.

Pleurotus sajor-caju, un basidiomycète, fut choisi comme microorganisme pour la bioconversion, parce qu'il est un champignon comestible et possède un système enzymatique lignocellulolytique. Le prétraitement à l'irradiation gamma fut comparé au prétraitement alcalin et aussi à des combinaisons des deux. Les pailles de maïs prétraitées à la vapeur et des substrats de glucose furent aussi utilisés afin de donner une meilleure perspective du rôle de l'irradiation comme prétraitement.

Les résultats expérimentaux générés dans cette étude ont fourni des informations sur la production de biomasse mycéliale de Pleurotus sajor-caju à partir de substrats de tiges de maïs prétraitées ou non et de glucose, desquelles les conclusions suivantes ont été formulées:

1. Les prétraitements simples des tiges de maïs avec l'irradiation gamma nécessite des doses d'au mois 1 MGy ou plus pour une synthèse protéique efficace par Pleurotus sajor-caju.

Les prétraitements avec NaOH de 0,1 et 0,15 g/g de substrat sont supérieurs (p ≤ 0,05) à la dose maximale d'irradiation de 1 , 7 MGy dans la production de protéines avec Pleurotus sajor-caju.

3. Un contenu en azote de 0,4 g L -1 fut la meilleure concentration pour la production de biomasse mycéliale de Pleurotus sajor-caju avec 1% de substrat glucose en milieu Mandel's.

4. Les prétraitements simples des tiges de maïs avec 0,1 5 g NaOH/g de substrat fut le meilleur traitement (p ≤ 0,05) individuel pour la synthèse protéique avec Pleurotus sajorcaju.

S. Les prétraitments combinés de NaOH et l'irradiation gamma ont réduit à la fois la quantité de NaOH ainsi que les doses d'irradiation nécéssaires pour obtenir des rendements optimaux de protéines.

6. Les prétraitments combinés de 500 KGy et 0,1 g NaOH/g de substrat; 500 KGy et 0,05 g NaOH/g de substrat; 1 MGy et 0,05g NaOH/g de substrat; 8% sulfite de soude avec 0,5% NaOH et vapeur, ont donné des rendements protéiques comparables ( p ≤ 0,05) au meilleur prétraiment simple de 0,15 g NaOH/g de tiges de maïs.

7. L'holocellulose de tiges de maïs peut être aussi bonne ou meilleure que le glucose dans la production de biomasse mycéliale de Pleurotus sajor-caju riche en protéines lorsque les meilleurs conditions de prétraitements sélectifs mentionnés précédemment ont été utilisés.

8. Les fractions de cellulose et d'hémicellulose des tiges de maïs ont donné des rendements protéiques comparables ou supérieurs au glucose comme substrat pour la production de biomasse mycéliale riche en protéine de Pleurotus sajorcaju.

9. Les rendements protéiques obtenus en flacons agités de 250 ml et en fermentations de 10 L ont été comparables, ce qui est une bonne indication pour une possibilité de production à grande échelle.

1 O. L'évaluation du coût de prétraitement a indiqué une préférence pour le traitement combiné de 0, 1 g NaOH/ g de substrat et l 00 KGy d'irradiation gamma en se basant sur la productivité économique en protéines (g de protéines synthétisées h-1 $-1 de prétraitement) qui a donné un produit final contenant environ 40% de protéines (1 ,57 g protéines L -1).

Abstract

This work establishes a synergistic effect of pretreatment conditions of gamma irradiation and sodium hydroxide on corn stalk for the production of mycelial biomass of Pleurotus sajorcaju rich in protein. Comparisons between protein yields of substrate pretreated with sodium hydroxide and gamma irradiation separately and with their combinations; and steam and glucose have been discussed.

Combination treatments of NaOH and gamma irradiation reduced both the quantity of NaOH and doses of irradiation required to get optimum yields of protein. Combination treatments of 500 KGy and 0,1 g NaOH/g substrate; 500 KGy and 0,05 g NaOH/g substrate; 1 MGy and 0,05 g NaOH/g substrate gave protein yields comparable to or better th an the best single pretreatment of 0,1 5 g NaOH/g substrate. The highest protein content of the final product (mycelial biomass) obtained from these combination treatments was 45% (2,02 g prote in L -1 ). This represented over 90% utilization of the corn stalk holocellulose for protein synthesis. Jt was further revealed that corn stalk holocellulose and its individual fractions of cellulose and hemicelluloses could be as good as or better than glucose as substrates for the production of protein-rich mycelial biomass of Pleurotus sajorcaju. The cellulose fraction produced a final product containing about 50% prote in (2, 73 g prote in L-1) which represented over 95% conversion efficiency into protein. Protein yields from both the 250-ml shake flasks and 1 0-L fermentor were comparable. The cost of pretreatment assessment indicated a preference for the combination treatment of 0,1 g NaOH/g substrate and 100 KGy gamma irradiation which gave a final product containing about 40% protein (1 ,57 g protein L-1 ).

Type de document: Thèse Mémoire
Directeur de mémoire/thèse: Chahal, Devinder S.
Co-directeurs de mémoire/thèse: Charbonneau, Robert
Mots-clés libres: -
Centre: Centre INRS-Institut Armand Frappier
Date de dépôt: 22 août 2019 15:20
Dernière modification: 22 août 2019 15:20
URI: http://espace.inrs.ca/id/eprint/8552

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