Cultures mixtes en milieu solide de bactéries lactiques et de champignons filamenteux pour la conservation et la décaféination de la pulpe de café

L'objectif de ce travail est d'établir les connaissances qui permettront la mise au point des méthodes permettant de conserver par ensilage de la pulpe de café décaféinée. Pour cela, nous avons utilisé des ferments mixtes de bactéries lactiques et de champignons filamenteux cultivés en fermentation solide anaérobie ou aérobie. La pulpe de café est quantitativement et qualitativement le sous-produit le plus important du traitement par voie humide des cerises de café. Ce résidu humide et saisonnier engendre de sérieux problèmes de pollution qu'il serait possible de résoudre en le stabilisant par ensilage. De part sa composition chimique, la pulpe de café pourrait être utilisée en alimentation animale. Mais il faut alors éliminer les composés toxiques que sont la caféine et les composés phénoliques. Des études préalables ont démontré que des champignons filamenteux sont capables de dégrader la caféine en FMS. Mais au préalable à toute étude de conservation ou de valorisation de ce substrat, nous avons identifié et quantifié la microflore endogène de la pulpe. Celle-ci varie de 700 000 à 112 000 000 UFC/g PMS suivant la variété du café, l'origine géographique et le type de traitement appliqué aux cerises de café. La microflore lactique endogène de la pulpe de café (10 000 UFC/g PMS) s'exprime dès que les conditions environnementales (anaérobiose et humidité) sont favorables. Nous avons d'autre part testé l'effet de l'apport de différents ferments lactiques. La qualité des ensilages est parfaitement acceptable. Quelque soit le type d'ensilage réalisé, la caféine de la pulpe de café présente à la mise en silos, n'est pas dégradée. Après un criblage en FMS de huit souches de champignons filamenteux, nous avons continué notre étude avec #Penicillium$ V33A25. Ce microorganisme dégrade la caféine de la pulpe de café à 94 % après 30 heures de fermentation aérobie, avant la phase de sporulation. (Résumé d'auteur

L'environnement : une priorité pour l'agriculture : traiter et recycler les déchets

L'Institut de Recherche pour le Développement (IRD) a pour objectif la conduite de recherches avec des partenaires scientifiques des pays du Sud sur des thèmes importants pour le développement de ces pays. Depuis une quinzaine d'années, la dépollution et la valorisation des déchets agricoles et agro-industriels constituent l'un des trois principaux thèmes de recherche des microbiologistes regroupant leurs activités au sein d'un Programme de l'IRD intitulé "Utilisation de la biodiversité microbienne pour la valorisation des ressources tropicales". Ces recherches sont orientées d'une part vers les activités microbiennes anaérobies et la méthanisation, et d'autre part vers les processus microbiens dits de "fermentation en milieu solide" (FMS) impliquant principalement des champignons et des groupes bactériens tels que les bactéries lactiques. Ces deux orientations conditionnent le classement en trois grands groupes des résidus agricoles et agro-industriels pouvant constituer une source de pollution importante dans les pays du Sud et du Nord. Différents exemples de projets de recherche achevés ou en cours sont résumés en indiquant pour chacun d'eux (1) la nature du problème, (2) l'approche microbiologique du problème et (3) l'état de la valorisation pratique de ces résultats. Les recherches à l'IRD sur la méthanisation de sous-produits agricoles et agro-industriels tropicaux ont initialement été orientées vers la biodépollution. Les premiers travaux ont utilisé des consortiums microbiens non définis provenant de différents écosystèmes et adaptés aux produits à dépolluer. Ce n'est que récemment qu'un inoculum caractérisé a été utilisé avec succès. Ces travaux ont débouché soit sur la valorisation en milieu industriel, soit sur des essais en cours à l'échelle pilote... (D'après le résumé d'auteur

Aktivnost feruloil esteraze proizvedene fermentacijom na čvrstoj podlozi od otpada nastalog pri proizvodnji kave

Hydroxycinnamic acids (HAs) have a potential application in the food and pharmaceutical industry because they are rich in phenolics. Feruloyl esterases release phenolic compounds from plant cell walls. Coffee pulp is rich in HAs linked to polysaccharides. A solvent extraction of free HAs was performed with aqueous methanol (80 %). A response surface methodology was applied to optimise the extraction of these compounds from coffee pulp, and the best results were obtained at 56 °C for 34 min. Alkaline and acid hydrolyses were performed to evaluate the content of linked HAs. Treated (extracted) coffee pulp was used to produce feruloyl esterases in solid-state fermentation by Aspergillus tamarii V12307, previously selected by a hydrolysis plate assay. Different dilutions of a culture medium were added to the coffee pulp, and the diluted medium with half the nutrients allowed for higher CO2 production. A specific growth rate (μCO2 ) of 0.25 h^–1 and a lag phase (tlag) of 14.3 h were observed under the selected conditions. Finally, enzymatic activities were 14.0 and 10.8 nkat per g of dried matter when methyl and ethyl ferulate were used as substrates, respectively. Productivities (9.3 and 7.2 nkat per g of dried matter per day, respectively) were higher when compared to other studies carried out in solid-state fermentation. Utilisation of coffee pulp for enzyme production improves the added value of this abundant by-product of the coffee industry.Hidroksicinamične se kiseline mogu upotrijebiti u prehrambenoj i farmaceutskoj industriji, jer su bogate fenolima, koje enzim feruloil esteraza oslobađa iz staničnih stijenki biljaka. Otpad koji nastaje pri proizvodnji kave bogat je hidroksicinamičnim kiselinama vezanim za polisaharide. Ekstrakcija tih spojeva vodenom otopinom metanola (80 %) optimirana je pomoću metode odzivnih površina, a najbolji su rezultati postignuti pri 56 °C tijekom 34 minute. Alkalnom je i kiselom hidrolizom procijenjen udio vezanih hidroksicinamičnih kiselina. Pomoću odabranoga soja Aspergillus tamarii V12307 proizvedena je feruloil esteraza fermentacijom na čvrstoj podlozi od otpada nastalog pri proizvodnji kave. Otpadu su dodana različita razrjeđenja podloge za uzgoj, pri čemu je proizvedeno više CO2 primjenom podloge koja sadržava 50 % hranjiva. Pritom je specifična brzina rasta (μCO2) bila 0,25 h-1, a lag je faza (tlag) iznosila 14,3 h. Uporabom metil ferulata kao supstrata postignuta je aktivnost enzima od 14 nkat/g suhe tvari i produktivnost od 9,3 nkat/g suhe tvari po danu, dok je pomoću etil ferulata dobivena aktivnost enzima od 10,8 nkat/g suhe tvari i produktivnost od 7,2 nkat/g suhe tvari po danu. Produktivnost je procesa bila veća nego u prijašnjim istraživanjima. Primjenom otpada nastalog pri proizvodnji kave u proizvodnji enzima povećala se dodana vrijednost tog nusproizvoda

Ethanol induction of laccase depends on nitrogen conditions of Pycnoporus sanguineus

Background: Ethanol has been pointed out as a laccase inducer. However, there are controversial reports about its efficiencywith some fungi. In this study,we hypothesized that ethanol laccase induced in Pycnoporus sanguineus depends on nitrogen nutriment conditions. To prove this,we assessed laccase production in submerged cultures of P. sanguineus,with different nitrogen concentrations andwith, orwithout ethanol added in a factorial designed experiment. Results: In order to analyze the effects of factors on the response variables, a factorial ANOVA, and response-surface models were performed. It was found that the nitrogen source was the main factor that affected laccase production in P. sanguineus. The treatments with yeast extract (2 g/L) and ethanol (3 g/L) induced the highest laccase activity (31.01 \ub1 4.9 U/L), while the treatments with urea reached the lowest activity (less than 1.6 U/L). Ethanol had positive and synergic effects on laccase production, in accordance with the surface response model, as long as simple nitrogen sources (urea) were not available. Conclusions: We suggest that laccase in P. sanguineus is regulated by a catabolic nitrogen repressionmechanism; laccase activity is strongly inhibited by urea used as nitrogen source and it decreases when the amount of urea increases; contrarily, a synergic positive effect was observed between yeast extract and ethanol on laccase production

Advances in solid state fermentation : proceedings of the 2nd international symposium on solid state fermentation

La décaféination de la pulpe de café, pour éliminer son effet antiphysiologique en alimentation animale, a été étudié en fermentation solide en utilisant des champignons filamenteux. L'objectif est d'obtenir la dégradation de la caféine avant la phase de sporulation de manière à pouvoir tester en association avec des bactéries lactiques au cours d'un procédé de conservation du substrat décaféiné. Des études préalables réalisées en coopération avec l'ORSTOM et la UAM d'Iztapalapa de Mexico ont permis de sélectionner 2 #Penicillium et 6 #Aspergillus pour leur haute capacité à dégrader la caféine. Après un criblage en Fermentation en Milieu Solide de ces souches, nous avons sélectionné #Penicillium$ sp. V33A25. Ce microorganisme dégrade la caféine de la pulpe de café à 94% après 30 heures de fermentation aérobie, avant la phase de sporulation. La croissance du champignon et la dégradation de la caféine sont parfaitement corrélés à la respirométrie, technique qui nous permet de suivre en continu le développement des microorganismes en FMS. D'autre part, un plan d'expérience nous a permis de constater que la stérilisation du substrat n'a pas d'influence sur la dégradation de la caféine. (Résumé d'auteur

Advances in solid state fermentation : proceedings of the 2nd international symposium on solid state fermentation

La microflore lactique endogène de la pulpe de café séchée au soleil est suffisante pour amorcer un ensilage présentant des caractéristiques physico-chimiques finales acceptables. Cependant, l'apport de différents ferments biologiques (un pied de cuve de pulpe de café ensilée naturellement ; un ferment monosouche (#Lactobacillus plantarum$ A6) ; un ferment commercial DpH4 (associant deux souches de bactéries lactiques à un complexe enzymatique) permet d'améliorer la qualité des ensilages : homogénéité de la population microbienne, augmentation du taux d'acide lactique, pas de production d'AGV indésirables ni d'éthanol. La présence de cellulases permet d'augmenter le taux de sucres réducteurs. Les suivis du développement des microflores et les résultats physico-chimiques obtenus au cours des ensilages démontrent une conservation rapide de la pulpe de café par acidification sans perte importante de matière sèche. L'ensilage est un bon procédé de conservation de la pulpe de café humide. La caféine n'a pas été dégradée dans tous les cas. (Résumé d'auteur

Fronteras in biotecnologia y bioingenieria

Solid state fermentation (SSF) deals with the cultivation of aerobic and anaerobic microorganisms on the surface or inside porous solid matrices. These solid matrices can act as substrates or as inert supports and absorb the components of the culture medium without liquid draining. Filamentous fungi (#Aspergillus, #Claviceps, #Penicillium, #Rhisopus, #Trichoderma) are the most adapted microorganisms for SSF. Ectomycorrhizal fungi (#Lactarious, #Pisolitus, #Suillus) as well as saprophytic fungi (#Lentinus, #Pleurotus) grow well on solid media containing different biodegradable and non biodegradable materials. For instance, manioc starch and sugar cane cellulose are biodegrable supports, while amberlite and vermiculite are non biodegradable supports. The growth of these microorganisms is evaluated by respirometry (continuous measurement of CO2 and O2) and the biochemistry of the produced biomass is accomplished by analyzing different cellular constituents. Some studies on physiology and biochemistry of microorganisms such as #Aspergillus niger, #Penicillium verrucosum, #Rhizopus oligosporus, #Schwanniomyces castellii, #Trichoderma harzianum, #Pisolitus tintorius and #Suillus colinitus$ growing in SSF are presented. (Résumé d'auteur

Mycoflore post-récolte du café robusta et utilisation des bactéries lactiques pour le contrôle des moisissures mycotoxinogènes et de l'ochratoxine A

Ce travail de thèse a permis de décrire la contamination importante des grains du café de (Coffea canephora variété robusta) par des moisissures au cours des traitements post récolte des cerises de café par la voie sèche, dans une zone tropicale humide. La stratégie d échantillonnage mise en place à consister à faire des prélèvements durant deux années successives (2008 et 2009) sur des sites localisés dans les principales zones de production du café en Côte d Ivoire. A partir de 31 échantillons de cerises, grains et coques de café, 218 souches sauvages de moisissures ont été isolées sur milieu Potato Dextrose Agar (PDA) et identifiées. Ces champignons filamenteux sont répartis comme suit : Aspergillus section Nigri (52%) ; Aspergillus verts (13%), Penicillium (10%), Mucor (16%), Fusarium (4%), autre (5%). Les Aspergillus section Nigri qui comptent le complexe Aspergillus niger agreggate et Aspergillus carbonarius représentent un peu plus de la moitié de la population fongique soit 52%, soit 30% en 2008 et 70% en 2009, de la flore fongique totale. Ce groupe a fait l objet d une caractérisation morphologique. L étude du potentiel mycotoxinogène des Aspergillus section Nigri isolées du café robusta a démontré qu en plus de l OTA, certaines souches d Aspergillus Nigri produiraient de l aflatoxine. Cependant l espèce Aspergillus carbonarius reste la plus ochratoxinogène (0,6 g et 15 g d OTA/g de milieu gélosé). En plus des moisissures 44 souches de bactéries lactiques (LAB) ont été isolées à partir de la pulpe fraîche de café. Les caractères morphologiques, biochimiques et culturaux ont été étudiés. L identification moléculaire des bactéries a permis de les classer dans le groupe de Lactobacillus plantarum sp. Après un criblage orienté, deux souches de LAB avec un effet important d inhibition de croissance des moisissures mycotoxinogènes ont été sélectionnées. Les deux souches de Lactobacillus plantarum ont démontré une activité antifongique contre les souches d Aspergillus carbonarius hautement ochratoxinogènes. Par conséquent la prévention de la mycotoxinogenèse sur café robusta, pourrait passer par l inhibition de la croissance de certaines moisissures ochratoxinogènes. Les résultats acquis au cours de ce travail de thèse serviront de base afin de poursuivre cette étude d une part avec des essais in situ pour tester l efficacité des LAB sélectionnées et d autre part, rechercher les biomolécules actives contre la germination des spores contaminants naturels post récolte en particulier des cerises de café en Côte d Ivoire et des fruits et légumes en général.One of the objectives of this thesis was to describe the significant contamination of robusta coffee beans (Coffea canephora) by moulds during the post-harvest processing of coffee cherries in the dry process. The sampling strategy was to take samples for two consecutive years (2008 and 2009) from different areas of coffee production in Ivory Coast and on the other hand, from the same area but from coffee producers using different methods of drying of coffee beans. From 31 samples, 218 wild strains of fungi were isolated on Potato Dextrose Agar (PDA) media and identified. These filamentous fungi were as follows: black Aspergilli (52%); green Aspergilli (13%), Penicillium (10%), Mucor (16%), Fusarium (4%) and others (5%). The black Aspergilli were found to include Aspergillus niger and Aspergillus carbonarius representing 52% of the fungal population, with a proportion of 30% in 2008 and 70% in 2009 of the total fungal flora. This group was selected to study more about their mycotoxin production. Most strains grown on media and at specific incubation conditions, were capable of producing one or more kinds of mycotoxins. Analysis of mycotoxins from fungi isolated from less than a hundred robusta coffee showed that ochratoxin A (OTA) was not the only mycotoxin that may contaminate the robusta coffee in Ivory Coast. Indeed, several strains belonging to the species Aspergillus Nigri group had shown their ability to produce not only ochratoxin A but also aflatoxin. However, the species A. carbonarius remains as the most ochratoxigenic strain but it does not produce aflatoxin.In parallel to the isolation of fungi, 44 strains of lactic acid bacteria (LAB) were also isolated from fresh coffee cherries, harvested in Ivory Coast in 2009. The morphological, biochemical and growth characteristics were studied. Molecular identification of strains ranked them to be in the group of Lactobacillus plantarum sp. After a screening experiment, it was possible to select two strains of LAB with a significant effect of inhibiting fungal growth by producing mycotoxins. The two strains of Lactobacillus plantarum showed antifungal activity against strains of Aspergillus carbonarius which is highly ochratoxigenic. Therefore the prevention of mycotoxigenicity of robusta coffee, could be rised by inhibiting the growth of certain ochratoxigenic fungi. The results achieved in this thesis serve as a basis to continue the study on one hand with field trials to test the effectiveness of selected LAB on the other hand, look for active biomolecules against spore germination of contaminants especially the natural post-harvest coffee beans in Ivory Coast and fruits and vegetables in general.AIX-MARSEILLE3-Bib. élec. (130559903) / SudocSudocFranceF