CH636503A5

CH636503A5 - Procede pour l'obtention de proteines alimentaires.

Info

Publication number: CH636503A5
Application number: CH618978A
Authority: CH
Inventors: Thadee Joseph Staron
Original assignee: Agronomique Inst Nat Rech
Priority date: 1977-06-07
Filing date: 1978-06-06
Publication date: 1983-06-15
Also published as: NL7806145A; FR2393535B1; NZ187471A; JPS6349994B2; MX5320E; IT7824283A0; US4368269A; ES476090A1; DE2824390C2; US4330560A; NO154349B; FR2393535A1; ZA783072B; NO781957L; GB1604781A; NO154349C; ES476091A1; ES470549A1; BE867834A; JPS54145288A

Description

La présente invention concerne un procédé pour l'obtention de protéines alimentaires d'origine fongique ou à partir d'organismes pluricellulaires, en particulier par mise en œuvre d'un organisme plu-ricellulaire nouveau. Elle concerne également les protéines alimentaires ainsi obtenues.

Les micro-organismes (bactéries, levures, champignons) interviennent dans la préparation d'aliments humains et animaux en agissant par leurs enzymes et ils sont utilisés pour la production industrielle de molécules organiques, dont beaucoup sont des métabolites banals (éthanol, acide acétique, acide citrique, glycérol, lysine, acide glutamique, acide ascorbique, etc.).

Dès le début de l'ère pastorienne, les micro-organismes commensaux ont été cultivés sur divers substrats (mélasses, bagasses, lactosérum, liqueurs bisulfiques, etc.) en vue de la valorisation des sous-produits et de l'obtention de biomasses. Les biomasses étaient surtout utilisées dans l'alimentation animale comme apport de vitamines, de sels minéraux et de protéines.

Pour des raisons conjoncturelles, le développement de ces pratiques est resté longtemps limité. Les principales causes de cette stagnation ont été: les irrégularités dans la qualité, les difficultés de la maîtrise des cultures et de la maintenance des souches, l'apparition de sources de protéines et de vitamines meilleur marché, la restructuration industrielle, à la suite de la découverte de ressources fossiles, qui a accéléré le développement agricole, etc.

Ces vingt dernières années, les productions industrielles de biomasses ont connu une très nette reprise. Les éléments qui ont motivé la relance sont principalement: les progrès de la biologie moléculaire, la découverte de micro-organismes consommant des sources énergétiques non traditionnelles (par exemple paraffines), la nécessité de la résorption des effluents agroalimentaires de plus en plus volumineux, les besoins croissants en protéines, l'apparition des technologies nouvelles tentant de réduire la consommation d'énergie, etc.

Une recherche intense sur la culture des biomasses s'est développée depuis 1960. Elle a porté sur les levures d'alcanes, les bactéries oxydant le méthanol, les spirulines croissant sur milieux carbonatés, les champignons susceptibles de métaboliser différents types d'ef-fiuents.

Les essais nutritionnels réalisés sur de nombreuses espèces animales ont mis en évidence la valeur nutritionnelle élevée et l'innocuité des biomasses ainsi obtenues.

Les micro-organismes susceptibles de produire des protéines alimentaires sont les bactéries et les champignons (levures et champignons filamenteux); ils doivent posséder les caractères suivants:

— une bonne spécificité vis-à-vis des substrats;

— un temps de doublement court (20 min à 5 h);

— une efficience énergétique élevée (100 g d'hydrates de carbone=25 à 32 g de protéines);

— une croissance aux températures demandées (de 20 à 50°C);

— une croissance aux pH extrêmes;

— une croissance aux concentrations de substrats faibles ou élevées;

— ils doivent réaliser un épuisement maximal des milieux (réduction de la DCO et de la DB05 de 90 à 98%);

— la récolte et le séchage de la biomasse doivent être faciles;

— la teneur en protéines doit être élevée (40-65%);

— les teneurs en acides nucléiques et en parois cellulaires doivent être faibles ;

— les germes employés ne devront pas posséder de pouvoir pathogène (virulence et excrétion.de toxines) et ils ne doivent pas produire de bactériocines, ni dégager de «flaveurs» désagréables;

— le coefficient d'efficacité protidique (CEP) de la biomasse doit être élevé.

On a maintenant trouvé qu'un micro-organisme filamenteux déterminé pouvait servir d'aliment.

En effet, alors que les bactéries et les champignons filamenteux sont couramment utilisés en technologie alimentaire et pour la production de métabolites divers, vitamines, acides aminés, antibiotiques, enzymes, etc., seules les levures ont été assez largement cultivées pour être consommées comme aliments. Cette capacité des ' levures à fournir des quantités importantes de biomasses s'est confirmée avec la découverte de leur propriété de croître sur les alcanes. De nombreux travaux, revues et ouvrages ont été publiés sur la production et les qualités nutritionnelles des levures-aliments.

Le micro-organisme filamenteux utilisé dans le procédé de l'invention appartient au genre des Trichoderma.

On a trouvé en outre qu'un tel micro-organisme filamenteux permettait de valoriser certains substrats protéiniques, notamment des substrats protéiniques à haute teneur en protéines, dont l'utilisation

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est limitée du fait qu'ils contiennent par exemple des produits toxiques et/ou des produits leur conférant une certaine amertume.

Le procédé selon l'invention permet donc l'obtention de protéines alimentaires provenant de l'action de ce micro-organisme filamenteux sur des substrats protéiniques. L'invention concerne également les produits protéiniques ainsi obtenus, ces produits étant constitués de protéines de substrats modifiés (épurés, détoxifiés en dépourvus d'amertume), éventuellement en mélange avec des protéines du micro-organisme filamenteux ou uniquement des protéines du micro-organisme filamenteux.

Le procédé pour l'obtention de protéines alimentaires consiste à cultiver, dans des conditions qui seront définies ci-après, un microorganisme filamenteux polyphage capable de métaboliser notamment les produits agricoles et les rejets des industries alimentaires ou d'épurer, détoxifier et supprimer l'amertume de substrats protéiniques.

Le procédé selon la présente invention consiste à cultiver, à une température inférieure à 28° C, le champignon Trichoderma album sur des milieux nutritifs liquides, le pH desdits milieux étant maintenu à une valeur comprise entre environ 3,7 et 4,8, la teneur en oxygène dissous étant d'environ 6 à 10 mg/1, ladite culture étant réalisée sous une agitation efficace non traumatisante et dans des conditions telles que le foisonnement soit pratiquement nul.

Le champignon Trichoderma album mis en œuvre dans le procédé selon la présente invention est un nouveau micro-organisme qui a été déposé à la Collection nationale de cultures de micro-organismes de l'Institut Pasteur, 28, rue du Docteur-Roux, 75724 Paris, sous le N° 1-032 le 2 juin 1977. Ce champignon ainsi que son procédé d'obtention seront décrits plus en détail dans la suite de la présente description.

Les milieux nutritifs qui conviennent aux fins de la présente invention, c'est-à-dire sur lesquels se développe Trichoderma album, comprennent les milieux liquides contenant de l'azote protéique, de l'azote aminé ou de l'azote minéral (ammoniacal ou nitrique) qui généralement sont mis au rebut. Ils proviennent en général de produits agricoles de sous-produits et rejets d'industries agroalimentaires. Ces milieux peuvent également être constitués de substrats protéiniques que l'on veut valoriser.

Parmi les produits agricoles convenables, on citera par exemple les farines: blé, seigle, maïs, orge, avoine, pois, etc.; les tubercules et racines: pommes de terre, topinambours, manioc, patates douces, betteraves, les mélasses et pulpes de betterave, carottes, rutabagas, etc.; les pulpes et téguments de fruits: bananes, ananas, oranges, pommes, marcs divers; les produits fibreux: bagasses, pailles, bois. Ces milieux peuvent être utilisés tels quels ou ils peuvent être au préalable pasteurisés ou stérilisés.

Les effluents et rejets agroalimentaires qui peuvent être mis en œuvre dans le procédé selon l'invention comprennent notamment les fientes de volailles, les lisiers, les ordures ménagères, les eaux rési-duaires, les effluents de conserverie, de protéinerie, les vinasses de distillerie, le corn steep, les eaux de diffusion de sucrerie, les produits en provenance de la faune marine, notamment du poisson et des crustacés (par exemple le krill). Ces produits sont notamment les eaux de presse (fish soluble) et les concentrés de protéines solubles de poisson.

A titre d'exemple de substrats protéiniques, on peut citer notamment les pulpes de betterave et les concentrés de protéines solubles de poisson.

On peut également utiliser des mélanges des produits ci-dessus à titre de milieux nutritifs.

Lorsqu'on met en œuvre des substrats protéiniques que l'on désire valoriser, on cultive le champignon Trichoderma album, dans les conditions indiquées précédemment, jusqu'à ce que les caractéristiques indésirables de ces substrats soient éliminées.

Par exemple, lorsqu'on utilise un concentré de protéines solubles de poissons comme milieu nutritif, qui comporte des substances amères, on met en œuvre le procédé de l'invention jusqu'à ce que le substrat protéinique soit dépourvu d'amertume. Le substrat protéi-

nique obtenu comporte évidemment du mycélium de Trichoderma album, qui peut être éliminé ou non par des moyens classiques de séparation.

Les concentrés de protéines solubles de poissons titrent en général environ 90% de protéines qui ont une valeur alimentaire certaine. Il n'est donc pas nécessaire de transformer ces protéines de poissons en protéines de Trichoderma album; c'est pourquoi, dans le cas de la valorisation de tels substrats, on laisse agir le champignon juste le temps nécessaire pour éliminer l'amertume; il sera aisé à l'homme de l'art de déterminer le temps nécessaire pour éliminer cette amertume. Des essais ont montré qu'en général il suffisait de laisser le Trichoderma album se développer sur de tels milieux, dans les conditions indiquées précédemment, pendant environ 3 à 5 h.

Un autre substrat protéinique qui peut être utilisé selon l'invention est constitué par la pulpe de betterave. La pulpe de betterave titre en général environ 90% en eau; cette eau est difficile à éliminer et on obtient par pressage selon l'art antérieur des pulpes de betteraves pressées titrant environ 80% d'eau. On a trouvé que, en faisant agir Trichoderma album sur les pulpes de betteraves, on peut obtenir, après pressage, des pulpes titrant 50% d'eau seulement. Ces produits sont utiles pour l'alimentation animale, notamment celle des bovins.

Dans ce cas, on pense que Trichoderma album élimine, par l'action hydrolytique de ses enzymes, les pectines contenues dans les pulpes de betteraves et qui retiennent l'eau.

Il peut être avantageux, lorsqu'on utilise un substrat protéinique de mauvaise qualité, d'obtenir un produit protéinique ayant une valeur protéique améliorée; cela peut être réalisé selon l'invention en laissant le Trichoderma album se développer sur le milieu qui a déabord été épuré, détoxifié ou débarrassé de son amertume par l'action de Trichoderma album; il importe alors d'équilibrer le milieu considéré en y ajoutant des hydrates de carbone ou de l'azote. On obtient alors un produit protéinique constitué du substrat modifié et d'une quantité plus ou moins importante de protéines de Trichoderma album suivant le degré de développement du champignon atteint au moment où on arrête le procédé de l'invention.

Lorsqu'on utilise comme milieux nutritifs des milieux sans valeur alimentaire, on fait croître le champignon sur ce milieu pour épuiser au maximum ce dernier. On obtient alors des protéines de Trichoderma album. Il importe alors d'équilibrer ces milieux.

Le taux de matière sèche des milieux nutritifs liquides mis en œuvre dans le procédé selon l'invention est conditionné par le taux d'épuisement desdits milieux. Si les milieux sont épuisables à fond, le taux de matière sèche peut être élevé, mais il existe un facteur limitant qui est la teneur en oxygène dissous, celle-ci devant être maintenue entre 6 et 10 mg/1 de milieu. On détermine le taux d'épuisement de chaque milieu par méthode pondérale en comparant le poids de mycélium obtenu et le taux de matière sèche résiduelle.

La teneur en azote (N atomique) des milieux nutritifs doit être d'environ 4-5% en matière sèche. En théorie, il faut 5 g d'azote pour faire consommer 100 g d'hydrates de carbone et pour produire environ 32 g de protéines; il est donc nécessaire d'ajuster la teneur en azote des milieux à une valeur voisine de cette valeur théorique. Si la teneur en azote des milieux nutritifs est trop élevée, on y ajoute des hydrates de carbone; par contre, si cette teneur est trop faible on ajoute de l'azote sous une forme appropriée, notamment sous forme de sulfate d'ammoniaque ou nitrate de NH4 et en quantité suffisante pour avoir une teneur en azote d'environ 4-5 g/100 g de matière sèche.

Les milieux nutritifs liquides peuvent être obtenus à partir des produits agricoles, des sous-produits et rejets d'industries agroalimentaires, par exemple par le processus représenté sur la fig. 1 qui illustre l'obtention de protéines de Trichoderma album. Selon ce processus, les produits, sous-produits ou rejets sont soumis à un ou plusieurs broyages, à une ou plusieurs homogénéisations et séparations différentielles. Les fractions solides résultantes sont ensuite traitées selon des procédés classiques connus en vue de la récupération de substances humiques utilisables comme engrais. Les fractions liquides recueillies sont rassemblées, concentrées, éventuellement pasteu5

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risées ou stérilisées et leur teneur en azote ajustée à une valeur d'environ 4 à 5% de matière sèche avant d'être soumises au procédé selon la présente invention. Le mycélium récupéré est ensuite séché et conditionné pour donner une farine de protéines contenant en général 50-65% de protéines; les effluents liquides résultants sont utilisés comme engrais ou apports d'enzymes.

Le pH des milieux de culture doit être compris entre 3,7 et 4,8 et maintenu à une valeur comprise dans cette gamme pendant toute la culture. En effet, des essais préliminaires ont montré que l'épuisement des milieux dépasse rarement 50% dans le cas de la chute rapide de l'oxygène dissous et des variations considérables du pH. Il est donc indispensable de maintenir le pH dans la gamme ci-dessus afin d'obtenir une optimisation des cultures. Le pH est maintenu au- ' tomatiquement par des doseurs qui permettent d'ajouter dans le milieu nutritif une base ou un acide selon la valeur du pH; on peut utiliser par exemple de la soude, de l'acide chlorhydrique, de l'acide sulfurique ou tout autre acide ou base approprié. De même, il est nécessaire que la teneur en oxygène dissous soit comprise entre environ 6 et 10 mg/1, de préférence 8 mg/1.

Les cultures de Trichoderma album sont réalisées à une température inférieure à 28° C, de préférence entre 24 et 28° C. Le Trichoderma album ne se développe plus à une température supérieure à 28e C. Par contre, ce micro-organisme pousse à une température inférieure à 24° C, mais à une vitesse très lente. Il est donc avantageux d'opérer à une température comprise entre 24 et 28° C.

La culture doit être réalisée sous une agitation efficace non traumatisante, c'est-à-dire sous une agitation qui n'inhibe pas la croissance du micro-organisme et sous laquelle celui-ci ne se lyse pas.

Les cultures de Trichoderma album peuvent être réalisées sur agitateurs ou en fermenteurs; il importe de respecter les conditions opératoires définies ci-dessus. Il faut noter toutefois que la croissance des micro-organismes en cultures submergées, c'est-à-dire en fer-menteurs, est généralement beaucoup plus rapide et l'épuisement des milieux plus complet dans le cas où les problèmes d'agitation, d'aération et de foisonnement sont maîtrisés.

Les types de fermenteurs utilisés pour cultiver les bactéries et les levures ne sont pas très efficaces pour développer les champignons filamenteux. Les phénomènes les plus difficiles à maîtriser lors de la mise en œuvre du procédé de l'invention sont l'agitation, l'aération, le foisonnement.

Alors que les levures et les bactéries tolèrent des agitations violentes, la croissance de Trichoderma album est fortement inhibée au-dessus d'une agitation de 150 tr/min et le micro-organisme se lyse à 400 tr/min. Ce phénomène est un facteur limitant important, puisqu'il n'est pas possible de maintenir le taux d'oxygène dissous à

4 mg/1 en agitant à moins de 100 tr/min.

Une aération importante (1 à 3 1 d'air/1 de milieu/min) ne peut à elle seule maintenir plus de 3 à 6 h le taux d'oxygène dissous à

5 mg/1. Par ailleurs, aux volumes d'air importants, le foisonnement est impossible à maîtriser.

Au cours des fermentations, les mousses posent toujours des problèmes. Dans le cas présent, les substances antimousses doivent être alimentaires; par conséquent, les antimousses à base de silicones sont à proscrire.

Les mélanges d'huiles végétales et de sels d'acides gras n'ont donné que des résultats très moyens.

Il est donc nécessaire de moduler l'agitation, l'aération et les quantités d'antimousses afin de réaliser un compromis satisfaisant.

Afin d'obtenir ce compromis satisfaisant, on utilise de préférence un dispositif de fermentation qui comprend un fermenteur, des moyens d'oxygénation et des moyens d'antifoisonnement, ainsi que des moyens de régulation de la température, du pH et de la teneur en oxygène dissous.

Le fermenteur comporte un système lent de mélange du mycélium et du milieu de culture; ce système de mélange peut, par exemple, être constitué d'un ensemble de plateaux perforés sur lesquels se trouve le mycélium, lesdits plateaux étant parallèles et reliés entre eux par un système qui permet de les déplacer dans le milieu de culture.

Les moyens d'oxygénation peuvent être avantageusement constitués par un centrifugeur à chambres qui permet une oxygénation hors du fermenteur. D'autres dispositifs d'oxygénation hors du fermenteur, tels que pompes centrifuges, venturis, mélangeurs statiques et cheminées d'oxygénation, peuvent se révéler plus appropriés dans le cas d'un changement des taux de recirculation retenus qui dépendent des substrats et de leur concentration.

Les moyens d'antifoisonnement doivent permettre la résorption de la mousse formée, par exemple dans le centrifugeur à chambre. Ces moyens doivent permettre la formation d'une colonne liquide en surplomb par rapport aux moyens d'oxygénation, complétés éventuellement par les moyens classiques, chimiques et mécaniques.

Le dispositif comporte de préférence des moyens de décolmatage; ceux-ci peuvent être constitués par un vase d'expansion ou par des moyens pneumatiques ou, de façon continue, par un filtre extérieur, par exemple à bande ou sous vide. Les micro-organismes séparés sont, dans ce cas, réinjectés dans le fermenteur au moyen d'une pompe volumétrique ou d'une bande transporteuse.

Un dispositif de fermentation approprié pour la culture de champignons filamenteux va être maintenant décrit en détail en référence à la fig. 2, qui est une vue schématique de ce dispositif, et à la fig. 3, qui est un mode de réalisation particulier d'une variante.

Le fermenteur est constitué d'une cuve 1, généralement cylindrique, dont le fond a de préférence une forme tronconique et est muni d'une conduite de soutirage 2. Cette cuve 1 comporte des moyens d'aération 3 qui permettent de réaliser l'aération du milieu de culture au début de la culture de champignons filamenteux. Elle comporte aussi un ensemble de plateaux perforés 4 reliés entre eux par un support 5 et des montants 6. Le support 5 est relié à un système excentrique 7 entraîné par un moteur 21 qui permet de mouvoir l'ensemble des plateaux en leur imprimant un mouvement de bas en haut. Le système excentrique et l'ensemble des plateaux perforés constituent une'sorte d'agitateur qui permet de remonter le mycélium au-dessus du niveau liquidien. Il est évident que ce système d'agitation peut être remplacé par tout système analogue. On peut, par exemple, utiliser le système d'agitation représenté sur la fig. 3. Ce système d'agitation, qui constitue une variante selon l'invention, est constitué d'un ensemble de plateaux 4 relié à un axe horizontal 5 animé d'un mouvement de rotation, par exemple dans le sens indiqué par la flèche.

La cuve de fermentation 1 comporte aussi une conduite 8 d'évacuation des gaz (air et gaz carbonique). Le fermenteur est relié à un vase d'expansion 9 par l'intermédiaire d'un conduit 10 à large diamètre. Le conduit 10 est muni, à son extrémité en liaison avec le fermenteur, d'un tamis de rétention 11 et d'une vanne de fermeture 12. Le vase d'expansion 9 comporte un tamis de rétention 13. Il est relié au centrifugeur à chambres 14 par l'intermédiaire d'une conduite 15, qui comporte éventuellement un col de cygne 20 et sur le parcours de laquelle sont situées une pompe à circulation 16 et une arrivée d'air 17. Le centrifugeur à chambres 14 est relié à la cuve 1 par l'intermédiaire de la conduite 18, qui arrive à la partie supérieure de la cuve 1.

Par l'intermédiaire de la canalisation 17, on peut injecter de l'air, si nécessaire.

La conduite 18 doit obligatoirement être de diamètre supérieur à la canalisation d'entrée dans le centrifugeur et en surplomb par rapport au centrifugeur pour permettre la formation d'une colonne de liquide afin d'éviter le foisonnement; de cette façon, la mousse formée se résorbe dans la partie montante de la conduite 18.

Lors de la mise en œuvre du procédé selon l'invention dans le dispositif de fermentation défini ci-dessus, le mélange du milieu de culture et du micro-organisme Trichoderma album est réalisé lentement à raison d'environ 15 à 30 mouvements par minute, grâce au système de plateaux perforés 4 qui remontent le mycélium au-dessus du niveau liquidien.

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Pendant les 3 à 4 premières heures de culture, l'aération est réalisée par le fond de la cuve par l'intermédiaire des moyens d'aération 3 ; l'aération est ainsi réalisée au début pour éviter le passage des filaments et la croissance dans le vase d'expansion; puis, lorsque le mycélium est dans sa phase de croissance exponentielle, la vanne 12 est ouverte; la pompe à circulation 16 et le centrifugeur à chambres 14 dans lequel est réalisée l'oxygénation sont mis en route; l'éjection du fluide se fait en surélévation dans la canalisation de diamètre plus fort 18, ce qui permet la dissipation de la mousse dans la colonne liquide reconstituée. Le milieu réoxygéné se déverse dans la cuve du fermenteur 1 à environ 30 cm au-dessus du niveau liquidien; le plateau supérieur du mélangeur entraîne la faible couche de mousse dans le milieu. Les deux tamis 11 et 13 permettent de filtrer le milieu nutritif et de contenir le mycélium dans le fermenteur. Le débit est réglé en fonction des besoins en oxygène. Grâce à ce dispositif, il est facile de maintenir dans le milieu un taux d'oxygène dissous convenable (de 6 à 10 mg/1), et d'assurer une croissance optimale du micro-organisme et un épuisement maximal des milieux de culture.

Le dispositif permet la culture continue; dans ce cas-là, les tamis sont entrouverts, le mycélium récolté dans le centrifugeur est évacué par débourbages, et la partie du liquide éliminée est remplacée par du milieu nutritif neuf.

Comme on l'a indiqué précédemment, les fermentations selon le procédé de l'invention pour l'obtention de protéines peuvent être réalisées en continu ou en discontinu.

Lorsque les fermentations sont effectuées en discontinu, on soutire environ les 9/10 de la culture toutes les 15 à 20 h environ et , on remplace ces 9/10 de culture par du milieu neuf ajusté et pasteurisé. Dans de nombreux cas, le recyclage des effluents est possible.

Le produit protéinique obtenu selon le procédé pour l'obtention de protéines peut être avantageusement récolté selon le schéma ci-dessous.

- soutirage

- récolte sur filtre-presse

- pressage rejet

- séchage

- broyage

- conditionnement

Effluents

Farine de protéines

Action de Trichoderma album

Milieu de culture éventuellement équilibré et pasteurisé

Gâteau mycélien = protéines du substrat et/ou protéines de Trichoderma album

Après soutirage, la récolte est récupérée par filtration, par exemple sur un filtre-presse ou tout autre dispositif de filtration approprié. Après filtration, la culture est pressée pour former un gâteau mycélien contenant 30 à 50% en poids de matière sèche. Ce gâteau mycélien est ensuite séché, éventuellement broyé et conditionné en vue de sa conservation ou de son transport.

Le séchage du produit protéinique par lyophilisation, atomisa-tion, fluidisation ou sur rouleau sécheur (type Hatmaker) sécheur à bande ou sécheur pneumatique est très rapide. Ces procédés de séchage permettent d'aboutir à un aliment d'une qualité exceptionnelle et ne laissent aucune cellule viable.

Par contre, les procédés de séchage statiques altèrent la valeur nutri-tionnelle du produit. En effet, la Plasmolyse libère les structures aminées et glucidiques simples qui réagissent par réaction de Maillard. Les procédés statiques de séchage sont donc à proscrire.

A la sortie du filtre-presse, le produit protéinique, qui contient notamment le mycélium de Trichoderma album, possède une structure filamenteuse bien individualisée. Au séchage, cette structure devient très friable et s'effondre spontanément.

Lorsque le produit protéinique est constitué uniquement de protéines de Trichoderma album, le mycélium sec et broyé se présente sous la forme d'une poudre blanche, d'une densité qui oscille entre 0,6 et 0,9. Cette poudre, non foisonnante, est onctueuse, très facilement mouillable, sans odeur ni saveur. Certains milieux de culture peuvent toutefois lui conférer des «flaveurs» spécifiques.

Microscopiquement, aucune structure mycélienne n'est perceptible. On observe seulement des débris de formes diverses dont les dimensions varient entre 5 et 50 |x.

Les protéines de Trichoderma album obtenues selon le procédé de la présente invention se présentent sous la forme de poudre contenant 50 à 65% de protéines.

Les compositions centésimales et en acides aminés du mycélium de Trichoderma album obtenu selon le procédé de l'invention et séché sont données dans les tableaux I et II.

Dans le tableau II, on a indiqué les compositions d'autres pro-téagineux obtenus selon les procédés classiques.

Les produits protéiniques constitués d'un mélange de protéines de substrat et de mycélium ont une teneur en protéines qui varie selon le substrat de départ et la quantité de mycélium.

Tableau I

Composition centésimale du mycélium sec de Trichoderma album (% en poids)

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Acides nucléiques

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Cendres

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Comme on l'a indiqué précédemment, l'espèce Trichoderma album mise en œuvre dans le procédé de l'invention est une espèce nouvelle de champignons filamenteux qui a été sélectionnée dans les laboratoires de l'Institut national de la recherche agronomique.

( Tableau en tête de la page suivante )

L'invention va être maintenant décrite plus en détail dans les exemples illustratifs donnés ci-après ;

Exemple I:

Culture en fermenteur

Dans cet exemple, on a traité, selon le procédé de l'invention, des milieux de culture liquides contenant 60 ou 90%o de matière sèche (grammes par volume) et provenant respectivement de lactosérum, de jus de luzerne, de farines de blés, d'effluent de protéinerie, de jus de pommes de terre, de corn steep (eaux de macération en amidon-nerie de grains de maïs) et de mélasses de betteraves.

On a utilisé le dispositif de fermentation selon la présente invention. Dans la cuve 1, on a introduit 1001 de milieu et 101 de Trichoderma album obtenu par culture sur agitateur. Pendant les 3 à 5 premières heures de culture, celle-ci a été aérée par les moyens d'aéra5

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Tableau II

Composition du Trichoderma album, comparée à d'autres protéagineux, en pour-cent pour 16 g de N

tion 3 qui étaient constitués, dans le cas présent, d'une tubulure circulaire munie de trous et d'un dispositif d'amenée d'air. La quantité d'air injectée était telle que la teneur en 02 dissous soit comprise entre 6 et 10 mg/1. On a maintenu la température du milieu de culture entre 24 et 28° C et le pH à une valeur comprise entre 3,7 et 4,8 à l'aide d'un acide ou d'une base.

Lorsque le mycélium a été dans sa phase exponentielle, on a procédé selon le mode opératoire décrit ci-dessus, c'est-à-dire que l'on a ouvert la vanne 10 et que l'on a mis en fonctionnement la pompe à circulation 15 et le centrifugeur 12. Le débit en oxygène dans le centrifugeur a été réglé de manière à maintenir la teneur en 02 dissous à une valeur comprise entre 6 et 10 mg/1. Après 15 à 20 h de culture, on a récolté le mycélium par soutirage et on l'a filtré sur un filtre-presse; on a obtenu 7 à 9 kg de gâteau de mycélium à 50% de matière sèche. Ce gâteau a ensuite été séché sur rouleaux type Hatmaker ou par lyophilisation et on a obtenu une farine de filamenteux de 57-65% de protéines. La composition centésimale des produits obtenus avec chaque milieu ainsi que leur composition en acides aminés étaient sensiblement les mêmes que celles données dans les tableaux I et II. Les quantités de matières sèches produites et restantes au bout de 10 à 20 h sont consignées dans le tableau IV.

Exemple II:

Culture sur agitateur

Trichoderma album a été cultivé sur agitateur (150 révolutions/ min) en erlenmeyers de 500 ml contenant 100 ml de milieu. Les milieux comportaient, par litre, 40 à 70 g de matière sèche ajustée à 3% de N; le pH de départ était de 4,5. La durée de la culture était de 20 à 40 h à 27° C. La récolte du mycélium a été effectuée sur filtre-presse et le séchage par lyophilisation.

Les moyennes des résultats obtenus sont données dans le tableau III.

Dans les conditions opératoires ci-dessus, l'optimisation des cultures n'est pas possible; néanmoins, les rendements en mycélium sont excellents, mais l'épuisement des milieux dépasse rarement 50%, du fait de la chute rapide de l'oxygène dissous et des variations considérables du pH.

D'autres essais réalisés selon le mode opératoire ci-dessus, mais en maintenant le pH à une valeur entre 3,7 et 4,8 et la teneur en oxygène dissous entre 6 et 10 mg/1, ont montré que, dans ces conditions de pH et de 02 dissous, l'optimisation pouvait être atteinte.

Exemple III:

Comparaison de la culture en fermenteur selon la fig. 2 annexée par rapport à la culture dans un fermenteur traditionnel

Dans cet exemple, on a réalisé une culture de Trichoderma album sur les milieux définis dans l'exemple I dans les conditions opératoires décrites à l'exemple II; les milieux de culture contenaient 60 et 90%o de matière sèche, le pH a été maintenu à 4,5 et la température à 27° C. On a mesuré les quantités de matières sèches produites et res-55 tantes au bout de 10 h à 20 h de culture. Les résultats obtenus sont consignés dans le tableau IV.

( Tableaux en tête de la page suivante)

Les résultats du tableau IV montrent que toutes les cultures réa-60 Usées avec le dispositif selon la fig. 2 ont été maîtrisées; les résultats obtenus sont très bons. Par contre, les cultures effectuées de façon traditionnelle, c'est-à-dire dans un fermenteur adapté pour obtenir des bactéries, des levures ou produire des antibiotiques, des enzymes, etc., n'ont pu être réalisées valablement que sur deux subs-65 trats, à savoir le lactosérum et la farine de blé.

En conclusion, le dispositif selon la fig. 2 permet d'obtenir une production plus forte de biomasse et un épuisement des milieux plus poussé.

Caséine lactique

Tourteau de soja

Tourteau de sésame

Farine de lupin New Land

Champignons de Paris

Trichoderma album séché sur Hatmaker

Trichoderma album lyophilisé

Trichoderma album plasmolysé (fraction soluble dans l'eau)

Trichoderma album plasmolysé (fraction insoluble dans l'eau)

Trichoderma album (acides aminés libres)

LYS

8,2

6,4

2,8

5,3

6,9

8,3

10,4

5,9

7,1

HIS

3,7

3,2

3,1

2,4

1,7

2,2

2,6

2,4

2,3

0,9

ARG

4,4

7,7

14,2

12,0

4,9

5,6

5,8

6,4

5,6

4,2

ASP

6,7

11,4

8,1

10,4

9,5

10,0

9,4

10,2

10,8

10,9

THR

4,1

4,0

3,9

3,3

5,0

5,7

4,8

5,4

5,9

2,5

SER

4,9

5,1

4,6

3,9

4,7

5,2

5,3

5,7

5,4

8,1

GLU

20,3

18,5

19,7

24,1

24,7

13,6

16,0

12,0

13,8

11,5

PRO

10,6

5,3

3,5

4,5

6,1

5,4

5,5

5,2

5,1

3,2

GLY

1,6

4,0

4,4

3,3

4,2

5,2

4,2

6,0

5,2

2,2

ALA

2,6

4,2

4,4

3,2

7,9

6,5

6,3

7,1

6,3

8,7

CYS-MET

3,1

3,9

. 6,8

2,0

3,2

3,9

2,8

4,0

2,5

VAL

5,9

4,8

4,5

4,0

5,7

5,9

5,8

6,0

6,3

6,8

ILE

5,1

5,2

4,1

4,8

4,6

5,6

6,1

4,7

5,4

6,5

LEU

8,6

7,9

7,4

8,2

6,4

8,4

8,1

9,0

12,3

TYR

5,5

4,2

3,8

4,1

1,8

4,1

3,4

3,7

7,3

PHE

4,8

5,7

4,7

4,3

3,8

4,9

3

4,1

5,0

7,1

MAT. PROT.

en % MS

91,4

52,6

53,9

34,8

40,5

56,7

63

75,0

45,0

4

40

45

50

7

Tableau III

636 503

Milieu

- pH au départ = 4,5

- 02 dissous au départ = 8 mg/1

pH

02 dissous (mg/1)

MS produite

(8/1)

MS restante (g/0

20 h

40 h

20 h

40 h

20 h

40 h

20 h

40 h

40% MS

6,5

7

4

6

9

30

27

70% MS

6,5

6,2

5,0

2,0

12

18

49

41

Tableau IV

Milieux pasteurisés 4% de N/MS pH maintenu à 4,5

02 dissous (mg/1)

MS produite

(g/I)

MS restante

(g/I)

température 27° C

10 h

20 h

10 h

20 h

10 h

20 h

Fermentation sur fermenteur traditionnel (lactosérum, farine de blé)

60% MS

5

3

15

19

33

20

90% MS

4

1,5

21

25

50

30

Fermentation réalisée avec le dispositif selon la fig. 2 (7 substrats de l'exemple I)

60% MS

8

7

27

35

15

3

90% MS

6

30

45

38

10

Exemple IV: On a fait périodiquement des prélèvements pour déterminer

Valeur nutritionnelle du mycélium de Trichoderma album

La valeur nutritionnelle du mycélium de Trichoderma album obtenu selon l'exemple I a été comparée à la valeur nutritionnelle de la caséine lactique, du tourteau de soja, du tourteau de sésame, des champignons de Paris et des graines de lupin crues.

Les CEP (grain de poids/protéines ingérées) ont été déterminés sur jeunes rats mâles sevrés SPF de race Sprague Dawley; la durée de l'expérience a été de 17 d et le taux de protéines dans les aliments était de 10%. Chaque régime a été rééquilibré en acides aminés indispensables limitants. Chaque lot expérimental comportait 20 animaux.

La composition des régimes et les résultats obtenus figurent dans le tableau V.

L'analyse des résultats du tableau V montre que les protéines du Trichoderma album possédaient une valeur nutritionnelle équivalant à la caséine lactique supplémentée en méthionine et supérieure aux tourteaux cuits de soja et de sésame.

Le faible coefficient d'efficacité protidique de la farine de lupin crue est due aux facteurs antinutritionnels contenus dans cette graine. Quant à la faible valeur nutritive du champignon de Paris pour le rat, elle peut sans doute s'expliquer par la haute teneur des carpophores en parois cellulaires. En effet, dans ce cas-là, la consommation est élevée.

Exemple V:

Valorisation de concentrés de protéines solubles de poisson

On a utilisé un concentré de protéines solubles de poisson qui titrait 90% de protéines sur matière sèche. On a dissous ce concentré dans quatre volumes d'eau (poids/volume).

Dans le dispositif selon la fig. 2, on a introduit 301 de la solution de concentré défini ci-dessus et 1 à 2 1 de Trichoderma album obtenu par culture sur agitateur.

On a maintenu la température à 24-28°C et le pH du milieu à une valeur comprise entre 3,7 et 4,8.

l'amertume du concentré de protéines solubles de poisson. On a 35 stoppé la réaction lorsque le concentré était dépourvu d'amertume, c'est-à-dire après environ 3 à 5 h.

Le produit obtenu était un mélange de concentré et de mycélium que l'on peut éventuellement séparer par filtration ou centrifugation.

Dans l'essai de laboratoire ci-dessus, on a utilisé, comme produit 40 de départ, un concentré de protéines solubles de poisson que l'on a dissous dans l'eau pour obtenir un milieu nutritif liquide. Dans la pratique, on peut faire agir Trichoderma album directement après l'hydrolyse papaïnique après séparation des insolubles. On évite ainsi une étape de séchage et une étape de dissolution inutiles.

45

Exemple VIII:

Epuration des jus de diffusion de sucrerie

Les jus de diffusion, qui sont les jus de diffusion obtenus à partir 50 des cossettes, cristallisent difficilement du fait de la présence d'impuretés, telles que par exemple des phénols et acides aminés.

Si on opère selon le procédé de l'invention en utilisant, comme milieu nutritif, un jus de diffusion, on obtient, d'une part, un jus clarifié qui cristallise bien et simplifie, de ce fait, la technologie ulté-55 rieure de fabrication du sucre et, d'autre part, des protéines de Trichoderma album. En effet, le champignon mis en œuvre consomme tout l'azote présent comme impureté dans ce jus et des hydrates de carbone, et on obtient un mycélium qui présente les caractéristiques définies dans le tableau I.

so Par exemple, si on utilise un jus de diffusion titrant 17% de matière sèche et contenant 1 % de N par rapport à la matière sèche, on peut obtenir, d'une part, un jus clarifié titrant 15% de matière sèche et, d'autre part, 15 à 20 g/1 de jus de diffusion à 50% de protéines de Trichoderma album.

65 Ainsi, au lieu d'obtenir des mélasses, qui sont des sous-produits de l'industrie sucrière, on obtient selon l'invention une fraction protéinique titrant 50 à 65% de protéines et on améliore la cristallisation du sucre.

636 503 8

Tableau V

Composition des régimes en % ; GMQ; CEP

Régimes

I

II

III

IV

V

VI

VII

Caséine lactique

12

0

Tourteau de soja cuit

0

22

0

Tourteau de sésame cuit

0

20

0

Farine de lupin New Land crue

0

28

0

Champignons de Paris

0

25

0

Trichoderma album séché sur Hatmaker

0

20

0

Trichoderma album lyophilisé

0

18

Amidon de maïs

53,75

44,75

46,50

38,35

41,60

41,65

48,75

Glucose

20

Huile d'arachide

8

Cellulose

2

1

Complément vitaminique et minéral

4

DL-méthionine

0,25

0

0,35

0,4

0,35

0,25

L-lysine, HCl

0

0,5

0,20

0

L-thréonine

0

0,10

0

Poids moyen des rats au départ (g)

52

51

Poids moyen des rats après 17 d (g)

129

111

119

70

85

132

131

Ingérés/J/al (g)

12,5

10,4

10,8

5,9 '

9,2

12

GMQ

4,5

3,5

4,0

1,1

2,0

4,8

4,7

CEP

3,7

2,9

3,0

1,7

2,0

3,7

3,6

R

2 feuilles dessins

Claims

636 503

1. Procédé pour l'obtention de protéines alimentaires, caractérisé en ce qu'il consiste: à cultiver, à une température inférieure à 28 C, le champignon Trichoderma album sur des milieux nutritifs liquides, le pH desdits milieux étant maintenu à une valeur comprise entre 3,7 et 4,8, la teneur en oxygène dissous étant de 6 à 10 mg/1, ladite culture étant réalisée sous une agitation efficace non traumatisante et dans des conditions telles que le foisonnement soit pratiquement nul.

2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la température est comprise entre 24 et 28 C.

2

REVENDICATIONS

3. Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que les milieux nutritifs proviennent de produits agricoles, de sous-produits et rejets d'industries agroalimentaires et de substrats protéiques à valoriser.

4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que les produits agricoles sont choisis parmi les farines, notamment de blé, de seigle, de maïs, d'orge, d'avoine, de pois; les tubercules et racines, notamment les pommes de terre, les topinambours, le manioc, les patates douces, les betteraves, les mélasses et pulpes de betterave, les carottes, les rutabagas, etc., les pulpes et téguments de fruits, notamment les bananes, les ananas, les oranges, les pommes, les marcs divers et les produits fibreux, tels que bagasses, pailles, bois.

5. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que les sous-produits et rejets d'industries agroalimentaires sont pris parmi les fientes de volailles, les lisiers, les ordures ménagères, les eaux rési-duaires, les efïluents de conserverie, de protéinerie, les vinasses de distillerie, le corn steep, les eaux de diffusion de sucrerie, les produits en provenance de la faune marine, notamment du poisson.

6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que les produits en provenance de la faune marine sont les eaux de presse et les concentrés de protéines solubles de poissons.

7. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que les substrats protéiniques sont des pulpes de betteraves et des concentrés de protéines solubles de poissons.

8. Procédé selon la revendication 1 pour l'obtention de protéines de Trichoderma album, caractérisé en ce que la teneur en azote (N-atomique) desdits milieux nutritifs est ajustée à une valeur de 4 à 5% par rapport à la matière sèche.

9. Produits protéiniques obtenus par le procédé selon la revendication 1.

10. Produits protéiniques selon la revendication 9, obtenus par le procédé selon l'une des revendications 2 à 8.

11. Produits protéiniques selon l'une des revendications 9 ou 10, caractérisés en ce qu'ils sont constitués de protéines de substrats modifiés éventuellement en mélange avec des protéines de Trichoderma album.

12. Produits protéiniques selon l'une des revendications 9 ou 10, caractérisés en ce qu'ils sont constitués de protéines du microorganisme filamenteux Trichoderma album et en ce qu'ils contiennent 50 à 65% de protéines (N x 6,25).