FR2720406A1 - Composition de microorganismes et procédé pour la production de xylitol. - Google Patents

Abstract

Composition contenant en combinaison, pour une utilisation simultanée et/ou séparée dans le temps, au moins un premier microorganisme produisant du xylitol et au moins un second microorganisme convertissant l'arabinose en métabolites différents de l'arabinitol, ledit second microorganisme ne consommant substantiellement pas de xylose ou de xylitol. Cette composition peut être utilisée dans un procédé de production de xylitol.

Description

La présente demande a pour objet une composition contenant une combinaison de microorganismes pour la production de xylitol.

Elle est en outre relative à un procédé de production de xylitol.

Le xylitol est un polyol à cinq atomes de carbone qui possède un pouvoir sucrant voisin de celui du saccharose. En raison de ses propriétés physico-chimiques particulières, le xylitol est utilisé comme substituant du saccharose ou d'autres molécules à pouvoir sucrant dans des produits à visées alimentaires, pharmaceutiques et médicales. En effet, le xylitol possède une haute stabilité et est inerte vis-à-vis de la réaction de Maillard. I1 n'est pas fermentescible par de nombreux microorganismes et notamment les bactéries de la plaque dentaire. Son assimilation est insulinodépendante, ce qui permet son utilisation par les diabétiques.

Le xylitol est naturellement présent dans de nombreux fruits et légumes, mais en trop faibles quantités pour en être extrait de façon rentable. A l'échelle industrielle, le xylitol est donc obtenu par réduction chimique du xylose, monosaccharide à cinq atomes de carbone et sucre majeur dérivé de la fraction hémicellulosique des matériaux lignocellulosiques dans lesquels il est présent sous forme de xylanes.

Ce procédé de production du xylitol par voie chimique comprend les étapes suivantes:
* hydrolyse de matières premières végétales, telles que bois de bouleau, rafles de maïs, coques d'amandes,
* purification de l'hydrolysat pour obtenir une solution riche en xylose,
* hydrogénation du xylose en xylitol en conditions élevées de température et de pression et en présence d'un catalyseur métallique comme le nickel de Raney,
* séparation du xylitol des autres polyols par fractionnement chromatographique,
* récupération du xylitol par cristallisation.

La production de xylitol par voie chimique est caractérisée par un nombre élevé d'étapes, du fait que d'une part la matière première utilisée est un matériau très complexe d'un point de vue composition et structure et d'autre part la réduction chimique est non sélective vis-à-vis du substrat, lequel est composé d'un mélange de sucres, comprenant majoritairement du xylose. Cette réduction non spécifique du xylose conduit à développer dans le procédé chimique des techniques de séparation et de purification lourdes (chromatographies notamment), couplées à des opérations de recyclage.

Cet état de fait a conduit à rechercher des procédés permettant de rendre la réduction sélective vis-à-vis du xylose. C'est dans ce cadre qu'ont été proposés des procédés biologiques de production du xylitol.

Différents microorganismes ont été testés et étudiés, d'une part pour leur capacité à convertir le xylose en xylitol et d'autre part pour leur propriété à montrer une réduction plus sélective vis-à-vis du xylose ( lorsqu'il est mélangé à d'autres sucres) que la voie chimique.

Plusieurs espèces de levures pouvant produire du xylitol à partir du xylose ont été décrites. En général, l'éthanol est coproduit avec le xylitol, les proportions variant selon la nature des souches et les conditions de culture. On peut rapporter à titre d'illustration, les données expérimentales suivantes ( qui correspondent en général aux performances maximales du matériel biologique testé et qui sont obtenues sur milieu synthétique):
* Candida tropicalis HXP2 (mutant): production de 40 g/l de xylitol avec un rendement de 0,78 g/g et une productivité de 1,6 g/l/h (Gong et coll.,1981 Biotechnology
Letters, 3(3), 130-135, ).

* Candida boidinii : production de 35 g/l de xylitol avec un rendement de 0,43 g/g et une productivité de 0,24 g/l.h (Vongsuvanlert et Tani, 1989, Journal of Fermentation and Bioengineering, 67, 35-39),
* Candida guilliermondii : production de 110 g/l de xylitol avec un rendement de 0,70 g/g et une productivité de 0,46 g/l.h (Meyrial et coll., 1991 Biotechnology Letters, 13(4), 281-286),
* Candida parapsilosis: production de 74 g/l de xylitol avec un rendement de 0,74 g/g et une productivité de 0,14 g/l.h (Nolleau et coll., 1993, Current Microbiology, 27, 191197),
* Candida tropicalis: production de 17 g/l de xylitol avec un rendement de 0,57 g/g et une productivité de 0,35 g/l.h (Barbosa et coll., 1988, The Journal of Industrial
Microbiology, 3, 241-251),
* Pachysolen tannophilus : production de 4,7 g/l de xylitol avec un rendement de 0,23 g/g et une productivité de 0,1 g/l.h (Delgenes, 1989, Production d'éthanol à partir de sucres dérivés des hémicelluloses par Pichia stipitis, Thèse de Montpellier II),
* Candida pelliculosa: production de 7,5 g/l de xylitol avec un rendement proche de 1 g/g et une productivité de 0,31 g/l.h (Kitpreechavanich et coll., 1984, Biotechnology Letters, 6(10), 651-656),
* Candida sp.: production de 180 g/l de xylitol avec un rendement de 0,83 g/g et une productivité de 1,6 g/l.h (Chen et Gong, 1985, Journal of Food Science, 50, 226-228),
* souche recombinée de Saccharomyces cerevisiae: production de 18 g/l de xylitol avec un rendement de 0,9 g/g et une productivité de 0,19 g/l.h (Hallborn et coll.,l991,
Biotechnology, 9, 1090-1095).

Relativement peu de résultats expérimentaux concernant la production de xylitol par des levures cultivées sur milieux naturels, en particulier des hydrolysats hémicellulosiques de biomasses végétales, sont rapportés dans la littérature.

Une production de xylitol de 95 g/l, avec un rendement de 0,90 g/g et une productivité de 1 g/l.h, a été rapportée par Chen et Gong (1985 précédemment cités) pour Candida sp.

B22 cultivée sur un hydrolysat hémicellulosique de bagasse de canne à sucre (hydrolyse acide). Candida guilliermondii cultivée sur hydrolysat hémicellulosique de bagasse de canne à sucre (hydrolyse acide) produit du xylitol à 34 g/l, avec un rendement de 0,50 g/g et une productivité de 0,26 g/l.h, (Roberto et coll., 1991, Bioresource Technology, 36, 271-275).

Une production de xylitol à 25 g/l avec un rendement de 0,64 g/g par Debaryomyces hansenii cultivée sur liqueur sulfitique a été décrite dans WO 91.10.740. I1 existe un certain nombre de brevets concernant l'utilisation de levures pour produire le xylitol à partir du même type de substrat que la filière chimique, à savoir le xylose dérivé des hémicelluloses de biomasses végétales. Comme exemples, on peut citer les demandes de brevets WO9110740, FR 2 641.545, WO 9008193 et WO 8805467.

Les résultats d'expériences effectuées sur la réduction sélective du xylose montrent que généralement les levures productrices de xylitol ne convertissent pas en leurs polyols respectifs les hexoses, tels que le glucose, le mannose et le galactose. Ces sucres sont en effet convertis en éthanol et la séparation du xylitol de l'éthanol ne pose pas de problèmes majeurs. Ce phénomène a été mis en évidence chez Candida guilliermondii (Meyrial et coll.,l991, précédemment cités), chez Candida tropicalis (Wo 91.10.740), chez un mutant de
Candida tropicalis (Gong et coll.,1981, précédemment cités ) et chez Debaryomyces hansenii (WO 91.10.740).

Cette absence de réduction des hexoses en polyols chez les levures productrices de xylitol est fondamentale dans le cadre de la production de xylitol par voie biologique, car ces hexoses sont obligatoirement présents dans les hydrolysats hémicellulosiques. En effet, la purification du xylitol par rapport aux sorbitol, mannitol et galacticol est évitee dans le procédé biologique. De plus, l'absence de production de galacticol à partir de galactose est importante à considérer dans la mesure où le galacticol peut provoquer la cataracte, d'où la nécessité de l'éliminer dans le procédé de fabrication de xylitol par voie chimique.

En outre, le sorbitol est très difficile à séparer du xylitol par fractionnement chromatographique. L'absence de production de ce polyol à partir du glucose dans le procédé biologique constitue un avantage.

Mais, contrairement aux hexoses d'origine hémicellulosique, le L-arabinose est en général converti en arabinitol par les levures productrices de xylitol. Ainsi
Candida guilliermondii cultivée sur arabinose en microaérobiose montre un rendement de 0,17 g/g (Meyrial et coll., 1991). Avec Debaryomyces hansenii cultivée en conditions microaérobies, un rendement de conversion de l'arabinose en arabinitol proche de 100 % est obtenu (déduit des résultats mentionnés dans WO 91.10.740). Enfin, cultivée sur hydrolysat hémicellulosique de bagasse de canne, une souche de Candida coproduit avec le xylitol, une quantité significative d'arabinitol (Chen et Gong, 1985, précédenrment cités). Le rendement de formation déduit de cet article est 0,65 g/g.

D'un point de vue biotechnologique, cette propriété qu'ont les levures productrices de xylitol de réduire l'arabinose en arabinitol peut s'avérer pénalisante dans la mesure où un hydrolysat d'hémicelluloses de biomasses végétales est obligatoirement composé d'un mélange de monomères osidiques, en particulier de xylose et d'arabinose.

En conséquence, on obtient lors de fermentations par des levures de milieux synthétiques ou naturels à base de sucres hémicellulosiques, une production de xylitol et d'arabinitol.

Ceci peut nécessiter la mise en oeuvre d'un traitement de fractionnement chromatographique pour purifier le xylitol avant de le récupérer par cristallisation.

La co-production de xylitol et d'arabinitol par des levures cultivées sur mélange de sucres hémicellulosiques est d'ailleurs décrite dans WO 9 110 740 et dans la publication de
Chen et Gong (1985, précédemment cités).

I1 ressort donc de l'état de la technique que l'on ne disposait pas, à la connaissance du demandeur, de procédés permettant l'obtention de xylitol sans qu'il soit nécessaire de procéder à des étapes de purification du xylitol -par rapport à l'arabinitol à partir du milieu de réaction.

Le demandeur s'est donc attaché à la mise en oeuvre d'un procédé microbiologique permettant d'obtenir du xylitol substantiellement dépourvu d'arabinitol
Il a montré que la combinaison de deux types de microorganismes, l'un produisant du xylitol, et l'autre convertissant l'arabinose en métabolites différents de l'arabinitol, permettait d'obtenir des milieux de culture contenant des concentrations importantes en xylitol substantiellement dépourvu d 'arabinitol.

La présente invention a pour objet une composition contenant en combinaison, pour une utilisation simultanée ou séparée dans le temps, au moins un premier microorganisme produisant du xylitol et au moins un second microorganisme convertissant l'arabinose en des métabolites différents de l'arabinitol et ne consommant pas de xylose ou de xylitol.

Préférentiellement, le premier microorganisme, c'est-àdire celui produisant le xylitol, est une levure, avantageusement du genre Candida ou du genre Debaryomyces. Une telle levure peut être Candida guilliermondii ou Candida parapsilosis qui constituent les espèces dont l'emploi est préféré dans l'invention.

I1 doit être entendu que toute autre levure ayant un pouvoir de conversion du xylose en xylitol peut convenir. A titre d'exemples de telles souches, on peut mentionner Candida tropicalis, Candida boïdinii, Candida pelliculosa et
Debaryomyces hansenii.

Comme second microorganisme, on peut utiliser des bactéries , en particulier du genre Pediococcus ou
Propionibactérium ou du genre Lactobacillus, choisies de préférence parmi les espèces Lactobacillus brevis ou
Lactobacillus reuteri. Mais il doit être entendu que tout autre microorganisme peut convenir du moment qu'il satisfait aux conditions suivantes:
* incapacité de métaboliser le xylose et le xylitol,
* capacité de convertir l'arabinose en métabolites autres que l'arabinitol,
* compatibilité de croissance et d'activités fermentaires avec la souche utilisée pour produire le xylitol à partir du xylose,
* capacité réduite de rentrer en compétition vis-à-vis de l'oxygène avec la levure productrice de xylitol, car les levures productrices de xylitol ont besoin d'oxygène pour fermenter le xylose.

Pour s'assurer de la compatibilité des souches bactérienne et de levure, la souche bactérienne est cultivée d'une part sur milieu complet liquide dont la source carbonée est le xylose et d'autre part sur milieu liquide complet dont la source carbonée est l'arabinose. Après quelques jours d'incubation, l'analyse des prélèvements par chromatographie liquide (HPLC) permet d'établir une consommation de l'arabinose avec une non production d'arabinitol et une non consommation du xylose. Le même test peut être fait en utilisant le xylitol comme source de carbone pour démontrer une non consommation de ce polyol par la souche bactérienne.

Pour établir la capacité réduite de la souche bactérienne à rentrer en compétition vis-à-vis de l'oxygène avec la levure productrice de xylitol, on réalise les cultures (avec la bactérie seule) sur arabinose décrites ci-dessus, d'une part en microaerobiose et d'autre part en anaerobiose.

Dans ces deux conditions la bactérie est capable de consommer l'arabinose pour le convertir en acétate et en lactate.

La possibilité pour les deux souches (levure et bactérie) d'être cultivées ensemble a été mesurée et réalisée en mettant en oeuvre une culture des deux souches sur milieu liquide complet dont la source carbonée est un mélange xylose + arabinose, en microaerobiose. Un comptage au microscope, après quelques jours d'incubation permet d'établir, par rapport à un comptage à l'instant initial qu'il y a eu multiplication des deux souches associées. L'ensemble des expérimentations mentionnées ci-dessus a été réalisé au laboratoire. Une autre approche possible pour établir les critères requis pour la bactérie est de réaliser les tests sur milieu solide en boîtes de Pétri et d'établir l'apparition (consommation de l'arabinose) ou non (non consommation du xylose ou du xylitol) des colonies bactériennes après quelques jours d'incubation. Toutefois, en ce qui concerne l'arabinose, il n'est pas possible avec cette approche de savoir aisément s'il y a eu production ou non d'arabinitol.

La combinaison objet de la présente invention présente un effet inattendu puisqu'il n'était en rien prévisible, au vu de l'état de la technique porté à la connaissance du demandeur, que deux souches de microorganismes puissent d'une part coopérer au sein d'une même culture, et d'autre part que cette coopération puisse conduire à une production industrielle.

En effet, on pouvait s'attendre à ce que la croissance de l'une des souches se fasse au détriment de l'autre ou que l'une des souches produise des métabolites difficiles à séparer du xylitol.

L'invention a en outre pour objet un procédé de production de xylitol, substantiellement sans accumulation d'arabinitol, dans lequel la composition de microorganismes décrite ci-dessus est mise en culture dans un milieu contenant au moins des éléments nutritifs et des sucres d'origine hémicellulosique, dans des conditions permettant le développement des microorganismes.

Par "éléments nutritifs", on entend les éléments nécessaires à la croissance et aux activités métaboliques des microorganismes, par exemple l'extrait de levure, la peptone et un ou des sels minéraux.

Par "mélange de sucres d'origine hémicellulosique", on entend tous les substrats contenant du xylose et de l'arabinose comme sucres majeurs. Un tel substrat peut être présent sous la forme d'un hydrolysat d'hémicelluloses de biomasses végétales.

Les sucres d'origine hémicellulose sont principalement le xylose mais peuvent être aussi d'autres sucres caractéristiques des hémicelluloses, tels que l'arabinose, le glucose, le mannose ou le galactose.

On notera qu'ils peuvent être remplacés, au moins partiellement, par des sucres d'origine synthétique.

Pour la fabrication des milieux de culture et pour la mise en oeuvre de l'invention de manière générale, on pourra se référer aux manuels généraux suivants
"Microbiologie Industrielle et Génie Biochimique" par
Simon et Meunier (Masson et Cie éditeurs, 1970),
" Microbiological Methods" par Collins, Lyne et Grange (Butterworths ed., 6ème édition) et
Comprehensive Biotechnology " par Moo-Young et al.

(Pergamon Press, 1985, volumes 1 à 4 > .

Le procédé objet de l'invention permet une production industrielle de xylitol sous une forme substantiellement pure, ce qui n'était possible jusqu'alors qu'en passant par des étapes de séparation lourdes et coûteuses.

La présente invention permet donc de résoudre un problème se posant de longue date à l'homme du métier. Elle constitue donc un progrès technique important.

L'importance de la présente invention est renforcée par le fait que le xylitol présente des applications particulièrement intéressantes en santé et en nutrition humaines, comme indiqué ci-dessus.

Avantageusement, le procédé est mis en oeuvre dans un milieu de culture liquide.

Préférentiellement il peut être mis en oeuvre, au moins partiellement, en présence d'oxygène.

On entend par oxygénation partielle un procédé dans lequel on ne fournit pas d'oxygène pendant une partie du procédé, par exemple en début de procédé.

Le débit d'aération doit être suffisant pour permettre la fermentation des sucres, et notamment du xylose, mais non excessif, ce qui diminuerait le rendement en xylitol par suite d'une production cellulaire accrue.

La valeur optimale du débit d'air peut etre déterminée par des essais simples. Exprimée comme la vitesse de transfert en oxygène, elle est, par exemple, de 0,0001 à 500 et de préférence comprise entre 0,001 et 100 millimoles d'oxygène par litre de milieu de fermentation et par heure. Pour la mesurer, il suffit de faire la différence entre l'oxygène introduit dans le fermenteur et l'oxygène sortant de ce dernier, donc de faire le bilan en oxygène, et de rapporter le résultat à l'unité de volume de milieu de fermentation et à l'unité horaire.

De manière avantageuse, la température de mise en oeuvre du procédé est comprise entre 15 et 45 C et préférentiellement entre 25 et 35 C.

Le pH du milieu de culture est, quant à lui, préférentiellement compris entre 3 et 8 et encore plus préférentiellement compris entre 5 et 7.

La culture est généralement effectuée pendant 20 à 200 heures afin d'obtenir une concentration optimale en xylitol.

La présente invention est illustrée sans pour autant être limitée par les exemples qui suivent.

EXEMPLES
Protocole expérimental général:
Les souches de levures productrices de xylitol sont:
* Candida guilliermondii NRC 5578 obtenue auprès de The
Foundation for Industrial Technology ( Sao Paulo, Brésil) et décrite par Barbosa et coll. (Journal of Industrial
Microbiology, 1988, 3, 241).

* Candida parapsilosis ATCC 28474 obtenue auprès de l'American Type Culture Collection (Rockville, USA) et décrite par Furlan et coll. (Biotechnology Letters, 1991, 13 (3), 203).

Les souches microbiennes ayant l'incapacité de métaboliser le xylose et le xylitol et la capacité de convertir l'arabinose en métabolites autres que l'arabinitol sont Lactobacillus brevis NRRL 3065 et Lactobacillus reuteri
NRRL 14171 obtenues auprès du Northern Regional Research
Center (Peoria, USA). Ces souches bactériennes convertissent l'arabinose en acides organiques (acide lactique, acide acétique).

Les souches sont maintenues sur des milieux nutritifs gélosés à 4 C. Le milieu nutritif pour les levures contient 10 g/l de glucose, 5 g/l de peptone pancréatique, 3 g/l d'extrait de levure, 3 g/l d'extrait de malt et 20 g/l de gélose.

Le milieu nutritif pour les bactéries est le milieu MRS (De Man et coll., 1960, J. of Appl. Bact., 23, 130-133) additionné de 20 g/l de gélose.

Les milieux liquides pour la propagation des microorganismes (levains) contiennent:
* pour les levures: xylose 20 g/l, extrait de levure 5 g/l, Yeast Nitrogen Base 3 g/l,
* pour les bactéries: glucose 20 g/l, polypeptone 10 g/l, extrait de levure 5 g/l, extrait de viande 10 g/l, phosphate dipotassique 2 g/l, acétate de sodium 5 g/l, citrate d'ammonium 2 g/l, sulfate de magnésium 0,2 g/l, sulfate de manganèse 0,05 g/l, Tween 80 1/mol.

Pour réaliser la fermentation, on introduit dans un fermenteur aéré le milieu liquide comprenant 5 g/l d'extrait de levure, 3 g/l de Yeast Nitrogen Base, 5 g/l de peptone de viande-caséine, 1,2 g/l de KH2PO4, 0,18 g/l de Na2HPO4 et la source carbonée. La source carbonée est un mélange comprenant environ 16,6 % de glucose , 66,7 % de xylose et 16,7 % d'arabinose; ces proportions simulant un hydrolysat d'hémicelluloses de biomasses végétales. Différentes concentrations en sucres totaux ont été testées: environ 60 g/l, 120 g/l et 180 g/l. Les inoculums de levures et de bactéries sont de 1 à 3.107 cellules par ml de milieu.

La fermentation est menée à un pH et à une température régulée à 6 et 30 C respectivement. Le fermenteur utilisé a une capacité de 2 litres.

Le xylose, le glucose, l'arabinose, l'arabinitol et le xylitol sont quantifiés par chromatographie en phase liquide à haute performance. Le développement cellulaire total, exprimé en g/l (poids sec) a été mesuré par gravimétrie.

La durée de la fermentation qui se situe le plus généralement entre 30 et 200 h dépend du taux d'inoculation de la concentration initiale en sucres et de la vitesse de transfert en oxygène, la fin de la fermentation pouvant être déterminée par l'homme du métier au moyen de prélèvements réguliers d'échantillons de culture.

Dans les études décrites ci-après, les différentes valeurs données dans les tableaux ont été calculées comme suit à partir des dosages effectués sur les prélèvements:
* rendement YP1/5 en xylitol ( g de xylitol produit par g de xylose consommé)
P1F - P10 1/S Xo - XF où:
P1F : concentration finale en xylitol (g/l)
P10 : concentration initiale en xylitol (g/l)
XO : concentration initiale en xylose ( g/l)
XF : concentration finale en xylose ( g/l) * rendement vP2/S en arabinitol ( g d'arabinitol produit par g d'arabinose consommé)
P2F-P2O
YP2/S
A0-AF où
P2F : concentration finale en arabinitol (g/l)
P20 : concentration initiale en arabinitol (g/l)
Ag : concentration initiale en arabinose (g/l)
AF : concentration finale en arabinose (g/l)
* Pureté T en xylitol (%0.

P1F
P1F + P2F
* Productivité volumétrique movenne en xvlitol ( g de xylitol/l de milieu/heure):
P1F
P1 =
tF où tF = temps de réaction (h).

Protocole expérimental dans le cas d'une utilisation séparée dans le temps d'une bactérie nuis d'une levure.

Cette procédure consiste en inoculation initiale du milieu complet liquide contenant les sucres hémicellulosiques comme source de carbone, avec le levain bactérien puis lorsque la consommation totale de l'arabinose est obtenue, on inocule le milieu avec le levain levurien afin de produire le xylitol à partir du xylose:
- première phase: conditions d'anaerobiose ( ou de microaerobiose) régulations du pH à 6 et de la température à 30 C, préférentiellement,
- deuxième phase: conditions de microaerobiose régulation du pH et de la température respectivement à 6 et 30 C préférentiellement.

EXEMPLE 1:
Fermentation du mélange de sucres (glucose, xvlose arabinose ) par la levure Candida guilliermondii NRC 5578 seule ou combinée, à Lactobacillus brevis NRRL 3065.

L'expérience a été réalisée conformément au protocole général avec un débit d'aération de 0,005 Volume/Volume par
Minute (VVM) et une vitesse d'agitation de 800 Rotations Par
Minute (RPM > correspondant à une vitesse de transfert en oxygène de 1,7 mmole/l.h. Les concentrations initiales en sucres (valeurs expérimentales) sont les suivantes:
xylose : 43, 6 g/l
arabinose : 10 g/l
glucose : 10 g/l.

Les paramètres de fermentation sont indiqués dans le tableau 1.

TABLEAU 1
Fermentation de Candida ouilliermondii
combinée à Lactobacillus brevis
Paramètres Valeurs xylitol produit (g/l) 26
YP1/S (g/g) 0,60 taux de conversion du xylose (%) 100
QP1 (g/l.h) 0,18 arabinitol produit (g/l) O VP2/S (g/g) O taux de conversion de l'arabinose (%) 100
T (r) 100
Comme le montre le tableau 1, le procédé de l'invention a permis d'obtenir une production nulle d'arabinitol tout en conservant de bons paramètres de conversion du xylose en xylitol. L'analyse des échantillons montre que l'arabinose est converti par Lactobacillus brevis en acide lactique et en acide acétique.

L'effet avantageux du procédé est souligné lorsque l'on compare les données expérimentales du tableau 1 avec celles présentées dans le tableau 2, obtenues avec la levure cultivée dans les mêmes conditions, mais seule, sur le même mélange de sucres contenant ( valeurs expérimentales):
xylose : 40,2 g/l
arabinose : 9,9 g/l
glucose : 10 g/l.

TABLEAU 2
Fermentation de Candida ouilliermondii seule
Paramètres Valeurs xylitol produit (g/l) 28 YPl/S (g/g) 0,70 taux de conversion du xylose (%) 100
QP1 (g/l.h) 0,28 arabinitol produit (g/l) 6 VP2/s (g/g) 0,60 taux de conversion de l'arabinose ($) 100
T (%) 82
EXEMPLE 2
Fermentation combinée de Candida puilliermondii et
Lactobacillus reuterii.

On réalise la fermentation d'un mélange de sucres contenant (valeurs expérimentales) du xylose ( 41 g/l), de l'arabinose (9,7 g/l) et du glucose ( 11 g/l) et dans les mêmes conditions que dans l'exemple 1 excepté que la bactérie
Lactobacillus brevis NRRL 3065 est remplacée par la bactérie
Lactobacillus reuterii NRRL 14171. Les paramètres et résultats de fermentation sont présentés dans le tableau 3.

TABLEAU 3
Fermentation combinée de Candida ouilliermondii et
Lactobacillus reuterii.

Paramètres Valeurs xylitol produit (g/l) 22
YP1/S (g/g) 0,54 taux de conversion du xylose (%) 100 QP1 (g/l.h) 0,22 arabinitol produit (g/l) 0,1 VP2/S (g/g) 0,01 taux de conversion de l'arabinose ($) 100
T (%) 99,5
EXEMPLE 3: Fermentation de Candida Paransilosis seule ou combinée à Lactobacillus reuterii.

On réalise la fermentation d'un mélange de sucres contenant ( valeurs expérimentales) du xylose (40,7 g/l), de l'arabinose (9,9 g/l) et du glucose (10,4 g/l), dans les mêmes conditions que dans l'exemple 2 excepté que la levure Candida guilliermondii est remplacée par la levure Candida parapsilosis ATCC 28474. Les paramètres de fermentation sont présentés dans le tableau 4. Les paramètres obtenus avec la levure cultivée dans les mêmes conditions avec des concentrations initiales expérimentales de 41 g/l de xylose, 10,5 g/l d'arabinose et de 11 g/l de glucose, mais seule, sont présentés dans le tableau 5.

TABLEAU 4
Fermentation de Candida naransilosis combinée à Lactobacillus
reuterii.

Paramètres Valeurs xylitol produit (g/l) 17 YP1/S (g/g) 0,49 taux de conversion du xylose ($) 87,5
QP1 (g/l.h) 0,14 arabinitol produit (g/l) 0,6 YP2/S (g/g) 0,06 taux de conversion de l'arabinose (%) 98
T (%) 96,6
TABLEAU 5
Fermentation de Candida naransilosis seule
Paramètres Valeurs xylitol produit (g/l) 28,5
YP1/S (g/g) 0,69 taux de conversion du xylose (%) 100 QP1 (g/l.h) 0,36 arabinitol produit (g/l) 10
YP2/S (g/g) 0,95 taux de conversion de l'arabinose ($) 100
T (%) 72
EXEMPLE 4:
Influence de rapport en oxygène sur la fermentation combinée de Candida guilliermondii et Lactobacillus brevis.

On réalise la fermentation d'un mélange de sucres comprenant des concentrations expérimentales initiales en xylose de 41,2 g/l, en arabinose de 10,2 g/l et en glucose de 10 g/l dans les mêmes conditions que dans l'exemple 1, excepté que la vitesse de transfert en oxygène est 3,9 mmoles/l.h. Les paramètres et les résultats de concentration initiale et totale en sucres est portée à 133 g/l (xylose 89 g/l, glucose 23 g/l, arabinose 21 g/l). Les paramètres de fermentation sont présentés dans le tableau 7.

TABLEAU 7
Influence de la concentration en sucres sur la fermentation
combinée de Candida auilliermondii et Lactobacillus brevis.

Paramètres Valeurs xylitol produit (g/l) 61
YP1/S (g/g) 0,69 taux de conversion du xylose (%) 100
QP1 (g/l.h) 0,76 arabinitol produit (g/l) 1,1
YP2/S (g/g) 0,05 taux de conversion de l'arabinose (%) 100
T (8) 98,2
EXEMPLE 6:
Fermentation d'un hydrolysat hémicellulosioue de vaille de blé obtenu par hvdrolvse acide suivie d'une filtration.

L'hydrolysat comprenant 39 g/l de xylose; 5,9 g/l de glucose et 7,9 g/l d'arabinose constitue la source carbonée du milieu de fermentation. L'expérience a été réalisée conformément au protocole général en utilisant Candida guilliermondii NRC 5578 associée à Lactobacillus reuteri NRRL 14171 et une vitesse de transfert en oxygène de 3,9 mmoles/l.h. Les paramètres et les résultats de fermentation sont présentés dans le tableau 8.

TABLEAU 8
Fermentation d'un hydrolysat hémicellulosiaue de vaille de blé
obtenu Par hvdrolvse acide suivie d'une filtration.

Paramètres Valeurs xylitol produit (g/l) 21
YP1/S (g/g) 0,55 taux de conversion du xylose (%) 98
QP1 (g/l.h) 0,29 arabinitol produit (g/l) 0,4
YP2/S (g/g) 0,05 taux de conversion de l'arabinose ($) 100
T (%) 98,1

Claims (10)

REVENDICATIONS

1. Composition contenant en combinaison, pour une utilisation simultanée et/ou séparée dans le temps, au moins un premier microorganisme produisant du xylitol et au moins un second microorganisme convertissant l'arabinose en métabolites différents de l'arabinitol, ledit second microorganisme ne consommant substantiellement pas de xylose ou de xylitol.

2. Composition selon la revendication 1, caractérisée en ce que le premier microorganisme est une levure.

3. Composition selon la revendication 2, caractérisée en ce que la levure est du genre Candida ou du genre

Debaryomyces.

4. Composition selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que le second microorganisme est une bactérie.

5. Composition selon la revendication 4, caractérisée en ce que la bactérie est du genre Lactobacillus, Pediococcus ou Propioniibacterium.

6. Procédé de production de xylitol, substantiellement sans accumulation d'arabinitol, caractérisé en ce que la composition de microorganismes selon l'une quelconque des revendications 1 à 5 est mise en culture dans un milieu contenant au moins des éléments nutritifs et des sucres d'origine hémicellulosique, dans des conditions permettant le développement des microorganismes.

7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que le milieu de culture est liquide.

8. Procédé selon l'une des revendications 6 et 7, caractérisé en ce qu'il est mis en oeuvre au moins en partie en présence d'oxygène.

9. Procédé selon l'une des revendications 6 à 8, caractérisé en ce que le milieu contient du glucose, du xylose et/ou de l'arabinose.

10. Procédé selon l'une des revendications 6 à 9, caractérisé en ce que le milieu contient un hydrolysat d'hémicellulose.