FR3053358A1 - Utilisation d'au moins un compose selenie pour augmenter la teneur en ethanol d'une composition et procede de fermentation alcoolique utilisant un compose selenie particulier - Google Patents
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Abstract
Utilisation d'au moins un composé sélénié pour augmenter la teneur en éthanol d'une composition, ledit procédé comprenant au moins une étape de fermentation alcoolique de ladite composition, ladite étape de fermentation alcoolique étant réalisée en présence dudit composé sélénié ; pendant une durée comprise dans un intervalle de 6h à 96h ; et en présence d'au moins un ferment microorganique. Procédé de fermentation alcoolique d'une composition, ledit procédé comprenant au moins une étape de fermentation alcoolique de ladite composition, ladite étape de fermentation alcoolique étant réalisée : en présence d'au moins un composé sélénié choisi dans le groupe formé par l'acide 2-hydroxy-4-méthylsélénobutyrique ou un de ses sels et la sélénocystéine; pendant une durée comprise dans un intervalle de 6h à 96h ; et en présence d'au moins un ferment microorganique.
Description
(54) UTILISATION D'AU MOINS UN COMPOSE SELENIE POUR AUGMENTER LA TENEUR EN ETHANOL D'UNE COMPOSITION ET PROCEDE DE FERMENTATION ALCOOLIQUE UTILISANT UN COMPOSE SELENIE PARTICULIER.
©) Utilisation d'au moins un composé sélénié pour augmenter la teneur en éthanol d'une composition, ledit procédé comprenant au moins une étape de fermentation alcoolique de ladite composition, ladite étape de fermentation alcoolique étant réalisée en présence dudit composé sélénié; pendant une durée comprise dans un intervalle de
6h à 96h; et en présence d'au moins un ferment microorganique.
Procédé de fermentation alcoolique d'une composition, ledit procédé comprenant au moins une étape de fermentation alcoolique de ladite composition, ladite étape de fermentation alcoolique étant réalisée: en présence d'au moins un composé sélénié choisi dans le groupe formé par l'acide 2-hydroxy-4-méthylsélénobutyrique ou un de ses sels et la sélénocystéine; pendant une durée comprise dans un intervalle de 6h à 96h ; et en présence d'au moins un ferment microorganique.
La présente invention a trait au domaine général de la production d’éthanol par des ferments microorganiques, en particulier par des levures, tout particulièrement d’espèces appartenant au genre Saccharomyces, et par des bactéries, ainsi que par tout ferment microorganique génétiquement modifié pour produire de l’éthanol.
îo Actuellement, 80% de l’éthanol sur le marché est produit par fermentation anaérobique (dite fermentation alcoolique) à partir de divers sucres fermentescibles utilisés avec la levure Saccharomyces cerevisiae (Antonius et al., Antonie van Leeuwenhoek, 90 :391-418, 2006 ; Lin et Tanaka, Appl Microbiol Biotechnol, 69 : 627-642, 2006). Les sucres fermentescibles sont les sucres pouvant être transformés en alcool par les levures. Ce sont principalement le glucose, le fructose et le saccharose, le glucose et le saccharose étant les sucres les plus utilisés en milieu industriel. Grâce aux améliorations technologiques, les rendements en éthanol se sont considérablement améliorés pendant la dernière décennie.
Cependant, les profits ont diminué. Les principales limitations de la fermentation alcoolique sont les contaminations récurrentes, ainsi que le type de procédé appliqué, qui affectent directement les rendements de production et la qualité du produit.
L’éthanol est utilisé dans de nombreux secteurs, dont l’industrie agroalimentaire (principalement pour la fabrication de boissons alcoolisées) et l’industrie des biocarburants (en temps qu’alternative aux carburants fossiles). D’après le Rapport Global des Energies Renouvelables («Renewable Global Status Report 2015 »), une production mondiale de 94 billions de litres a été réalisée en 2014. Cependant, cette production est, généralement, peu voire pas rentable. Par conséquent, le développement d’une technologie améliorée, permettant de meilleurs rendements, s’avère essentielle.
Il est connu d’utiliser la levure séléniée dans les procédés de fermentation alcoolique telle que la fabrication de bière (voir par exemple les documents RU2423417 et RU2086645). Cependant, dans ce cas, le sélénium, qui est apporté par les levures, est destiné à être présent dans la boisson alcoolisée finale. Cela permet de réaliser un apport en sélénium pour le consommateur.
Il est également connu d’utiliser du sélénium pour la fabrication de vin, non seulement pour que le sélénium soit présent sous forme organique dans le produit final, mais aussi pour augmenter la production des polyphénols qui ont leur utilité dans le produit final en particulier en tant qu’antioxydants (voir par îo exemple la publication de Barbulescu et al., Romanian Biotechnologial Letters, Vol. 17, No. 5, 2012,pp. 7646-7655).
Un des objets de l’invention est d’augmenter la production de l’éthanol d’une composition au cours d’une fermentation alcoolique par au moins un ferment microorganique.
L’invention a ainsi pour objet, sous un premier aspect, une utilisation d’au moins un composé sélénié pour augmenter la teneur en éthanol d’une composition, ledit procédé comprenant au moins une étape de fermentation alcoolique de ladite composition, ladite étape de fermentation alcoolique étant réalisée :
- en présence dudit composé sélénié ;
- pendant une durée comprise dans un intervalle de 6h à 96h ; et
- en présence d’au moins un ferment microorganique
Par « augmenter la teneur en éthanol >> d’une composition, on entend selon l’invention que la composition produit naturellement de l’éthanol par une étape de fermentation alcoolique hors présence du composé sélénié, et que la présence du composé sélénié dans cette composition au cours d’une étape de fermentation alcoolique, à conditions identiques hormis la présence du composé sélénié, augmente de façon notable, par exemple d’au moins 5%, sa teneur en éthanol. Cela représente un avantage technique important par rapport aux procédés actuellement connus, pour lesquels le sélénium utilisé en fermentation alcoolique sert principalement pour la nutrition humaine voire pour augmenter la teneur en polyphénols d’un vin.
Selon l’invention, le composé sélénié est tout composé sélénié accessible à l’homme du métier. Selon l’invention, un composé sélénié est une molécule, organique ou inorganique, comprenant un atome de sélénium. Les composés séléniés organiques sont généralement obtenus par remplacement d’au moins un soufre par au moins un atome de sélénium dans une molécule.
Ainsi, le composé sélénié organique peut être par exemple choisi parmi ceux décrits dans la demande de brevet WO 2015/155453 de la société Tetrahedron. De préférence, le composé sélénié est choisi dans le groupe formé par l’acide 2-hydroxy-4-méthylsélénobutyrique (ou acide 2-hydroxy-4îo méthylsélénobutanoïque) ou un de ses sels, le sélénite, l’acide sélénique, le sélénate, la sélénocystéine, la sélénométhionine, la sélénocystathionine, la sélénohomocystéine et la séléno-adénosylsélénométhionine.
De façon encore plus préférée, le composé sélénié est choisi dans le groupe formé par l’acide 2-hydroxy-4-méthylsélénobutyrique ou un de ses sels, la sélénocystéine et la sélénométhionine.
L’acide 2-hydroxy-4-méthylsélénobutyrique est généralement sous forme L, D, ou D, L.
Le sel de l’acide 2-hydroxy-4-méthylsélénobutyrique est de préférence un sel de calcium, de zinc ou de magnésium.
Dans le cas particulier de l’acide 2-hydroxy-4-méthylsélénobutyrique, on peut se référer quant aux conditions d’utilisation de cet acide au brevet US9017985 de la demanderesse, qui concerne l’utilisation de cet acide pour l’enrichissement en sélénium d’un microorganisme photosynthétique.
Par « ferment microorganique », on entend selon l’invention tout microorganisme connu pour produire de l’éthanol, ainsi que tout microorganisme génétiquement modifié pour produire de l’éthanol.
Un exemple de ferment microorganique est le champignon Rhodotorula.
Un exemple de microorganisme génétiquement modifié pour produire de l’éthanol est une cyanobactérie décrite dans le brevet US 6699696 de la société
Enol Energy Inc.
Selon un mode de réalisation de l’invention, le ferment microorganique est une levure choisie parmi l’espèce Kloeckera apiculata, les espèces du genre
Candida et les espèces du genre Saccharomyces. Dans ce cas, de préférence, le ferment microorganique est une levure choisie parmi les espèces Saccharomyces cerevisiae, Saccharomyces pastorianus, Saccharomyces exiguus et Saccharomyces uvarum.
Selon un autre mode de réalisation, le ferment microorganique est une bactérie de l’espèce Zymomonas mobilis ou de l’espèce Sarcina ventriculi.
Un mode de réalisation selon l’invention est tel que la concentration du composé sélénié dans la composition est telle que le sélénium est présent dans cette composition en une concentration comprise entre 0,5 et 10, de préférence îo comprise entre 1 et 8, mg/L, par exemple de 2 mg/L. Lorsque plusieurs composés séléniés sont présents, cela vaut pour la teneur totale en sélénium de la composition, prenant en considération le total de la concentration de chacun d’entre eux.
En dehors de la présence du ou des composé(s) sélénié(s) selon l’invention, la composition est telle que connue de l’homme du métier pour assurer la production d’éthanol pour le ferment microorganique concerné, c’est-à-dire que la composition comprend les éléments chimiques nécessaires à la fermentation alcoolique.
Ainsi, comme il est connu de l’homme du métier, l’étape de fermentation alcoolique est généralement réalisée en présence d’au moins un glucide choisi dans le groupe formé par le glucose, le fructose et le saccharose, de préférence le glucose et le saccharose.
Plus préférentiellement, l’étape de fermentation alcoolique est réalisée :
- à température comprise dans un intervalle de 10 à 35°C ;
- en milieu essentiellement anaérobique ; et
- en présence d’azote assimilable.
Un milieu de culture industriel contenant du glucose et utilisable pour l’étape de fermentation alcoolique utilisant une souche Saccharomyces est par exemple décrit dans Bafrncova et al., Biotechnology Letters, 21 :337341, 1999.
Un milieu de culture industriel contenant du glucose et utilisable pour l’étape de fermentation alcoolique utilisant une souche Zymomonas ainsi que le procédé de fermentation alcoolique sont par exemple décrit dans Rogers et al,
Biotechnology Letters, 1(4) : 165-170, 1979 et dans Rogers et al, Microbial Reactions, 37-84, 1982.
Selon l’invention, la composition est de préférence choisie parmi les compositions issues d’au moins un élément choisi dans le groupe formé par le blé, l’orge, l’avoine, le maïs, le riz, le seigle, la betterave, la canne à sucre, les déchets de palme, le raisin et la pomme.
Bien évidemment, cette composition peut être soumise, ainsi qu’il est connu de l’homme du métier, à au moins un prétraitement telle une hydrolyse.
Cependant, pour les fermentations réalisées avec le glucose et saccharose comme sources de carbone, aucun prétraitement n’est généralement nécessaire. En effet, la souche Saccharomyces cerevisiae possède l’enzyme invertase permettant d’hydrolyser le sucre fermentescible qu’est le saccharose, présent par exemple dans la mélasse de betterave, en glucose et fructose. Pour les autres souches étudiées, le glucose est généralement utilisé comme sucre fermentescible et comme seule source de carbone.
L’invention concerne également un procédé de fermentation alcoolique d’une composition, ledit procédé comprenant au moins une étape de fermentation alcoolique de ladite composition, ladite étape de fermentation alcoolique étant réalisée :
- en présence d’au moins un composé sélénié choisi dans le groupe formé par l’acide 2-hydroxy-4-méthylsélénobutyrique ou un de ses sels et la sélénocystéine ;
- pendant une durée comprise dans un intervalle de 6h à 96h ; et
- en présence d’au moins un ferment microorganique.
L’étape de fermentation alcoolique est généralement telle que décrit précédemment pour l’utilisation selon l’invention. En particulier, elle répond aux conditions préférées, simultanément ou alternativement, explicitées ci-après.
De préférence, le ferment microorganique est une levure choisie parmi l’espèce Kloeckera apiculata, les espèces du genre Candida et les espèces du genre Saccharomyces, de préférence choisie parmi les espèces Kloeckera apiculata, Saccharomyces cerevisiae, Saccharomyces exiguus, Saccharomyces pastorianus et Saccharomyces uvarum, ou bien une bactérie de l’espèce
Zymomonas mobilis ou de l’espèce Sarcina ventriculi. Le ferment microorganique peut enfin être un champignon Rhodotorula ou bien un microorganisme modifié génétiquement pour produire de l’éthanol tel par exemple une cyanobactérie décrite dans le brevet US 6699696.
Selon un mode de réalisation préféré, la concentration du composé est telle que le sélénium est présent dans cette composition en une concentration comprise entre 0,5 et 10 mg/L, de préférence entre 1 et 8 mg/L (en poids de sélénium par rapport au volume de la composition).
La composition est généralement choisie parmi les compositions issues d’au îo moins un élément choisi dans le groupe formé par le blé, l’orge, l’avoine, le maïs, le riz, le seigle, la betterave, la canne à sucre, les déchets de palme, le raisin et la pomme.
EXEMPLES
Souches du genre Saccharomyces et milieu utilisé
Deux souches industrielles ont été étudiées pour l’évaluation de la production d’éthanol sous la présence du Sélénium. Ce sont les souches
Saccharomyces cerevisiae (Ethanol Red®) et Saccharomyces cerevisiae (Saflager S-23), toutes deux fournies commercialement par la société Fermentis (Marcq en Baroeul, France). Ces souches sont couramment utilisées dans l’industrie en particulier pour la production industrielle de bioéthanol et pour la vinification, en utilisant le glucose ou le saccharose comme source de carbone. Une autre souche de Saccharomyces pastorianus (Diamond Lager) a également été étudiée.
Le milieu de culture industriel contenant du glucose et détaillé dans le Tableau 1 a été utilisé pour toutes les expérimentations concernant les souches Saccharomyces décrites ci-après. Ce milieu a été décrit par Bafrncova et al.,
Biotechnology Letters, 21 : 337341, 1999.
Tableau 1 : Milieu de fermentation pour les souches du genre Saccharomyces (Bafrncova et al. 1999)
| Composant | Concentration (g/L) |
| Glucose (à partir d'un sirop à 700 g/L) | 250 |
| Sulfate d'ammonium | 3 |
| Potassium dihydrogeno orthophosphate | 2 |
| Sulfate de magnésium heptahydraté | 1 |
| Chlorure de calcium dihydraté | 0,1 |
| Chlorure de sodium | 0,1 |
| Yeast extract | 12 |
| pH= 5 |
Les cultures en présence de composé sélénié ont été effectuées à partir du milieu de fermentation à partir d’un inoculum préparé de la manière suivante :
Un cryotube contenant 1,8 mL de la souche à utiliser (milieu YPD [10 g/L yeast extract, 20 g/L peptone, 20 g/L glucose ; pH de 6,0], 30% glycérol stérile, cryoconservé en phase exponentielle et stocké à -80°C jusqu’à utilisation) est transféré dans un récipient Erlenmeyer de 2L contenant 500 mL de milieu îo YG stérile (10g/L yeast extract, 20 g/L glucose, pH naturel de 6,0). La pré-culture est ensuite incubée à 120 rpm, 30°C pendant 18-24h.
Le résultat en termes de production d’éthanol pour une culture donnée était comparé à chaque fois à une culture dans des conditions strictement identiques à l’exception de l’absence du composé sélénié.
La différence de production d’éthanol en présence et en absence de composé sélénié a permis de mesurer l’augmentation de la production d’éthanol, qualifiée de « gain », dans chaque cas.
Les différentes sources de composés séléniés mises dans la solution de culture au temps t=0 étaient, pour une teneur en Se dans le milieu de culture de
2 mg/L :
- soit une solution d’acide 2-hydroxy-4-méthylsélénobutyique vendue par la société Tetrahedron à 0,005 g/L, référencée « HMSeBA »,
- soit une solution de sélénite de sodium à 0,004 g/L référencé « Selenite »,
- soit une solution d’acide sélénique à 0,00328 g/L référencée « Ac Selenique »,
- soit une solution de sélénométhionine à 0,00496 g/L référencée « Se Meth »,
- soit une solution de sélénate à 0.0048 g/L référencée « Selenate ».
Méthodes.
Ces méthodes sont utilisables que la souche soit de genre Saccharomyces ou de genre Zymomonas.
- Croissance : L’évolution de la concentration cellulaire du ferment microorganique a été suivie par spectrophotométrie à 600 nm (spectrophotomètre Shimadzu UVmini-1240) dans une cuve de 1 cm de trajet optique (Starstedt Ref. 67.742). La suspension cellulaire a été diluée par une dilution manuelle afin d’obtenir une densité optique (ou DO) entre 0,08 et 0,7 unité d’absorbance, ce qui correspond à la zone de linéarité de l’appareil.
- Dosage de l’éthanol et du glucose résiduel : La production d’éthanol a été déterminée par kit enzymatique (Sigma Aldrich Réf. MAK076-1KT) tout au long des fermentations. Le glucose résiduel dans le moût de fermentation a également été déterminé par kit enzymatique (Roche Réf. 10716251035). Tout échantillon provenant du moût de fermentation a été congelé à -20°C jusqu’à son dosage quand cela était nécessaire.
1. Caractérisation de la production d’éthanol par différentes souches sur différentes sources de composés séléniés en mini-réacteur de 200 mL
Un mini-réacteur de 200 mL a été rempli avec 180 mL de milieu de fermentation stérile (Cf. tableau 1) complémenté avec différentes sources de composés séléniés à une concentration de 2 mg Se/L. Un mini-réacteur témoin (sans sélénium mais toutes conditions égales par ailleurs) a également été préparé pour chaque fermentation.
Le mini-réacteur a été ensemencé stérilement avec de la biomasse récupérée par centrifugation (centrifugeuse Juan 5 min, 4000 rpm, 4°C). L’agitation a été maintenue à 140 rpm et la température a été maintenue à 30°C tout au long de la culture tandis qu’aucun approvisionnement en air n’a été réalisé afin de maintenir des conditions anaérobiques nécessaires à la fermentation alcoolique.
Chaque test a été dupliqué dans un intervalle de temps maximal de 96h entre le test et sa duplication. C’est la moyenne des résultats des deux tests qui a été indiquée à chaque fois.
1.1 Souche Ethanol Red® de Saccharomyces cerevisiae Une première caractérisation de la production d’éthanol a été réalisée en mini-réacteur de 200 mL dans le milieu de fermentation complété avec un composé sélénié. Différentes sources de composés séléniés ont été testées.
Les résultats obtenus sont donnés dans le Tableau 2 suivant.
Tableau 2 : Production d’éthanol (EtOH, en g/L) par la souche Ethanol Red® en mini-réacteur de 200 mL sur différentes sources de composés séléniés
| Durée (h) | Témoin | Selenite | Ac Selenique | Se Meth | HMSeBA | ||||
| EtOH | EtOH | Gain (%) | EtOH | Gain (%) | EtOH | Gain (%) | EtOH | Gain (%) | |
| 24 | 104,06 | - | - | - | - | 119,89 | +15,2 | ||
| 48 | 131,12 | 134,7 | + 2,7 | 136,99 | +4,5 | 142,86 | +8,9 | - | - |
Pour la souche Ethanol Red®, l’ajout de sélénium a permis une augmentation de la production d’éthanol à 24h ou à 48h allant de 2,7% à 15,2% par rapport à la culture témoin ne comprenant pas de composé sélénié.
1.2 Souche Saflaqer S-23 de Saccharomyces cerevisiae
Concernant la souche Saccharomyces cerevisiae Saflager S-23, les résultats obtenus sont donnés dans le tableau 3 suivant.
Tableau 3 : Production d’éthanol (EtOH, en g/L) de la souche Saflager S-23 en mini-réacteur de 200 ml_ sur différentes sources de composés séléniés
| Durée (h) | Témoin | Selenite | Selenate | Ac Selenique | Se Meth | HMSeBA | |||||
| EtOH | EtOH | Gain (%) | EtOH | Gain (%) | EtOH | Gain (%) | EtOH | Gain (%) | EtOH | Gain (%) | |
| 24 | 67,0 | 67,68 | +1,0 | 76,44 | +14,1 | 74,44 | +11,1 | 80,77 | +20,6 | 100,87 | +50,5 |
Pour la souche Saflager S-23 l’ajout de sélénium a permis d’obtenir un gain de 5 production d’éthanol à 24h allant de 1% à plus de 50% par rapport à la culture témoin ne comprenant pas de composé sélénié.
1.3 Souche Diamond Laqer de Saccharomyces pastorianus
Concernant la souche Saccharomyces pastorianus Diamond Lager, les résultats obtenus sont montrés dans le tableau 4 suivant.
Tableau 4 : Production d’éthanol (EtOH, g/L) de la souche Diamond Lager en mini-réacteur de 200 mL sur différentes sources de composés séléniés
| Durée (h) | Témoin | Selenite | Selenate | Ac Selenique | Se Meth | HMSeBA | |||||
| EtOH | EtOH | % Gain | EtOH | % Gain | EtOH | % Gain | EtOH | % Gain | EtOH | % Gain | |
| 72 | 112,1 | 117,9 | +5,0 | - | - | 127,4 | +13,6 | 119,5 | +6,6 | 126,87 | +12,0 |
| 96 | 122,6 | 137,1 | +11,78 | 129,1 | + 5,2 | 131,2 | +7 | 139,2 | +13,4 | 142,2 | +16,0 |
Pour la souche Diamond Lager, l’ajout de sélénium a permis d’obtenir un gain de production d’éthanol à 72h ou à 96h allant de 5% à 16% par rapport à la culture témoin ne comprenant pas de composé sélénié.
A la suite de ces tests en mini-réacteur de 200 mL, la meilleure source de composé sélénié a été ensuite sélectionnée, c’est-à-dire celle permettant d’obtenir la plus forte augmentation de production d’éthanol. Cette source a été étudiée en réacteurs de 5L avec différents modes opératoires, tels que le batch et le fed-batch.
2. Caractérisation de la production d’éthanol en batch de 5L
La caractérisation de la production d’éthanol s’est poursuivie en batch de 5L afin de valider l’effet du sélénium sur l’augmentation de la production d’éthanol à plus grande échelle. Une seule source de composé sélénié a été testée (le HMSeBA) pour valider le mode batch en 5 L.
Un réacteur de 5L (Labfors Infors HT) contenant 4L de milieu de fermentation (Cf. tableau 1) a été stérilisé à 121 °C pendant 15 min et complémenté avec la meilleure source de composé sélénié (à savoir HMSeBA) à 2 mg Se/L Un réacteur témoin (sans sélénium mais toutes conditions égales par ailleurs) a îo également été préparé pour chaque fermentation. Le réacteur a été régulé à
30°C grâce à une double enveloppe, le pH a été suivi par un capteur de pH lié directement au logiciel de suivi de fermentation (Iris V5). L’agitation a été maintenue à 300 rpm (« rpm » pour « tours par minutes ») tout au long de la culture tandis qu’aucun approvisionnement en air n’a été réalisé afin de fixer des conditions anaérobiques nécessaires à la fermentation alcoolique. Aucune pression de couverture n’a été imposée pendant la fermentation.
La culture a été démarrée par un transfert stérile de 500 mL de pré-culture vers le réacteur afin d’obtenir un volume de travail de 4,5L. 3 à 4 échantillons de moût de fermentation ont été prélevés par durée de 24 heures, ce qui a permis de réaliser un suivi de la croissance cellulaire, de la consommation en sucres fermentescibles.
2.1 Saccharomyces cerevisiae (Ethanol Red®)
Les résultats obtenus sont montrés dans le tableau suivant :
Tableau 5 : Production d’éthanol (EtOH, en g/L) par la souche Ethanol Red® en batch de 5L sur HMSeBA à 2 mgSe/L de composition
| Durée (h) | Témoin | HMSeBA | Gain (%) |
| 24 | 91,63 | 106,78 | + 16,53 |
Pour la souche Ethanol Red®, l’ajout de Sélénium a permis une augmentation de la production d’éthanol de 16,53% à 24h, ce qui est très important.
2.2 Saccharomvces cerevisiae (Saqflaqer S-23)
Les résultats obtenus sont montrés dans le tableau 6 suivant :
Tableau 6 : Production d’éthanol par la souche Sagflager S-23 (EtOH, en g/L) en batch de 5L sur HMSeBA à 2 mgSe/L de composition
| Durée (h) | Témoin | HMSeBA | Gain (%) |
| 30 | 75,1 | 107,0 | + 42,5 |
Pour la souche Sagflager S-23, l’ajout de Sélénium a permis une augmentation de la production d’éthanol de 42,5% à 30h, ce qui est considérable.
3. Caractérisation de la production d’éthanol en fed-batch de 5L
La caractérisation de la production d’éthanol a été poursuivie en fed-batch de 5L afin de valider l’effet du sélénium sur l’augmentation de la production d’éthanol. Une seule source de composé sélénié a été testée (le HMSeBA) pour valider le mode fed-batch en 5 L.
La culture a été démarrée comme indiqué précédemment pour le réacteur de culture en batch, dans un réacteur de 5L. A la différence de la culture en batch, le volume de travail au démarrage a été fixé à 3L. Lorsque la concentration en sucres fermentescibles a atteint environ 40 g/L, un sirop à 700 g/L de sucres fermentescibles a été ajouté de façon stérile afin d’obtenir une concentration de 120 g/L de sucres fermentescibles dans le moût de fermentation.
La culture a été poursuivie jusqu’au volume maximal utilisable (5L) du réacteur.
3.1 Saccharomvces cerevisiae (Ethanol Red®)
La souche Ethanol Red® a également été caractérisée en fed-batch de 5L en utilisant le HMSeBA comme source de composé sélénié.
Les résultats obtenus sont montrés dans le tableau 7 suivant :
Tableau 7 : Production d’éthanol par la souche Ethanol Red®en batch de 5L sur HMSeBA à 2 mgSe/L de composition
| SOUCHE | : Saccharomvces cerevisiae Ethanol Red® | ||
| Durée (h) | Ethanol produit (g/L) | ||
| Témoin | HMSeBA | % Gain | |
| 23 | 182,76 | 202,76 | +10,9 |
| 30 | 285,26 | 383,08 | +34,2 |
Cette mesure a confirmé les résultats obtenus à petite échelle (mini-réacteur de 200 mL) et à plus grande échelle (réacteur de 5L en culture batch), puisque l’ajout de sélénium a permis une augmentation de la production d’éthanol de îo 10,9 % à 23 heures et de 34,2 % à 30 heures, ce qui est considérable.
Claims (15)
- REVENDICATIONS1. Utilisation d’au moins un composé sélénié pour augmenter la teneur en éthanol d’une composition, ladite utilisation comprenant au moins une étape5 de fermentation alcoolique de ladite composition, ladite étape de fermentation alcoolique étant réalisée ;- en présence dudit composé sélénié ;- pendant une durée comprise dans un intervalle de 6h à 96h ; et- en présence d’au moins un ferment microorganique.
- 2. Utilisation selon la revendication 1, dans laquelle le composé sélénié est choisi dans le groupe formé par l’acide 2-hydroxy-4-méthylsélénobutyrique ou un de ses sels, le sélénite, l’acide sélénique, le sélénate, la sélénocystéine, la sélénométhionine la sélénocystathionine, la15 sélénohomocystéine et la séléno-adénosylsélénométhionine.
- 3. Utilisation selon l’une des revendications 1 ou 2, dans laquelle le composé sélénié est choisi dans le groupe formé par l’acide 2-hydroxy-4méthylsélénobutyrique ou un de ses sels, la sélénocystéine et la20 sélénométhionine.
- 4. Utilisation selon l’une des revendications 1 à 3, dans laquelle le ferment microorganique est une levure choisie parmi l’espèce Kloeckera apiculata, les espèces du genre Candida et les espèces du genre Saccharomyces.
- 5. Utilisation selon l’une des revendications 1 à 4, dans laquelle le ferment microorganique est une levure choisie parmi les espèces Saccharomyces cerevisiae, Saccharomyces pastorianus, Saccharomyces exiguus et Saccharomyces uvarum.
- 6. Utilisation selon l’une des revendications 1 à 3, dans laquelle le ferment microorganique est une bactérie de l’espèce Zymomonas mobilis ou de l’espèce Sarcina ventriculi.5
- 7. Utilisation selon l’une des revendications 1 à 3, dans laquelle le ferment microorganique est un microorganisme modifié génétiquement pour produire de l’éthanol.
- 8. Utilisation selon l’une des revendications 1 à 7, dans laquelle la îo concentration du composé sélénié dans la composition est telle que le sélénium est présent dans cette composition dans une concentration comprise entre 0,5 et 10 mg/L, de préférence entre 1 et 8 mg/L, de sélénium.15
- 9. Utilisation selon l’une des revendications 1 à 8, dans laquelle l’étape de fermentation alcoolique est réalisée en présence d’au moins un glucide choisi dans le groupe formé par le glucose, le fructose et le saccharose.
- 10. Utilisation selon l’une des revendications 1 à 9, dans laquelle l’étape de20 fermentation alcoolique est réalisée :- à température comprise dans un intervalle de 10 à 35°C ;- en milieu essentiellement anaérobique ; et- en présence d’azote assimilable.25
- 11. Utilisation selon l’une des revendications 1 à 10, dans laquelle la composition est choisie parmi les compositions issues d’au moins un élément choisi dans le groupe formé par le blé, l’orge, l’avoine, le maïs, le riz, le seigle, la betterave, la canne à sucre, les déchets de palme, le raisin, la pomme.
- 12. Procédé de fermentation alcoolique d’une composition, ledit procédé comprenant au moins une étape de fermentation alcoolique de ladite composition, ladite étape de fermentation alcoolique étant réalisée :- en présence d’au moins un composé sélénié choisi dans le groupe5 formé par l’acide 2-hydroxy-4-méthylsélénobutyrique ou un de ses sels et la sélénocystéine;- pendant une durée comprise dans un intervalle de 6h à 96h ; et- en présence d’au moins un ferment microorganique.îo
- 13. Procédé de fermentation alcoolique selon la revendication 12, tel que le ferment microorganique est une levure choisie parmi l’espèce Kloeckera apiculata, les espèces du genre Candida et les espèces du genre Saccharomyces, de préférence choisie parmi les espèces Kloeckera apiculata, Saccharomyces cerevisiae, Saccharomyces exiguus,15 Saccharomyces pastorianus et Saccharomyces uvarum, ou bien une bactérie de l’espèce Zymomonas mobilis ou de l’espèce Sarcina ventriculi.
- 14. Procédé de fermentation alcoolique selon l’une des revendications 12 et 13, tel que la concentration du composé est telle que le sélénium est présent20 dans cette composition en une concentration comprise entre 0,5 et 10 mg/L, de préférence entre 1 et 8 mg/L.
- 15. Procédé de fermentation alcoolique selon l’une des revendications 12 à 14, tel que la composition est choisie parmi les compositions issues d’au moins25 un élément choisi dans le groupe formé par le blé, l’orge, l’avoine, le maïs, le riz, le seigle, la betterave, la canne à sucre, les déchets de palme, le raisin et la pomme.
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