Thesis (Ph.D.)--Washington State University, December 2005. / Includes bibliographical references.

Dans un contexte du développement durable, la bioproduction de synthons (molécules plateformes, ou building blocks) de façon biosourcée à partir de biomasse végétale, constitue une voie de remplacement des actuelles molécules prétrosourcées. Ce travail de thèse concerne spécifiquement l’utilisation de la biomasse lignocellulosique, renouvelable et abondante, pour la production de deux acides organiques d’intérêt : l’acide itaconique et l’acide fumarique. Ces molécules ont été choisies notamment car elles peuvent générer des polymères aux propriétés intéressantes. Les travaux expérimentaux ont consisté à utiliser le son de blé et les rafles de maïs, déchets agricoles, comme substrats pour la fermentation de quatre souches de champignons filamenteux du genre Aspergillus. Des criblages des meilleures conditions fermentaires montrent que les rafles de maïs permettent d’atteindre des rendements plus élevés, surtout en fermentation en milieu solide. Parmi d’autres résultats marquants, nous avons montré pour la première fois la capacité d’Aspergillus oryzae à produire l’acide itaconique. L’ensemble de nos résultats montrent que l’utilisation de la biomasse lignocellulosique est une alternative prometteuse pour la production de ces deux synthons d’intérêt industriel. / In the context of sustainable development, the bioproduction of building blocks (chemical platforms) from biomass is way to substitute the current fossil-based chemical molecules. This thesis is focused on the use of lignocellulosic biomass, renewable and abundant, towards the production of two organic acids (potential building blocks): itaconic acid and fumaric acid. These molecules have been chosen especially because they can generated polymers with interesting properties. The experimental work consisted in using wheat bran and corn cobs, agricultural wastes, as substrates for fermentation by four strains of filamentous fungi from Aspergillus genus. Screenings of the best fermentation conditions show that enzymatically pretreated corn cobs, especially in solid state fermentation achieve higher yields, especially in solid state fermentation. Among other notable results, we have shown for the first time the ability of Aspergillus oryzae to produce itaconic acid. Overall, our results show that the use of lignocellulosic biomass is a promising alternative for the production of these two building blocks of industrial interest.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The objective of this dissertation was to evaluate the performance of lactating sows and their piglets fed with high moisture corn diets with or without acidifiers. Fifteen sows of commercial genetic lines were used in a randomized complete block with three treatments (negative control diet elaborated each 24h; control diet with 0.5% of benzoic acid elaborated each 24h; control diet with 0.5% of fumaric acid elaborated each 24h) with five replications each. Diets elaborated with high moisture corn with benzoic or fumaric acids did not modify (P>0.05) the backfat thickness. The average daily feed intake (7.93kg/NM) of lactating sows was not influenced (P>0.05) by treatments. The average daily weight gain (0.22kg) and average weaning live weight (6.2kg) of piglets were not influenced (P>0.05) by diets with benzoic or fumaric acids. The addition of fumaric acid in diets of lactation sows decreased (P<0.05) the liquid feces frequency in piglets comparated with negative control diet. The addition of acidifiers in diets containing high moisture corn does not alter performance of lactating sows neither their piglets. / O objetivo desta dissertação foi avaliar o desempenho de porcas lactantes e suas leitegadas alimentadas com dietas contendo silagem de grãos úmidos de milho com ou sem acidificantes. Foram utilizadas quinze porcas de genética comercial em um delineamento de blocos ao acaso com três tratamentos (dieta controle negativo elaborada a cada 24h; dieta com adição de 0,5% de ácido benzóico elaborada a cada 24h e dieta com adição de 0,5% de ácido fumárico elaborada a cada 24h) com cinco repetições cada. As dietas elaboradas com silagem de grãos úmidos de milho com ácidos benzóico ou fumárico não alteraram (P>0,05) a espessura de toicinho. O consumo diário de alimento das porcas lactantes foi de 7,93kg/MN não variando (P>0,05) entre os tratamentos. O ganho médio diário de peso dos leitões foi de 0,22kg, não variando (P>0,05) entre os tratamentos. O peso vivo médio dos leitões ao desmame foi de 6,2kg não diferindo (P>0,05) entre leitões de porcas lactantes alimentadas com dietas com ácido benzóico ou fumárico. No período total de 21 dias, a adição de ácido fumárico na dieta de porcas lactantes diminuiu em 30% (P<0,05) a freqüência de fezes líquidas dos leitões em relação à dieta controle. A adição de ácidos fumárico e benzóico em dietas elaboradas com silagem de grãos úmidos de milho não alteram os desempenhos de porcas lactantes e nem o de suas leitegadas.

Depuis quelques années, un des défis de la Recherche est de valoriser les co-produits agro-industriels. Une des voies permettant la valorisation de ces « déchets » est la fermentation en milieu solide.Le but de ce travail est de produire de l'acide itaconique par des souches d'Aspergilli (Aspergillus itaconicus et Aspergillus terreus) à partir de ressources renouvelables. Le substrat choisi dans cette étude est le son de blé, coproduit largement disponible en Champagne-Ardenne.L'acide itaconique a été classé dans le TOP 12 des molécules plateformes par le Department Of Energy Américain. Ces molécules plateformes peuvent être produites à partir de biomasse ligno-cellulosique et peuvent être utilisées à la place de molécules d'origine pétrochimique.Dans notre étude, nous n'avons pas mis en évidence de production d'acide itaconique par la souche Aspergillus terreus NRRL 1960 mais nous avons observé, pour la première fois, la production d'acide fumarique par fermentation en milieu solide. L'acide fumarique est tout aussi intéressant que l'acide itaconique puisqu'il fait également partie du TOP 12 des molécules plateformes. La production maximale obtenue est de 0,44 mg/g de matière sèche par fermentation en milieu solide sur son de blé humidifié à 70% et à pH 3, après 5 jours d'incubation à 30°C.De plus, nous avons montré qu'Aspergillus itaconicus NRRL 161 est capable de produire 6,77 mg d'acide itaconique/g de matière sèche par fermentation en milieu solide sur son de blé humidifié à 60% par une solution de saccharose à 400 g/L et à pH 3, après 4 jours d'incubation à 30°C.Dans une dernière partie, nous avons mis en évidence, chez Aspergillus itaconicus NRRL 161, la présence potentielle du gène codant pour la Cis-Aconitic acid Decarboxylase, enzyme clé dans la production d'acide itaconique. / Since a few years, one of research's challenges is to valorise agro-industrial by-products. One of the ways permitting the valorisation of these “wastes” is solid-state fermentation.The aim of this work is to produce itaconic acid with Aspergilli (Aspergillus itaconicus and Aspergillus terreus) strains from renewable resources. The chosen substrate in this study is wheat bran, by-product widely available in Champagne-Ardenne.Itaconic acid is classified among the TOP 12 of building blocks by the American Department Of Energy. Building blocks can be produced from ligno-cellulosic biomass and can be used instead of petrochemical-based molecules.In our study, we have not highlighted itaconic acid production by Aspergillus terreus NRRL 1960, but we have observed fumaric acid production by solid state fermentation. Fumaric acid is as interesting as itaconic acid since it also belongs to the TOP 12 of building blocks. Maximal production of fumaric acid is 0.44 mg/g dry matter by solid-state fermentation on wheat bran moistened at 70% and at pH 3, after 5 days of incubation at 30°C.Furthermore, we have shown that Aspergillus itaconicus NRRL 161 is able to produce 6.77 mg of itaconic acid/g dry matter by solid state fermentation on wheat bran moistened at 60% with sucrose solution at 400 g/L and at pH 3, after 4 days of incubation at 30°C.In a last part, we have highlighted, in Aspergillus itaconicus NRRL 161, the potential presence of the Cis-Aconitic acid Decarboxylase encoding gene, key enzyme in itaconic acid production.

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