Une méthode de dosage des EPS basée sur l'ultrafiltration (UF) du milieu fermenté a été mise au point. Cette méthode récupère entre 83 et 104% de l'EPS ajouté d'une solution avec une concentration d'EPS connue (40-1500 mg/l). La production d'EPS a été suivie avec la nouvelle méthode lors de fermentations en batch. La méthode d'UF a été rapide (8h), précise et simple, et a requis seulement un petit volume d'échantillon (1 à 5 ml). Des fermentations dans un milieu de perméat de lactosérum supplémenté (SWP) avec 5 ou 8% (w/w) de perméat de lactosérum un poudre (WP), 1% (w/w) d'extrait de levure, des minéraux et du Tween-80 ont été conduites. Des comptes cellulaires (1.3 · 1010 CFU/ml) et une production d'EPS (2350 mg/l) très élevés ont été obtenus lors de fermentations en batch avec des cellules libres dans le SWP. Une méthode de mesure de la biomasse immobilisée, basée sur l'analyse d'ADN microbien a été mise au point. Cette méthode a dosé une biomasse immobilisée très élevée de 8.5 · 1011 CFU/ml lors des cultures en batch répété avec des cellules immobilisées. Une concentration élevée d'EPS (1808 mg/l) a été mesurée après le quatrième cycle, avec un temps d'incubation très court (7 h) résultant en une productivité volumétrique d'EPS élevée de 258 mg/l h. Lors d'une culture continue avec des cellules libres, une production d'EPS de 1808 mg/l et une productivité volumétrique de 542.6 mg/l·h ont été obtenues pour un taux de dilution (D) de 0.3 h-1. Une fermentation continue avec des cellules immobilisées dans un système à deux étages a été conduite pendant 32 jours. L'influence de la concentration en extrait de levure, de la température et du taux de dilution sur les productions de cellules, d'EPS et d'acide lactique a été étudiée. Un effet significatif (P< 0.05) a été trouvé seulement pour la production d'acide lactique mais pas pour la production de biomasse ou d'EPS. Une biomasse immobilisée très élevée et stable, égale à 5.3 ± 1.8 · 1011 CFU/g de support a été mesurée. Un changement physiologique et morphologique de la culture avec une perte de la capacité à produire des EPS solubles (138 mg/l) a été observé, résultant en la formation d'agrégats macroscopiques. Avec le temps, la concentration d'agrégats dans les deux réacteurs a augmenté et les agrégats ont quitté le système par l'effluent avec une productivité volumétrique entre 5.68 et 49.54 g/l·h. Les agrégats contenaient une teneur en biomasse totale de 73.8 % et en EPS non-soluble de 14.2 % (w/w). Un contenu de biomasse viable de 4.32 ± 0.97 · 1012 CFU/g a également été mesuré. Ces agrégats pourraient avoir un grand potentiel d'exploitation comme produit synbiotique, avec des concentrations en cellules actives et en EPS très élevées. / A new method for EPS quantification based on ultrafiltration (UF) of fermented broth was developed. This method recovered between 83 and 104% of EPS in a solution with known concentration (40-1500 mg/l). The EPS production during batch fermentations was followed using the new method. The UF method was fast (8 h), accurate and simple, and required only small sample volumes (1 to 5 ml). Cultures were conducted in a supplemented whey permeate (SWP) medium containing 5 or 8% (w/w) whey permeate, 1% (w/w) yeast extract, minerals and Tween-80. Very high cell counts (1.3 · 1010 CFU/ml) and EPS productions (2350 mg/l) were obtained during batch fermentations with free cells. The cells were immobilized on solid supports and a method for immobilized biomass quantification, based on DNA analysis, was developed. This method measured a very high immobilized biomass of 8.5 · 1011 CFU/ml of support during repeated batch cultures. A high EPS concentration (1808 mg/l) was measured after the fourth cycle, with a very short incubation time (7 h) resulting in a high EPS volumetric productivity of 258 mg/l h. During continuous culture with free cells, an EPS production of 1808 mg/l and a volumetric productivity of 542.6 mg/l h was obtained for a dilution ratio (D) of 0.3 h-1. A 32-day continuous fermentation with cells immobilized in a two-stage bioreactor system was conducted. The influence of yeast extract concentration, temperature and dilution rate on the production of biomass, EPS and lactic acid was studied. A significant effect (P< 0.05) was found only for lactic acid but not for biomass or EPS production. A very high and stable immobilized biomass equal to 5.3 ± 1.8 · 1011 CFU/g support was measured. A physiological and morphological change of the culture with the loss of the capacity to produce soluble EPS (138 mg/l) was observed, resulting in the formation of macroscopic aggregates. With time, the aggregate concentration in the two reactors increased and the aggregates left the system in the effluent with a volumetric productivity between 5.68 and 49.54 g/l h. The aggregates contained 73.8% total biomass and 14.2% insoluble EPS (w/w). A viable biomass content of 4.32 ± 0.97 · 1012 CFU/g was also measured. These aggregates could find applications as synbiotic food-ingredients with very high active cell and EPS concentrations.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:LAVAL/oai:corpus.ulaval.ca:20.500.11794/17787 |
| Date | 11 April 2018 |
| Creators | Bergmaier, Dirk |
| Contributors | Lacroix, Christophe, Champagne, Claude P. |
| Source Sets | Université Laval |
| Language | French |
| Detected Language | French |
| Type | thèse de doctorat, COAR1_1::Texte::Thèse::Thèse de doctorat |
| Format | application/pdf |
| Rights | http://purl.org/coar/access_right/c_abf2 |
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