Production d'acide lactique par Lactococcus lactis subsp. lactis sur jus de figuier de barbarie (Opuntia ficus indica)

Abstract

L'objectif de ce travail est d'explorer le potentiel d’Opuntia ficus indica (OFI) comme matière première pour la production d’acide lactique par Lactococcus lactis subsp. lactis. La première partie est basée sur l’utilisation du jus de fruit d'OFI en tant que source de carbone pour la production d'acide lactique par Lactococcus lactis 19435 et Lactococcus lactis (LC20) isolé à partir du lait de chamelle. Plusieurs séries de fermentations en mode discontinu ont été réalisées afin d'étudier les besoins nutritionnels de ces deux souches. Les résultats obtenus ont montré que l’enrichissement du milieu à base de jus de fruit d'OFI en sels minéraux et en extrait de levure a permis d’améliorer la production d’acide lactique de 53,8% par Lactococcus lactis subsp. lactis 19435. Une amélioration de la production d’acide lactique par Lactococcus lactis (Lc20) a été galement obtenue après ajout des sels minéraux. Dans ce dernier cas, les conditions optimales déterminées par le modèle composite centré sur le milieu à base de jus de fruit d'OFI par Lactococcus lactis (Lc 20) sont les suivantes : sucres réducteurs (60 g/l), extrait de levure (11 g/l), âge d’inoculum (10h). Différentes sources azotées ont été testées et comparées sur ce milieu. Les résultats ont montré que l’extrait de levure est le co-substrat le plus efficace. Cependant, le sulfate d’ammonium semble être une bonne alternative pour réduire le coût lié à l’ajout de l’extrait de levure. L’utilisation partielle de l’extrait de levure avec l’urée plus les vitamines du groupe B semble aussi une voie intéressante pour réduire l’ajout de l’extrait de levure. La deuxième partie est consacrée à l’optimisation des conditions d’hydrolyse des cladodes en utilisant le modèle composite centré. Les optima de ces conditions déterminées par le modèle sont : acide sulfurique (6,8%), temps de prétraitement (92,4 mn). La troisième partie est consacrée à l’utilisation de l’hydrolysat des cladodes en tant que source de carbone pour la production d’acide lactique par Lactococcus lactis (Lc 20). Les résultats obtenus ont montré que l'hydrolysat de cladodes est favorable à la croissance et à la production d'acide lactique. L'ajout de CaCO3, de l’extrait de levure et des sels minéraux au milieu à base d'hydrolysat enzymatique de cladodes a permis d'améliorer la production d'acide lactique de 20,4%. Les résultats ont montré également que le sulfate d’ammonium pourrait être un substituant possible de l’extrait de levure. La détoxification de l’hydrolysat acide par une solution de NaOH et l’ajout de l’extrait de levure et les sels minéraux ont permis d’améliorer la production d’acide lactique. Afin de réduire le coût lié à l’ajout de l’extrait de levure, la liqueur de « corn steep » a été supplémentée au milieu à base d’hydrolysat acide détoxifié. Ceci à permis d’obtenir une concentration en acide lactique proche de celle obtenue avec l’extrait de levure. La liqueur de « corn steep » pourrait remplacer l’extrait de levure en tant que source azotée. La production d’acide lactique sur un milieu contenant le mélange de jus de fruit et d’hydrolysat acide des cladodes a été étudié par Lactococcus lactis (Lc 20). Les résultas ont montré que la production d'acide lactique obtenue séparément sur jus de fruit ou bien sur hydrolysat acide des cladodes est supérieure à celle obtenue sur le mélange. Enfin, la dernière partie est consacrée à la production d’acide lactique sur un milieu à base de jus de fruit d’Opuntia ficus indica en culture pure et mixte. Les résultats ont montré que les performances de production d’acide lactique en culture pure sont meilleures que celles obtenues en culture mixte.