Développement d’une méthode de fermentation alcoolique à base de lactosérum / Thibaut Heinen

Public ISBD Titre : Développement d’une méthode de fermentation alcoolique à base de lactosérum Type de document : TFE / Mémoire Auteurs : Thibaut Heinen, Auteur ; Olivier Janssens, Directeur de la recherche Editeur : Montignies-sur-Sambre : Helha. Agronomie Année de publication : 2022 Note générale : Le fichier numérique de ce document est disponible uniquement pour les membres de la Haute Ecole Louvain-en-Hainaut ainsi que ses étudiants. Veuillez-vous connecter pour accéder à votre compte lecteur Langues : Français (fre) Index. décimale : TFE AIBT TFE Agro-industries et biotechnologies Résumé : L'industrie fromagère produit à partir du lait un nombre très important de variétés de fromages largement connus du public. Mais le fromage ne représente pas le seul produit valorisable lors de sa coagulation du lait, puisque une partie importante de molécules valorisable se trouvent dans le sous-produit obtenu après la coagulation du lait, qui est le lactosérum. Le lactosérum a été longtemps considéré comme un déchet polluant, mais aujourd’hui il est de plus en plus utilisé comme une matière première noble, avec une valeur alimentaire de certains éléments, notamment le lactose, les protéines et les sels minéraux. Ces valorisations du lactosérum se concentrent principalement sur la production de levures ou la production de certaines protéines d’organismes unicellulaires produites par fermentation et constituent les voies les plus attractives économiquement. Notre travail consiste en premier lieu à explorer différentes méthodes de fermentation en sélectionnant des souches de levures capables de convertir le lactose en éthanol avec les meilleurs rendements. Puis dans un second temps, nous visons à déterminer et optimiser les paramètres principaux de la fermentation alcoolique du lactosérum pour avoir les meilleurs résultats. Note de contenu : 5 Sommaire Liste des abréviations ......................................................................................... 7 Présentation du lieu de stage ............................................................................. 8 Introduction ....................................................................................................... 9 1 Objectifs et stratégie ................................................................................. 10 1.1 Objectif de travail ...................................................................................................... 10 1.2 Stratégies de travail ................................................................................................... 10 2 Contexte général....................................................................................... 11 2.1 La fabrication du fromage ......................................................................................... 11 2.2 La fermentation alcoolique ....................................................................................... 12 2.3 Réaction enzymatique générale et de la lactase ....................................................... 13 2.4 Description de l’enzyme lactase, des levures K. marxianus et S. cerevisiae ............. 14 3 Matériels et méthodes .............................................................................. 15 3.1 Production d’une biomasse de Kluyveromyces marxianus ....................................... 15 3.2 Récolte de Kluyveromyces marxianus en levure liquide et son dénombrement ...... 16 3.3 Description du lactosérum et de son prélèvement ................................................... 17 3.4 Concentration par osmose inverse du lactosérum ................................................... 17 3.5 Pasteurisation du lactosérum .................................................................................... 18 3.6 Décongélation du lactosérum ................................................................................... 18 3.7 Filtration sur cartouche de charbon actif .................................................................. 18 3.8 Fermentation du lactosérum par Kluyveromyces marxianus .................................... 19 3.9 Fermentation du lactosérum par Saccharomyces cerevisiae avec lactases.............. 19 3.10 Différentes analyses réalisées sur le lactosérum ...................................................... 20 3.11 Analyse des composés volatils par chromatographie en phase gazeuse-spectrométrie de masse ............................................................................................................................... 21 3.12 Analyse de différents alcools par chromatographie en phase gazeuse .................... 23 4 Résultats obtenus ..................................................................................... 24 4.1 Fermentation test par K. marxianus sur du lactosérum concentré .......................... 24 4.2 Comparaison de la fermentation par K. marxianus sur du lactosérum concentré frais et pasteurisé ......................................................................................................................... 24 4.3 Test de fermentation par S. cerevisiae aidée d’enzymes lactases sur du lactosérum concentré .............................................................................................................................. 25 6 4.4 Comparaison de fermentations par S. cerevisiae aidées d’enzymes lactases sur du lactosérum concentré frais et pasteurisé............................................................................. 26 4.5 Essais de fermentation par S. cerevisiae aidée d’enzymes lactases sur du lactosérum non concentré ...................................................................................................................... 27 4.6 Résultats d’analyses d’une distillation de lactosérum fermenté et non fermenté en GC-MS ................................................................................................................................... 27 4.7 Essai de fermentation de 25 l sur du lactosérum concentré par S. cerevisiae aidée d’enzymes lactases étalée sur deux semaines ..................................................................... 28 4.8 Comparaison du taux de conversion du substrat (lactose) en éthanol par K. marxianus et de S. cerevisiae après 4 jours. .......................................................................................... 30 5 Analyse et Discussion ................................................................................ 31 5.1 La levure Kluyveromyces marxianus .......................................................................... 31 5.2 La levure Saccharomyce cerevisiae aidée d’enzyme lactases ................................... 32 5.3 Analyse des différences entre les paramètres du lactosérum .................................. 32 5.4 L’analyse du distillat .................................................................................................. 33 5.5 Analyse des différences entre les paramètres de fermentation ............................... 33 5.6 Comparaison des taux de conversion de K. marxianus et de S. cerevisiae avec des lactases ................................................................................................................................. 34 Conclusion et perspectives ............................................................................... 35 Liste des figures................................................................................................ 36 Liste des tableaux ............................................................................................. 38 Bibliographie .................................................................................................... 39 Annexes ........................................................................................................... 44 Permalink : ./index.php?lvl=notice_display&id=105991 Développement d’une méthode de fermentation alcoolique à base de lactosérum [TFE / Mémoire] / Thibaut Heinen, Auteur ; Olivier Janssens, Directeur de la recherche . - Montignies-sur-Sambre : Helha. Agronomie, 2022. Le fichier numérique de ce document est disponible uniquement pour les membres de la Haute Ecole Louvain-en-Hainaut ainsi que ses étudiants. Veuillez-vous connecter pour accéder à votre compte lecteur Langues : Français (fre) Index. décimale : TFE AIBT TFE Agro-industries et biotechnologies Résumé : L'industrie fromagère produit à partir du lait un nombre très important de variétés de fromages largement connus du public. Mais le fromage ne représente pas le seul produit valorisable lors de sa coagulation du lait, puisque une partie importante de molécules valorisable se trouvent dans le sous-produit obtenu après la coagulation du lait, qui est le lactosérum. Le lactosérum a été longtemps considéré comme un déchet polluant, mais aujourd’hui il est de plus en plus utilisé comme une matière première noble, avec une valeur alimentaire de certains éléments, notamment le lactose, les protéines et les sels minéraux. Ces valorisations du lactosérum se concentrent principalement sur la production de levures ou la production de certaines protéines d’organismes unicellulaires produites par fermentation et constituent les voies les plus attractives économiquement. Notre travail consiste en premier lieu à explorer différentes méthodes de fermentation en sélectionnant des souches de levures capables de convertir le lactose en éthanol avec les meilleurs rendements. Puis dans un second temps, nous visons à déterminer et optimiser les paramètres principaux de la fermentation alcoolique du lactosérum pour avoir les meilleurs résultats. Note de contenu : 5 Sommaire Liste des abréviations ......................................................................................... 7 Présentation du lieu de stage ............................................................................. 8 Introduction ....................................................................................................... 9 1 Objectifs et stratégie ................................................................................. 10 1.1 Objectif de travail ...................................................................................................... 10 1.2 Stratégies de travail ................................................................................................... 10 2 Contexte général....................................................................................... 11 2.1 La fabrication du fromage ......................................................................................... 11 2.2 La fermentation alcoolique ....................................................................................... 12 2.3 Réaction enzymatique générale et de la lactase ....................................................... 13 2.4 Description de l’enzyme lactase, des levures K. marxianus et S. cerevisiae ............. 14 3 Matériels et méthodes .............................................................................. 15 3.1 Production d’une biomasse de Kluyveromyces marxianus ....................................... 15 3.2 Récolte de Kluyveromyces marxianus en levure liquide et son dénombrement ...... 16 3.3 Description du lactosérum et de son prélèvement ................................................... 17 3.4 Concentration par osmose inverse du lactosérum ................................................... 17 3.5 Pasteurisation du lactosérum .................................................................................... 18 3.6 Décongélation du lactosérum ................................................................................... 18 3.7 Filtration sur cartouche de charbon actif .................................................................. 18 3.8 Fermentation du lactosérum par Kluyveromyces marxianus .................................... 19 3.9 Fermentation du lactosérum par Saccharomyces cerevisiae avec lactases.............. 19 3.10 Différentes analyses réalisées sur le lactosérum ...................................................... 20 3.11 Analyse des composés volatils par chromatographie en phase gazeuse-spectrométrie de masse ............................................................................................................................... 21 3.12 Analyse de différents alcools par chromatographie en phase gazeuse .................... 23 4 Résultats obtenus ..................................................................................... 24 4.1 Fermentation test par K. marxianus sur du lactosérum concentré .......................... 24 4.2 Comparaison de la fermentation par K. marxianus sur du lactosérum concentré frais et pasteurisé ......................................................................................................................... 24 4.3 Test de fermentation par S. cerevisiae aidée d’enzymes lactases sur du lactosérum concentré .............................................................................................................................. 25 6 4.4 Comparaison de fermentations par S. cerevisiae aidées d’enzymes lactases sur du lactosérum concentré frais et pasteurisé............................................................................. 26 4.5 Essais de fermentation par S. cerevisiae aidée d’enzymes lactases sur du lactosérum non concentré ...................................................................................................................... 27 4.6 Résultats d’analyses d’une distillation de lactosérum fermenté et non fermenté en GC-MS ................................................................................................................................... 27 4.7 Essai de fermentation de 25 l sur du lactosérum concentré par S. cerevisiae aidée d’enzymes lactases étalée sur deux semaines ..................................................................... 28 4.8 Comparaison du taux de conversion du substrat (lactose) en éthanol par K. marxianus et de S. cerevisiae après 4 jours. .......................................................................................... 30 5 Analyse et Discussion ................................................................................ 31 5.1 La levure Kluyveromyces marxianus .......................................................................... 31 5.2 La levure Saccharomyce cerevisiae aidée d’enzyme lactases ................................... 32 5.3 Analyse des différences entre les paramètres du lactosérum .................................. 32 5.4 L’analyse du distillat .................................................................................................. 33 5.5 Analyse des différences entre les paramètres de fermentation ............................... 33 5.6 Comparaison des taux de conversion de K. marxianus et de S. cerevisiae avec des lactases ................................................................................................................................. 34 Conclusion et perspectives ............................................................................... 35 Liste des figures................................................................................................ 36 Liste des tableaux ............................................................................................. 38 Bibliographie .................................................................................................... 39 Annexes ........................................................................................................... 44 Permalink : ./index.php?lvl=notice_display&id=105991

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