Avez-vous entendu parler de la fermentation en milieu solide (FMS) ?
Bien que son nom semble très technique, il s’agit d’une technique ancienne qui est réapparue comme une solution innovante et durable pour relever les défis de notre système alimentaire mondial.
Qu’est-ce que le SSF ?
Essentiellement, la SSF est un processus de fermentation où les micro-organismes se développent sur un substrat solide en l’absence ou la quasi-absence d’eau libre. Imaginez la croissance de moisissures sur du compost ou de la litière de feuilles ; la SSF cherche à imiter ces environnements naturels pour tirer pleinement parti du métabolisme microbien. Ce qui est fascinant, c’est que le substrat solide lui-même ne sert pas seulement de support, mais fournit également tous les nutriments nécessaires, souvent sans qu’il soit nécessaire d’utiliser des additifs chimiques.
Avantages :
La FSS offre de multiples avantages qui en font une alternative attrayante et plus durable à la fermentation liquide traditionnelle (submergée). Voici quelques-uns de ses principaux avantages :
- Réduction de la consommation d’eau et d’énergie : Utilise un minimum d’eau, ce qui réduit la consommation d’énergie pour la stérilisation, le refroidissement et le traitement des eaux usées.
- Valorisation des déchets agro-industriels : Permet la transformation des sous-produits de l’industrie agroalimentaire, tels que les pelures de fruits, le son, la bagasse et les résidus de café, en produits de grande valeur, contribuant ainsi à l’économie circulaire et à la réduction de la pollution de l’environnement.
- Augmentation de la productivité et de la stabilité du produit : En plaçant le micro-organisme à proximité immédiate du substrat, on obtient des concentrations et des rendements de produits plus élevés, avec une meilleure stabilité grâce à l’environnement protecteur du substrat solide.
- Des processus plus simples et plus rentables : Les systèmes SSF sont généralement moins coûteux à concevoir et à entretenir, avec des exigences d’infrastructure moindres et souvent un traitement en aval plus facile et moins coûteux pour l’extraction et la purification des produits.
Produits et applications de grande valeur :
SSF a prouvé sa polyvalence dans la production d’une large gamme de produits essentiels pour diverses industries :
1. Biofertilisants : Permet d’augmenter les performances fermentaires de certains champignons à action biostimulante tels que Trichoderma harzianum et Metarhizium anisopliae. La fermentation à l’état solide favorise l’épaississement de la paroi cellulaire, en augmentant les couches périsporique et endosporique. Ce changement est associé à une teneur plus élevée en β-glucanes, en chitine et en protéines de la paroi, ce qui renforce la résistance et la stabilité du mycélium ou des spores face aux conditions les plus exigeantes du processus, optimisant ainsi leur adaptabilité aux différentes conditions environnementales et aux substrats agricoles. En outre, cette technique améliore la viabilité et la production de métabolites bioactifs de ces agents biologiques.
2. Enzymes industrielles : C’est la méthode préférée pour la production d’enzymes telles que les amylases, les xylanases, les lipases, les cellulases, les pectinases, les fructosyltransférases et les lactases. En effet, l’absence quasi totale d’eau rend les enzymes produites plus stables. Ces enzymes ont des applications massives dans l’alimentation humaine et animale, la bioénergie, les produits pharmaceutiques et le traitement des déchets.
3. Aliments fonctionnels et enrichissement en protéines : Permet d’améliorer de manière significative la valeur nutritionnelle des aliments. La fermentation des haricots avec Pleurotus ostreatus en est un exemple. Cette FSS augmente la teneur en protéines, enrichit les acides aminés essentiels (tels que la valine, la leucine, l’isoleucine et la tyrosine) et réduit les facteurs antinutritionnels, tels que l’acide phytique, à des niveaux presque indétectables.
4. Analogues de viande d’origine végétale (PBMA) : la SSF est une méthode efficace pour créer des PBMA. En faisant fermenter des protéines de soja avec des micro-organismes tels que Rhodotorula mucilaginosa, Monascus purpureus et Lactiplantibacillus plantarum, il est possible de simuler la couleur, la texture et la saveur de la viande, tout en réduisant les facteurs antinutritionnels et en favorisant les propriétés de réticulation des protéines.
5. Antibiotiques : Permet la production d’antibiotiques à faible investissement et à forte productivité, tels que l’oxytétracycline et la céfamycine C.
6. Acides organiques et biocarburants : Permet la production d’acides organiques tels que l’acide citrique et l’acide lactique, ainsi que de biocarburants tels que le bioéthanol, le biodiesel et le biogaz, à partir de déchets agro-industriels.
Le rôle de la bio-ingénierie et l’avenir :
Bien que la SSF ait été confrontée à des défis historiques tels que l’extensibilité et la récupération des produits, les progrès de la bio-ingénierie ouvrent de nouvelles portes. La conception innovante des bioréacteurs, l’ingénierie génétique et métabolique des micro-organismes et l’utilisation de techniques de modélisation avancées permettent d’optimiser la croissance microbienne et la production de métabolites, en surmontant des problèmes tels que le transfert de chaleur et de masse.
L’automatisation continue et l’intégration des techniques omiques et de l’intelligence artificielle devraient permettre à la fermentation en milieu solide d’atteindre l’efficacité et l’impact à grande échelle des autres fermentations.
Le Groupe TECHMI a conçu un fermenteur solide de type horizontal, le TECHMI FES.
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