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Production d'acide lactique par Lactobacillus casei subsp. rhamnosus sur jus de datte : cinétique et optimisation en cultures discontinues, semi-continues et continues, Production of lactic acid by Lactobacillus casei subsp. rhamnosus on date juice : kinetic and optimisation during batch, fed-batch and continuous cultures

De
246 pages
Sous la direction de Joseph Boudrant
Thèse soutenue le 24 octobre 2007: INPL
L’objectif de ce travail a été de développer un procédé performant de production d’acide lactique par Lactobacillus casei subsp. rhamnosus sur jus de datte. Dans une première partie, des cultures en mode discontinu ont été réalisées afin d’étudier les besoins nutritionnels de la souche. Ces études ont pour but de décrire les effets des sources carbonées, azotées et les vitamines sur la production d’acide lactique. Nous avons montré que le sulfate d’ammonium est une bonne alternative économique et nous avons pu déterminer la faisabilité de minimiser l’ajout de l’extrait de levure par l’utilisation partielle de l’extrait de levure combinée avec du sulfate d’ammonium plus l’ajout de vitamines du groupe B. Des cultures pures et mixtes de Lactobacillus casei et Lactococcus lactis ont été réalisées. Le système de culture mixte donne de meilleurs résultats concernant la production d’acide lactique et l’utilisation des sucres comparés à ceux obtenus en cultures pures de Lactobacillus casei ou Lactococcus lactis. L’effet des sucres purs (glucose et fructose) et mixtes (glucose/fructose) sur la production d’acide lactique a été étudié. La production d’acide lactique est plus importante avec un mélange de sucres qu’avec des sucres non mélangés ce qui explique les performances de fermentation sur jus de datte. Dans une seconde partie, une stratégie d’alimentation du réacteur en culture semi-continue a été mise en œuvre, permettant d’améliorer les performances de la fermentation. Les deux facteurs influençant le bon fonctionnement sont le débit et la concentration du milieu d’alimentation. Dans une troisième partie, une étude cinétique a été développée en réacteurs continus. Nous avons étudié l’influence du taux de dilution sur la croissance, l’utilisation du substrat et la production d’acide lactique. La productivité du procédé continu a été considérablement augmentée en comparaison avec le procédé discontinu. Enfin, dans une dernière partie, un modèle a été établi. Ce modèle, bien qu’imparfait, permet apparemment de simuler la croissance, la consommation des sucres de jus de datte et la production d’acide lactique en culture discontinue
-Lactobacillus casei
-Modélisation
-Sucres mixtes
-Culture mixte
-Cinétique
-Acide lactique
-Jus de datte
The aim of this work was to develop an efficient process of lactic acid production by Lactobacillus casei subsp. rhamnosus on date juice In a first part, the batch cultures were realized to carry out the nutritional requirement of the strain. These studies allowed us to describe the effects of carbon substrates, nitrogen substrates and vitamins on the lactic acid production. We showed that ammonium sulphate is a satisfying economic alternative and we have determined feasibility of minimizing the addition of the yeast extract by the partial use of yeast extract combined with the ammonium sulphate plus the addition of vitamins of the group B. Pure and mixed cultures of Lactobacillus casei and Lactococcus lactis were carried out. The mixed system gives better results concerning the lactic acid production and the use of the sugars compared with those obtained in pure cultures of Lactobacillus casei or Lactococcus lactis. The effect of pure sugars (glucose and fructose) and mixed sugars (glucose/fructose) on the lactic acid production was studied. The lactic acid production is more important on mixed sugars than on pure sugars what explains the performances of fermentation on date juice. In a second part, a mode of fed batch operations was defined to improve the performances of the fermentation. The two factors influencing the process are the feeding rate and the concentration of the feeding medium. In a third part, kinetic study in continuous culture was developed. We studied the influence of dilution rate on growth, substrate utilization and lactic acid production. The productivity of the continuous process was considerably increased in comparison with the batch process. Finally, a tentative model has been established for the fermentation process. The corresponding model, although not perfect, is apparently able to simulate growth rate, substrates uptake and lactic acid production in batch culture
-Lactobacillus casei
-Modelling
-Mixed sugars
-Mixed culture
-Lactic acid
-Kinetic
-Date juice
Source: http://www.theses.fr/2007INPL074N/document
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AVERTISSEMENT
Ce document est le fruit d’un long travail approuvé par le jury de
soutenance et mis à disposition de l’ensemble de la communauté
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http://www.cfcopies.com/V2/leg/leg_droi.php
http://www.culture.gouv.fr/culture/infos-pratiques/droits/protection.htmINSTITUT NATIONAL POLYTECHNIQUE DE LORRAINE
Ecole Nationale Supérieure d’Agronomie et des Industries Alimentaires
Ecole Doctorale
Sciences et Ingénierie des Ressources Procédés Produits Environnement
Laboratoire des Sciences du Génie Chimique
THESE
Présentée à l’INPL
par
AICHA DJIDEL
En vue d’obtenir le grade de
DOCTEUR DE l’INSTITUT NATIONAL POLYTECHNIQUE DE LORRAINE
Spécialité : Biotechnologies et Industries Alimentaires
Sujet
Production d’acide lactique par Lactobacillus casei
subsp. rhamnosus sur jus de datte :
Cinétique et optimisation en cultures discontinues,
semi-continues et continues
Soutenue publiquement le 24 octobre 2007 devant la commission d’examen
Membres du jury :
Président : M M. FICK
Rapporteurs : MM J.F. CAVIN
F. DUCHIRON
Examinateurs : MM A. AMRANE
J. BOUDRANT
F. FOURNIER
Invité: M N. NANCIB’
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«
A la mémoire de mes parents, qui ont béni mon désir d’apprendre et m’ont toujours
encouragé, avec tout mon amour et ma reconnaissance pour être devenue ce que je
suis,
A mes frères et sœurs, qu’ils trouvent ici le témoignage de ma profonde tendresse,
A mon mari
A mes filles Sarra et Maya.
Que nabil, et moi-même, puissions transmettre à Maya l’intérêt que nous portons au
développement de l’esprit, avec autant d’amour, de patience et de compréhension,
qu’ont su faire nos parents.
Que dieu tout puissant illumine le chemin de Sarra
»
Verset 7, Sourate « le tremblement de terre »AVANT-PROPOS
Ce travail rentre dans le cadre de l’accord programme N° COMDU 502 du
Comité Mixte d’Evaluation et de Prospective (CMEP) entre la France et l’Algérie.
Ce travail a été réalisé dans le Laboratoire des Sciences du Génie chimique (L.S.G.C),
au sein du groupe « Génie des Procédés Biotechnologiques et Alimentaires » et dans
le Laboratoire de Microbiologie Appliquée de l’Université Ferhat Abbas de Sétif.
J’ai une attention toute particulière pour Monsieur Joseph BOUDRANT,
Directeur de Recherche au CNRS, pour m’avoir accueilli au sein du groupe GPBA,
mais également pour sa direction de recherche inspirée et pour la confiance dont il
m’honore.
J’associe à ces remerciements Nabil NANCIB, Professeur à l’Université Ferhat
Abbas de Sétif, codirecteur de cette thèse pour l’aide précieuse qu’il m’a apporté et
pour le temps qu’il m’a consacré afin de mener à bien ce travail.
Je remercie Monsieur Michel FICK, Professeur à l’ENSAIA d’avoir accepté
d’être Président de ce jury, ainsi que pour les conseils qu’il m’a apporté.
J’exprime ma vive reconnaissance à Monsieur Jean François CAVIN,
Professeur à l’Université de Dijon ainsi qu’ à Monsieur Francis DUCHIRON,
Professeur à la Faculté des Sciences de Reims, d’avoir accepté d’être les rapporteurs
de ce travail.
Je remercie Monsieur Abdeltif AMRANE, Professeur à l’Université de Rennes
d’avoir accepté de juger ce travail et de participer au jury de thèse.
Je remercie Monsieur Frantz FOURNIER, Maître de Conférences à
l’ENSAIA pour l’aide qu’il a su m’apporter notamment dans l’aspect modélisation et
d’avoir accepté de participer à ce jury.
Je remercie également tous les membres du laboratoire de GPBA pour leur
bonne humeur et leur disponibilité.Enfin, je tiens à remercier :
- Ceux qui ont contribué à ce travail : Djalal MEZIANE-CHERIF et
Abdelhafid BOUBENDIR.
- Fabrice BLANCHARD, Evelyne RONAT et Bernard PARISET pour leur aide
technique.- SOMMAIRE GENERAL-
INTRODUCTION 1
CHAPITRE I : Synthèse des connaissances 6
CHAPITRE II : Matériel et méthodes 74
CHAPITRE III : Cultures discontinues 91
1. Joint effect of nitrogen sources and B vitamin supplementation of date juice
on lactic acid production by Lactobacillus casei subsp. rhamnosus 94
2. Lactic acid from date juice extract with single and mixed cultures
of Lactobacillus casei and Lactococcus lactis 108
3. Lactic acid production from single and mixed sugars using
Lactobacillus casei subsp. rhamnosus 124
CHAPITRE IV : Cultures semi-continues 137
Optimisation of glucose date juice for the production of lactic acid
by Lactobacillus casei subsp. rhamnosus in fed batch culture 140
CHAPITRE V : Cultures continues 153
Batch and continuous of lactic acid from date juice by
Lactobacillus casei subsp. rhamnosus 156
CHAPITRE VI : Modélisation 172
Kinetics of batch production of lactic acid from date juice sugars
by Lactobacillus casei subsp. rhamnosus 175
CONLUSION GENERALE ET PERSPECTIVES 189
REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES 195
PUBLICATIONS PERSONNELLES 217INTRODUCTION
- 1 -

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