Optimisation de la production d'acide citrique par Aspergillus niger avec un procédé de surface

par Vincent Morgant

Thèse de doctorat en Procédés biotechnologiques

Sous la direction de Jean-Michel Lebeault.

Soutenue en 1988

à Compiègne , dans le cadre de École doctorale 71, Sciences pour l'ingénieur (Compiègne) .

mots clés

• Procédés de surface
• Acide citrique
• Aspergillus niger
• Bactéries sporulantes
• Spores bactériennes
• Fermentation
• Gluconique, Acide
• Biotechnologie

Résumé

L'acide citrique est, en volume, le premier acide organique produit par fermentation. Deux principaux procédés industriels de production par Aspergillus niger existent à l'heure actuelle : la fermentation submergée, et le procédé de surface. Ce dernier est constitué de deux étapes : la propagation des spores, ou sporulation, et la production de citrate proprement dite. Le but de nos travaux est l'optimisation de la production d'acide citrique en surface par une souche industrielle d'Aspergillus niger. Les recherches vont donc s'articuler autour des deux parties du procédé. L'étape de propagation des spores est améliorée par l'optimisation du milieu de sporulation, grâce à une augmentation de la concentration en extrait de Malt et l'addition de cinq oligo-éléments : magnésium, manganèse, cuivre, fer et zinc. Avec ce nouveau milieu, les rendements en spores sont multipliés par environ un facteur deux. Cette amélioration substantielle est stable après cinq générations et les capacités de production de la souche ne sont pas altérées. Nous étudions ensuite les cinétiques de production d'acide citrique. Il est montré que le pH joue un rôle crucial en ce qui concerne la production secondaire d'acide gluconique. De plus, au moyen de fermentations en réacteurs fermé et semi-ouvert, nous parvenons à évaluer la biomasse en cours d'expérience. Finalement, nous pouvons dégager un schéma général de la fermentation citrique en surface.

Titre traduit

Optimization of citric production by Aspergillus niger in a surface process

Résumé

Citric acid has been quantitatively the first organic acid produced by fermentation. Two main industrial processes involving Aspergillus niger have been used : submerged fermentation and surface process in which the spores propagation or sporulation, and citrate production are the two main steps. Our aim has been to optimize citric acid production by an industrial strain of Aspergillus niger by the surface process and to work on the two parts of this process. The spore propagation step has been improved by optimization of the sporulation medium : increasing malt extract concentration and adding five trace elements such as Magnesium, Manganese, Copper, Iron, Zinc. The yields in spores have been shown two fold better with this new medium. This valuable improvement has been shown stable after 5 generations, and the strain production abilities stay unchanged. Then, the kinetics of citric acid production has been studied. It has been shown that pH was of prime importance for the secondary production of gluconic acid. The biomass during the fermentation has also been estimated. Finally, we have displayed a general scheme of citric fermentation in surface.