Développement d'un procédé industriel de production de molécules à caractère aromatique par voie biocatalytique

Development of an industrial process for the production of aroma molecules by biocatalysis

• Auteur / Autrice : Bernadett Fáklya
• Direction : Véronique Alphand, Magalie Claeys-Bruno
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences Chimiques
• Date : Soutenance le 29/03/2021
• Etablissement(s) : Aix-Marseille
• Ecole(s) doctorale(s) : École Doctorale Sciences chimiques (Marseille)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Naturamole SAS
• Jury : Président / Présidente : Michelle Sergent
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Guillaume Lepage, Jamal Ouazzani
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Yves Waché, Didier Buisson

Mots clés

Mots clés contrôlés

Trichoderma

Aliments -- Analyse sensorielle

Champignons microscopiques

Biologie moléculaire fongique

Biocatalyse

Biotechnologie

Génie biochimique

Mots clés libres

6-Pentyl-Alpha-Pyrone

Fermentation liquide-Liquide

Trichoderma spp.

Arôme naturel

Fermenteur

Bioprocédé

6-Pentyl-Alpha-Pyrone

Liquid-Liquid fermentation

Trichoderma spp.

Natural aroma

Fermentor

Bioprocess

Résumé

La 6-pentyl-alpha-pyrone (6PAP) est un métabolite fongique spécialisé, isolé pour la première fois dans les années 1970 à partir de cultures du champignon Trichoderma viride. Outre ses nombreuses propriétés biologiques (agent antifongique, hormone de croissance et inducteur de mécanismes de défense pour les plantes, etc.), ce composé possède des propriétés organoleptiques proches de celles de la massoia lactone et de la delta-décalactone, dont il est par ailleurs un précurseur potentiel. Son agréable odeur de noix de coco nuancée de noisette et de fève tonka en fait un arôme d’intérêt, utilisé aujourd’hui comme additif dans certaines boissons et aliments. A ce jour, la 6PAP n’est cependant synthétisée à l’échelle industrielle que par voie chimique. Sa production par voie biotechnologique et biosourcée est inexistante en dépit d’importants efforts de recherche encouragés par une demande croissante des consommateurs pour les molécules d’origine naturelle. Dans ce travail de recherche, nous avons donc développé un procédé de fermentation à partir de matières premières végétales peu coûteuses, en conditions douces, avec une souche fongique du genre Trichoderma n’ayant subi aucune modification génétique. En nous appuyant dans un premier temps sur des études par plans d’expériences, nous avons finalement obtenu des concentrations de 6PAP allant jusqu'à 1 g/L, aussi bien en fioles qu’en fermenteur, par un procédé de fermentation biphasique liquide-liquide

6-pentyl-alpha-pyrone (6PAP) is a specialized fungal metabolite first isolated in the 1970s from cultures of the fungus Trichoderma viride. In addition to its numerous biological properties (antifungal agent, phytohormone-like effect, inducer of plant defense mechanisms, etc.), it has organoleptic properties similar to those of massoia lactone and delta-decalactone, of which it is also a potential precursor. Its pleasant smell and taste of coconut, with a hint of nutty and tonka bean, makes it an aroma of interest on its own, already used as an additive in some food products and beverages. To date, 6PAP has been produced on industrial scale only by chemical synthesis. Its biotechnological production from bio-based materials is non-existent despite the extensive research efforts encouraged by a growing consumer demand for molecules of natural origin. In this work, we have therefore developed a fermentation process from inexpensive agricultural raw materials, under mild conditions, with a fungal strain of Trichoderma that has not undergone any genetic modification. Based initially on design of experiments (DOE) studies, we finally obtained up to 1 g/L of 6PAP, both in flask and in bioreactors, by a biphasic liquid-liquid fermentation process