Production and separation of yeast polysaccharides

Production et fractionnement de polysaccharides de levures

• Auteur / Autrice : Fabrice Gentile
• Direction : Jean-Marc Engasser
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biotechnologies et industries alimentaires
• Date : Soutenance en 1997
• Etablissement(s) : Vandoeuvre-les-Nancy, INPL

Mots clés

Mots clés contrôlés

Purification

Levure (agent de fermentation)

Polysaccharides

Résumé

L’objectif général de ce travail est de développer des données qualitatives et quantitatives sur les étapes d’un procédé de production et d’extraction de glycogène de levures. Dans une première partie, nous avons étudié la cinétique d’accumulation du glycogène chez plusieurs souches de levures. Nous avons montré, qu’une augmentation de la vitesse spécifique de consommation du glucose entraîne une hausse de la vitesse spécifique de production de glycogène. Par ailleurs, l’accumulation de taux élevés de glycogène intracellulaire (jusqu’à 2% de la matière sèche) semble être associée à une faible croissance. D’autre part, le rendement de conversion du sucre en glycogène est augmenté lorsque la production d’éthanol est limitée par contrôle de la concentration en sucre à un faible niveau. La deuxième partie traite de l’extraction du glycogène de levure. Cette étude a permis de développer un procédé d’extraction de glycogène performant. Une étude comparative de techniques de désintégration cellulaire (chimiques, thermiques, mécaniques) montre que l’homogénéisation hautes pressions permet d’obtenir les rendements d’extraction les plus élevés. L’efficacité de cette technique est améliorée lorsque les levures ont subi un prétraitement destiné à fragiliser les parois. Le rendement d’extraction peut atteindre 90 % lorsque les cellules sont prétraitées au Na2CO3 à chaud. La troisième partie concerne la purification du glycogène contenu dans les surnageants de broyat générés par la désintégration cellulaire. Les études ont évalué les performances des procédés membranaires et de précipitation pour l’élimination des coproduits. Nous avons pu définir un procédé original de purification du glycogène de levures en deux étapes. Une première étape de diafiltration-ultrafiltration, permettant l’élimination de 90 % des sels et de 80 % des matières azotées, mène à un taux de pureté théorique maximal de glycogène de 50 % du poids sec. Une deuxième étape de précipitation par l’acide chlorhydrique, permettant d’éliminer 70 % des matières azotées restantes, mène à un taux théorique maximal de pureté de 60 %

The aim of this work is to acquire knolewdges on the differents steps of a yeast glycogen production process. In the first part, the influence of several parameters on the glycogen accumulation kinetic have been determined. An increase of the specific glucose consumption rate leads to an increase of the specific glycogen production rate. High level of intracellular glycogen (25 % of dry weight) has been obtained when the specific growth rate was very low. The sugar-to-glycogen yield increases when the production of ethanol is reduced by a low sugar concentration. In the second part, the extraction of yeast glycogen has been studied. A comparison of several yeast cell disintegration methods shows that high pressure homogenization leads to the highest glycogen extraction yield. The efficiency of this method is enhanced by a yeast pre-treatment. This yield is about 90 % when cells are pretreated by heating in the presence of Na2CO3. In the third part, the efficiencies of ultrafiltration and precipitation processes have been evaluated for the purification of glycogen. We have developed an original two steps yeast glycogen purification process. A first step of diafiltration-ultrafiltration leads to an elimintation of 90 % of sakts abd 80 % of nitrogenous material, and a glycogen purity degree of 50 %. A second step of precipitation by HCI leads to an elimination of 70 % remaining nitrogenous material, and a glycogen purity degree of 60 %