la microbiologie en agro-alimentaire

La microbiologie et ces applications dans les industries agroalimentaires.

Les techniques de culture:

L'intérêt des biotechnologies dans les industries agro-alimentaires est d'obtenir des métabolites utiles, des molécules qui ont un intérêt industriel à partir de matériel biologique. l'obtention de ces molécules se réalisent en 2 étapes:

La production du produit interessant appelé fermenteur:

La production se fait à partir de procédés de fermentation. ils sont constamment développés afin de cultiver les micro organismes dans les conditions optimales pour qu'ils puissent produire les produits désirés.

La récupération du produit formé:

L'extraction et la purification du produit doivent être réalisées par des techniques douces comme l'electrophorèse, la distillation ou la chromatographie.

Les différents systèmes de fermentation:

Il existe 3 grands systèmes de fermentation.

• Le premier système de fermentation appelé fermentation batch ou discontinue:

le fermenteur est un système clos, fermé. Au temps zéro de la fermentation, la solution de nutriment stérile est inoculée avec des micro organismes (bactéries, levures). l'incubation se réalise dans des conditions d'agitation, de température, de pression partiel en oxygène et de régulation de PH. Au cours de l'incubation, la quantité de micro organismes dans le fermenteur, la concentration en biomasse, en substrat et en produit varie constamment, conséquence du métabolisme microbien.
On peut observer 4 phases de croissances:
une phase de latence
une phase exponentielle de croissance
une phase stationnaire
une phase de mortalitée

• Le deuxième système de fermentation appelé fermentation fed bath ou bath alimenté:

le substrat est apporté au fur et à mesure de sa consommation par les microorganismes. Ce système est employé dans la production de la penicilline. En effet,celle-ci est soumise à une répression catabolique lors de la présence d'une forte concentration de substrat carboné (le glucose). On procéde à l'ajout du substrat au fur et à mesure de sa consommation afin d'éviter l'accumulation de substrat dans la réaction.

• Le troisième système de fermentation appelé fermentation continue ou sytème ouvert:

La solution de nutriment est apportée en continue au réacteur mais une quantité équivalente de solution fermentée est prélevée. Le volume est donc constant.

On distingue 2 grands types de fermenteurs continus:
Le réacteur à écoulement piston
Le réacteur infinment mélangé

ces 2 types de fermenteurs différent par le mode découlement de la solution de nutriment.

• Le réacteur à écoulement piston:
  il est caractérisé par un rapport longueur /largeur très élevé. Le réacteur est cylindrique (10 à 15 mètres de long). La solution de nutriment pénettre à une extrémité du réacteur et la biomasse cellulaire ainsi que la production du produit collecté à l'autre extrémité du réacteur. Dans ce type de réacteur la turbulence est nulle.  Il n'y a aucun mélange, pas d'agitation, pas d'homogénéité. un élèment qui entre dans le réacteur progresse sans mélange avec la molécule qui la précède ou qui la suit. Ceci génère des gradients de concentration à l'intérieur du réacteur. Plus on se situe loin par rapport à l'entré du réacteur, plus la concentration de substrat est faible et plus la concentration du  procuit est élevée. L'inconvénient dun tel type de réacteur est la difficulté de réguler un PH. Celui-ci étant différent en tout point du réacteur.

• Le réacteur infiniment mélangé:
  l'homogénéité du continu du réacteur est parfaite.
  Tout élèment qui pénettre dans le réacteur est homogénéisé au contenu du réacteur.
  La concentration d'un composé donné dans le réacteur est le même en tout point du réacteur.
  La concentration d'un composé donné dans l'éffluent du réacteur est la même qu'à la concentration de ce composé à l'intérieur du réacteur.