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0240-8813
parution suspendue
An international journal of food science and technology
 

 ARTICLE VOL 24/2 - 2004  - pp.121-136  - doi:10.3166/sda.24.121-136
TITRE
Fermentation du glycérol chez des Propionibactéries et optimisation de la production d'acide propionique

RÉSUMÉ

La fermentation du glycérol en acide propionique a été étudiée comparativement à celle du glucose chez deux propionibactéries : P. acidipropionici et P. freudenreichii ssp shermanii. P. acidipropionici a montré un rendement très élevé en acide propionique (0,79 mol/mol) et sa capacité à produire une forte concentration en acide propionique (42 g/l) en fermentation batch. Parallèlement, la très faible production d'acide acétique a été mise en évidence au cours de la fermentation du glycérol. Le ratio molaire acide propionique/acide acétique (P/A) qui est particulièrement élevé au cours de la fermentation du glycérol par P. acidipropionici : P/A= 88 en fermentation continue et 5,5 en fermentation batch, a suggéré l'hypothèse de l'orientation homopropionique de la fermentation du glycérol. L'étude en fermentation continue par cellules immobilisées (alginate de calcium) a permis d'obtenir une très forte productivité en acide propionique (3 g/l.h) avec un rendement de 0,78 mol/mol. Ces très hautes performances soulignent les nouvelles perspectives d'optimisation de la production d'acide propionique par fermentation.

ABSTRACT

Glycerol fermentation with Propionibacteria and optimisation of the production of propionic acid The propionic fermentation has been intensively studied for propionic acid production from carbohydrate feedstocks. Despite various advanced fermentation processes (continuous fermentation, immobilized cells, membrane bioreactor, extractive fermentation,...), poor performances of the propionic fermentation of carbohydrates, in terms of conversion yield to propionic acid and of the level of acetic acid, have limited its development. Glycerol is a substrate that can be fermented by propionic acid-producing micro-organisms, in particular propionibacteria strains. This pathway leads various perspectives for the improvement of the propionic acid production. The fermentation of glycerol comparatively to glucose was carried out using two propionibacteria strains: P. acidipropionici and P. freudenreichii ssp shermanii. During batch fermentation of glycerol (20 g/l), the conversion yield reached for P. acidipropionici and P. freudenreichii ssp shermanii, 0.79 and 0.58 mol/mol respectively, were 49% and 45% higher than with glucose (20 g/l). Final concentration of acetic acid was twice lower from 20 g/l glycerol (2 g/l) than from 20 g/l glucose (4g/l) for both strains. Increasing the initial glycerol concentration resulted in a maximal concentration of propionic acid: 42 g/l, with P. acidipropionici. The molar ratio : propionic acid / acetic acid with P. acidipropionici, during batch (5.5) and continuous fermentations (88), suggested the hypothesis of the homopropionic behaviour of the glycerol fermentation. Nevertheless, n-propanol and succinic acid, the minor by-products, were formed in higher quantities from glycerol than glucose. The immobilization of P. acidipropionici with calcium alginate was carried out for glycerol fermentation. Sequencing batch runs have shown good growth and productivity of propionic acid of the immobilized biomass. The study of the continuous glycerol fermentation, carried out with immobilized cells in an expanded bed fermentor (0.8 l), has shown, for a dilution rate of 0.154 h-1, a very high productivity of propionic acid (3 g/l.h.) associated to a high yield (0.78 mol/mol). Glycerol fermentation to propionic acid has given, at once, a high yield, a high propionic acid content, a low acetic acid level and a high productivity. It demonstrated fine perpectives of optimisation of propionic acid production by microbial route.

AUTEUR(S)
André BORIES, El Hassane HIMMI, Jesus J.A. JAUREGUI, Carlos PELAYO-ORTIZ, Victor A. GONZALES

MOTS-CLÉS
acide propionique, fermentation, glycérol, propionibactéries, cellules immobilisées.

KEYWORDS
propionic acid, fermentation, glycerol, propionibacteria, immobilized cells.

LANGUE DE L'ARTICLE
Français

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