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FR3130842A1 - Procede de captation des phytotoxines dans un reacteur biologique - Google Patents

Procede de captation des phytotoxines dans un reacteur biologique Download PDF

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Abstract

La présente invention concerne un procédé de récupération des phytotoxines d’un jus de fermentation obtenu à partir de la culture de microorganismes producteurs desdites phytotoxines. Le procédé se caractérise en qu’il comprend un premier cycle de filtration sur membrane comprenant les étapes suivantes : Filtration sur membrane du jus de fermentation de la biomasse de manière à retenir les phytotoxines dans le rétentat,Récupération d’un rétentat comprenant lesdites phytotoxines, etRécupération d’un premier perméat appauvri en phytotoxines, ledit perméat ayant une teneur en phytotoxines inférieure à celle du jus de fermentation. Le procédé peut, le cas échéant, être suivi par au moins un cycle supplémentaire de filtration sur membrane du rétentat obtenu à l’étape (c) du cycle précédent.

Description

PROCEDE DE CAPTATION DES PHYTOTOXINES DANS UN REACTEUR BIOLOGIQUE
DOMAINE DE L'INVENTION
La présente invention concerne un procédé de récupération des phytotoxines d’un jus de fermentation obtenu à partir de la culture de microorganismes producteurs desdites phytotoxines.
ARRIERE PLAN DE L'INVENTION
Les procédés de récupération des biomasses et des composés compris dans les biomasses et/ou les milieux de culture sont bien connus de l’homme du métier. Ces procédés consistent généralement en une centrifugation du milieu de culture ou en une (micro)filtration, permettant aussi la purification de la biomasse.
Les microorganismes, et plus particulièrement les algues et microalgues, sont aujourd’hui largement cultivées pour leur propriété à produire des biomasses riches en lipides, protéines, glucides, etc. En parallèle à la multiplication des cellules, les microorganismes sécrètent des molécules d’intérêt dont les phytotoxines. Ces phytotoxines, présentes principalement dans le milieu de culture, et plus précisément dans le jus de fermentation, sont généralement éliminées lors de la récupération et de la purification de la biomasse.
Or les phytotoxines sécrétées par les microorganismes présentent des propriétés biologiques intéressantes selon leur nature, et peuvent être utilisées dans divers domaines tels que l’industrie agricole ou pharmaceutique. Les phytotoxines isolées peuvent par ailleurs être employées pour ajuster les concentrations des lots de biomasse produits. En effet, la qualité et la concentration des composés, dont les phytotoxines, présents dans les biomasses varient en fonction des conditions de culture. Enfin, dans le cadre d’un enjeu environnemental, il est intéressant de pouvoir récupérer les phytotoxines, notamment les phytotoxines nuisibles pour l’environnement, et limiter ainsi leur propagation dans la nature.
Les inventeurs ont ainsi développé un procédé de récupération des phytotoxines d’un jus de fermentation obtenu à partir de la culture de microorganismes.
BREVE DESCRIPTION DE L'INVENTION
La présente invention concerne un procédé de récupération des phytotoxines d’un jus de fermentation obtenu à partir de la culture de microorganismes producteurs desdites phytotoxines, caractérisé en ce qu’il comprend un premier cycle de filtration sur membrane comprenant les étapes suivantes :
  1. filtration sur membrane du jus de fermentation de la biomasse de manière à retenir les phytotoxines dans le rétentat,
  2. récupération d’un rétentat comprenant lesdites phytotoxines, et
  3. récupération d’un premier perméat appauvri en phytotoxines, ledit perméat ayant une teneur en phytotoxines inférieure à celle du jus de fermentation,
suivi le cas échéant par au moins un cycle supplémentaire de filtration sur membrane du rétentat obtenu en étape (c) du cycle précédent, avec la récupération d’au moins un deuxième rétentat comprenant lesdites phytotoxines et d’au moins un deuxième perméat appauvri en phytotoxines ayant une teneur en phytotoxines inférieure à celle du premier perméat.
Le procédé selon l’invention peut ainsi comprendre m cycles supplémentaires de filtration sur membrane, et la récupération de m+1 rétentats comprenant les phytotoxine et de m perméats appauvris en phytotoxines, m étant un entier égal ou supérieur à 1.
Les différents cycles de filtration sur membrane peuvent être réalisés sur les mêmes membranes de filtration ou sur des membranes différentes. Il en est de même pour les cycles de filtration, chacun d’entre eux pouvant comprendre des membranes similaires ou différentes.
Dans le cadre de la présente invention, la concentration finale en phytotoxines obtenue dans le perméat récupéré après le dernier cycle de filtration peut être déterminée par l’équation : dans laquelle est le nombre de cycles m+1,Xest le facteur de concentration de la membrane et R est le taux de rejet moléculaire de la membrane.
Les phytotoxines sont des molécules avec un poids moléculaire compris entre 300 et 3000 Da.
Enfin, l’invention concerne l’utilisation des phytotoxines comprises dans le rétentat ou isolées en tant qu’additif dans une biomasse de microorganismes, et l’utilisation du perméat issu du procédé en tant qu’aliment dans un procédé de culture de microorganismes.
: Mode de réalisation de l’invention.
: Représentation du nombre de cycle de filtration n en fonction de la concentration en phytotoxines (cylindrospermopsine) du rétentat.
: Représentation de l’évolution de la concentration en phytotoxines (cylindrospermopsine) dans le rétentat en fonction du nombre de cycle de filtration sur membrane.
: Représentation du rendement en phytotoxines récupérées à chaque étape de filtration sur membrane en fonction du type de membrane.

Claims (12)

  1. Procédé de récupération des phytotoxines d’un jus de fermentation obtenu à partir de la culture de microorganismes producteurs desdites phytotoxines, caractérisé en ce qu’il comprend un premier cycle de filtration sur membrane comprenant les étapes suivantes :
    1. filtration sur membrane du jus de fermentation de la biomasse de manière à retenir les phytotoxines dans le rétentat,
    2. récupération d’un rétentat comprenant lesdites phytotoxines, et
    3. récupération d’un premier perméat appauvri en phytotoxines, ledit perméat ayant une teneur en phytotoxines inférieure à celle du jus de fermentation,
    suivi le cas échéant par au moins un cycle supplémentaire de filtration sur membrane du rétentat obtenu en étape c du cycle précédent avec la récupération d’au moins un deuxième rétentat comprenant lesdites phytotoxines et au moins un deuxième perméat appauvri en phytotoxines ayant une teneur en phytotoxines inférieure à celle du premier perméat.
  2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu’il comprend m cycles supplémentaire de filtration sur membrane et la récupération de m+1 rétentats comprenant les phytotoxines et un mèmeperméat appauvri en phytotoxines, m étant un entier d’au moins 1.
  3. Procédé selon l’une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que les cycles de filtration sur membrane sont réalisées sur une même membrane ou chaque cycle de filtration sur membrane est réalisé sur une nouvelle membrane, les membranes de chaque cycle de filtration étant identiques ou différentes.
  4. Procédé selon l’une des revendications 2 ou 3, caractérisé en ce que le nombre de cycles m+1 est déterminé en fonction :
    • de la teneur en phytotoxines du jus de fermentation,
    • du facteur de concentration de la membrane de filtration, et
    • de la concentration finale en phytotoxines dans le perméat récupéré après le dernier cycle.
  5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que la concentration finale en phytotoxines dans le perméat récupéré après le dernier cycles en fonction du nombre de cycles m+1 est déterminée par l’équation :

    dans laquelle est le nombre de cycles m+1,Xest le facteur de concentration de la membrane et R est le taux de rejet moléculaire de la membrane.
  6. Procédé selon l’une des revendications 2 à 5, caractérisé en ce que les m+1 rétentats comprenant les phytotoxines récupérés du premier cycle de filtration sur membrane et des m cycles supplémentaires de filtration sur membrane sont rassemblés.
  7. Procédé selon l’une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que les phytotoxines sont des molécules avec un poids moléculaire compris entre 300 et 3000 Da.
  8. Procédé selon l’une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que les phytotoxines appartiennent aux familles des microcystines, des brevetoxines, des saxitoxines, des anatoxines α, des acides okadaïques, des amphidinols, des cylindrospermopsines, des imines cycliques et des anabaenopeptines.
  9. Procédé selon l’un des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que le jus de fermentation est obtenu par séparation d’une biomasse de microorganismes d’un mout de fermentation obtenu par un procédé de fermentation desdits microorganismes dans un milieu de culture comprenant un milieu aqueux et des nutriments nécessaires à la croissance desdits microorganismes.
  10. Procédé selon l’une des revendications 2 à 9, caractérisé en ce que le mèmeperméat obtenu après m cycles supplémentaires de filtration sur membrane est recyclé dans le milieu de culture des microorganismes.
  11. Phytotoxines obtenues selon le procédé défini à l’une des revendications 1 à 10.
  12. Utilisation de phytotoxines selon la revendication 11 en tant qu’additif dans une biomasse de microorganismes.
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