Application of a fermentation strategy to produce succinic acid using Actinobacillus succinogenes
Application d'une stratégie de fermentation pour la production d'acide succinique en utilisant Actinobacillus succinogenes
Résumé
This PhD work integrates the succinic
acid production, in a pioneer study using pure
culture, co-culture and electro-fermentation that
involves selection of substrates, microorganisms and
electrode potential. In this process, glucose and
fructose were chosen as organic substrates, while
MgCO3 was used as co-substrate providing inorganic
carbon source in anaerobic fermentations using
Actinobacillus succinogenes. The results showed that
during anaerobic batch fermentation (250 mL), the
highest succinic acid concentration was obtained
from an equal ratio of glucose and fructose recording
a succinic acid value of 0.22 mol L-1 equivalent to a
yield of 0.94 mol-C/ mol-C and a productivity of 0.27 g L-1 h-1 after 96 h. The subsequent fermentations
carried out with fumaric acid as enhancer, confirmed
the efficiency of the process with global succinic acid
production of 0.5 mol L-1 and a productivity of 0.48 g L-1h-1. A lab scale-up studies showed the best results in
bench scale reactor (3 L) after 96 h of fermentation
recording a value of 0.88 mol-C/mol-C and 0.5 g L-1h-1 for succinic acid yield and productivity, respectively. Preliminary results of bioelectro-based
process showed high succinic acid productivity, 1.01 g L-1 h-1, after only 48 h. The last part of this work was dedicated to the co-culture fermentation
process of two microorganisms in 250 mL bottles. It
was based on the utilization of carbon dioxide
produced from Saccharomyces cerevisiae in the
fermentation by the succinate producing-bacteria
(Actinobacillus succinogenes). Results showed that
MgCO3 and N2 sparging could be substituted by
applying a sequential co-culture leading to 0.27 molL-1 of succinic acid and a productivity of 0.3 g L-1 h-1. This work proved the production of succinic acid by
glucose and fructose as feedstock in pure culture, in
co-culture and electro-fermentation in batch mode.
La production d'acide succinique en
culture pure, en co-culture et par électrofermentation a été examinée dans cette étude; ce qui implique la sélection des substrats, des microorganismes et du potentiel d’électrodes. Dans ce processus, le glucose et le fructose ont été choisis
comme substrat organique, tandis que le MgCO3 a été utilisé comme co-substrat fournissant une source de carbone inorganique lors de la fermentation
anaérobie en utilisant Actinobacillus succinogenus.
Les résultats ont montré que pendant la fermentation en discontinue (250 mL), la concentration d'acide succinique la plus élevée était obtenue pour des
quantités égales de glucose et de fructose. La concentration en acide succinique obtenue était alors de 0,22 mol L-1 pour un rendement de 0,94
mol-C/ mol-C et une productivité de 0,27 g L-1 h-1 après 96 h. Les fermentations ultérieures effectuées avec de l'acide fumarique utilisé comme
amplificateur ont confirmé l'efficacité de ce procédé avec une concentration globale d'acide succinique de 0,5 mol L-1 et une productivité de 0.48 g L-1 h-1.
En fermenteur de paillasse (3L), après 96 h de
fermentation, un rendement de 0,88 mol-C / mol-C
et une productivité en acide succinique de 0,5 g L-1h-1 ont été obtenus. Les résultats préliminaires en electrofermentation ont montré que l'acide
succinique était produit en moins de temps avec
une productivité élevée de 1,01 g L-1 h-1 après 48 h.
La dernière partie de ce travail a été consacrée au
processus de co-culture des deux microorganismes sélectionnés dans des bouteilles de 250 mL. Il était basé sur l'utilisation du dioxyde de carbone produit par la levure Saccharomyces
cerevisiae par les bactéries productrices de
succinate (Actinobacillus succinogenes). Les résultats montrent que MgCO3 et le barbotage d’azote pourrait être substitués en appliquant une
co-culture séquentielle conduisant à la production de 0,27 mol L-1 d'acide succinique et une productivité de 0,3 g L-1 h-1. Ces travaux ont
démontré la possibilité de produire de l’acide succinique en utilisant le glucose et le fructose comme matière première en culture pure, coculture et électro-fermentation.
Origine : Fichiers produits par l'(les) auteur(s)