Production of Single Cell Proteins (SCP) by Cupriavidus necator : Impact of environmental parameters, carbon and nitrogen sources.
Production des Protéines d'Organismes Unicellulaires (POU) par Cupriavidus necator : Impact des paramètres environnementaux, des sources de carbone et d'azote.
Résumé
Due to the fast increase in world population, many developing countries are facing malnutrition problems (famine, food insecurity, etc.). Particularly, the deficiency of protein sources is becoming a serious problem for both human and animals’ nutrition. Thus, the demand for protein sources has increased. In this context, Single Cell Proteins (SCP) produced by microorganisms could be exploited as an alternative and non-conventional protein source. The aim of this work was to study growth dynamics and SCP production and composition by Cupriavidus necator, under various environmental conditions stress and using different carbon (glucose, formic acid and oleic acid) and nitrogen (ammonium sulfate and urea) sources types. A mono-factorial approach under well-controlled conditions was used in order to investigate the impact of temperature, pH, carbon and nitrogen sources in bioreactor cultures. Results were compared in terms of bacterial growth, biomass composition (proteins and nucleic acids) and via the elemental biomass composition. Complementary analyses were also done using flow cytometry in order to study cell morphology, membrane permeability and presence of PHB production, a biopolymer naturally produced by C. necator. The temperature evaluation results showed that this parameter had an impact on growth and SCP production and composition. At 40°C, the growth was lower and low amounts of proteins, and nucleic acids were obtained. The same conclusion was obtained at pH5. Regarding the nitrogen source, the ammonium sulfate provided better results than urea as a nitrogen source. Added to that, the formic acid was found as a promising carbon source for protein production compared to glucose and oleic acid with a high total protein percentage of 90%DW (obtained with the Dumas’s method).
En raison de l'augmentation rapide de la population mondiale, de nombreux pays en cours de développement sont concernés par des problèmes de malnutrition (famine, insécurité alimentaire, etc.). En particulier, l’insuffisance en sources de protéines devient un problème majeur pour la nutrition humaine et animale et leur demande augmente de plus en plus. Dans ce contexte, les Protéines d’Organismes Unicellulaires (POU) produites par des micro-organismes peuvent exploitées comme une source de protéines alternative et non conventionnelle. L'objectif de ces travaux était d'étudier les dynamiques de croissance et de production de POU ainsi que leur composition par Cupriavidus necator, en réponse à des conditions environnementales différentes et en utilisant différents types de sources de carbone (glucose, acide formique et acide oléique) et d'azote (sulfate d’ammonium et urée). Une approche mono-factorielle en condition d’environnement contrôlé a été utilisée afin d'étudier l'impact de la température, du pH, des sources de carbone et d'azote dans des cultures en bioréacteurs. Les résultats ont été comparés en termes de croissance bactérienne, de composition de la biomasse (en protéines et en acides nucléiques) et via la composition élémentaire de la biomasse. Des analyses complémentaires ont également été effectuées par cytomètrie en flux afin de suivre la morphologie cellulaire, la perméabilité membranaire, et la présence potentielle de PHB, bio polymère naturellement produit par C. necator. Les résultats concernant la température ont montré que ce paramètre avait un impact sur la croissance ainsi que sur la production et la composition des POU. A 40°C, la croissance était plus faible et de faibles quantités de protéines et d'acides nucléiques ont été obtenues. La même conclusion a été obtenue à pH5. Concernant la nature de la source d’azote, le sulfate d'ammonium a donné les meilleurs résultats, comparé à l'urée, comme source d'azote. De plus, l'acide formique s'est avéré être une source de carbone prometteuse pour la production de protéines comparé au glucose et à l'acide oléique avec un pourcentage en protéines totales élevé autour de 90%DW (mesuré par la méthode de Dumas).
| Origine | Version validée par le jury (STAR) |
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