La fermentation alcoolique en bio-réacteur

Semaine exceptionnelle pour les étudiants en BTSA ANABIOTEC 2ème année : nous avons travaillé sur la fermentation du levain. 33H de Travaux Pratiques (TP), mardi début à 07h fin à 20h, autant vous dire que la semaine a été rude.

Objectifs de ces TP :

• Comprendre et mener à bien la conduite d’une Bio-réaction discontinue en bioréacteur de 2 litres.
• Suivre la fermentation selon différentes techniques et comparer les techniques.

Explications :

L'éthanol fait parti intégrante de la fermentation alcoolique.. 80% de l’éthanol produit dans le monde est obtenu par fermentation. Dans notre cas, notre source de base, un organisme biologique (levure) appelée Saccharomyces cerevisiae. 
Pour se développer, le levain a besoin d’un milieu de culture contenant du sucre (glucose) et d’autres composants.

Ensuite, le tout est introduit dans un fermenteur, stérilisé auparavant, qui va tourner toute la semaine.

Finalement, c’est simple le substrat introduit au départ va diminuer par le biais des levures et la production en éthanol et en CO2 va augmenter.

Toutes les heures, nous prélevons 20mL de notre mélange pour contrôler différents paramètres tels que :

• le pH : pour qu’il y ait fermentation, nous devons avoir un pH acide (situé aux alentours de 4.5) ;

• l’absorbance: afin de mesurer le nombre total de cellules dans notre produit ;

• le poids-sec: permet la même chose que l’absorbance ;

En fait, le poids sec c’est une filtration de 10mL de solution sur une membrane dont nous connaissons la masse. Ensuite, nous faisons sécher la membrane 24H et nous la repesons.

Nous récupérons le liquide après filtration pour faire des analyses dessus. Ce liquide est appelé “filtrat”.

• comptage sur cellule de Malassez : afin de mesurer le nombre de cellules vivantes et mortes au fil du temps.

Nous avons fait 13 prélèvements sur la journée de mardi. Ensuite nous avons utilisé les filtrats pour faire des analyses sur différentes machines permettant de mesurer le taux de glucose et le taux d’éthanol dans notre préparation. Il était intéressant de faire ces études afin de voir si notre hypothèse de départ était vérifiée.

A savoir : la concentration du glucose diminue au cours du temps tandis que la concentration d’éthanol augmente.

Le but étant de vérifier, à postula, par le biais de plusieurs techniques dont la CPG (Chromatographie en Phase Gazeuse) ou l'HPLC (High Performance Liquid Chromatography) nos concentrations. Par exemple nous devons injecter du filtrat dans notre CPG. Une technique permettant de donner ce type de résultat :

Ici nous observons notre pic d’éthanol.

Ainsi par une succession de calculs nous obtenons nos concentrations d’éthanol présent dans notre produit.

Voilà un petit aperçu de notre semaine de fermentation alcoolique. La semaine prochaine, nous nous retrouvons pour vous parler d’une autre semaine de TP sur la microbiologie alimentaire.

N’hésitez pas à nous poser des questions et nous dire si vous voulez aborder des sujets différents.

Article rédigé par Ines.