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See discussions, stats, and author profiles for this publication at: https://www.researchgate.net/publication/306057359 Maîtrise de la fermentation alcoolique sous stress éthanolique, thermique et osmotique de la souche Saccharomyces cerevisiae YSDN1 en vue de la préparation du vinaigre de fruits Article · June 2016 CITATIONS 2 READS 6,017 7 authors, including: Some of the authors of this publication are also working on these related projects: Zinc, Cadmium and Lead Biosensing using a Combination of Whole-Cell Biosensors and Flow Cytometry View project ComRaDes : Computation for Rational Design: From Lab to Production with Success View project Mounir Majid Hassan II Institute of Agronomy and Veterinary Medicine, Morocco 18 PUBLICATIONS 34 CITATIONS SEE PROFILE Philippe Thonart University of Liège 442 PUBLICATIONS 11,148 CITATIONS SEE PROFILE Frank Delvigne University of Liège 179 PUBLICATIONS 1,888 CITATIONS SEE PROFILE All content following this page was uploaded by Mounir Majid on 11 August 2016. The user has requested enhancement of the downloaded file. 86 Mounir et al.: Fermentation alcoolique de Saccharomyces cerevisiae pour préparation du vinaigre de fruits INTRODUCTION La fermentation alcoolique consiste en une biotransforma- tion des jus de fruits ou toute solution sucrée en vin et fait intervenir des phénomènes physiques, biochimiques et biologiques complexes. Elle consiste en la transformation par les levures, principalement Saccharomyces cerevisiae des sucres du moût, principalement le glucose et le fruc- tose en éthanol et en dioxyde de carbone (Nancy, 2008). Dans une fermentation alcoolique en batch, environ 30 à 35% de la source de carbone est convertie pour produire la biomasse cellulaire tandis que 50% d’hydrates de carbone est transformée en éthanol. Le reste des sucres est utilisé pour la production de l’énergie et l’entretien des cellules (Hoda et al., 2010). Dans le processus de production du vinaigre, la fermentation alcoolique est l’étape qui précède l’acidification réalisée par les bactéries acétiques. L’approche traditionnelle de l’identification des levures a été basée initialement sur une analyse phénotypique de la culture. L’isolat de levure est examiné pour une vaste gamme de propriétés morphologiques, biochimiques et physiologiques qui sont systématiquement comparées à la description standard pour donner une identité du Maîtrise de la fermentation alcoolique sous stress éthanolique, thermique et osmotique de la souche Saccharomyces cerevisiae YS- DN1 en vue de la préparation du vinaigre de fruits M. Mounir1&2, M. Belgrire1, S. Lahnaoui1, A. Hamouda3, P. Thonart2, F. Delvigne2, M. Ismaili Alaoui1 (Reçu le 12/06/2016; Accepté le 29/06/2016) Résumé La présente étude a pour but d’isoler, d’identifier et de caractériser de nouvelles souches de levures d’intérêt industriel. Un total de 54 levures ont été isolées et identifiées à partir de produits agricoles brutes et de sous-produits de l’industrie agro-alimentaire. Parmi ces isolats, quatre souches ont été retenues, purifiées et testées pour leur performance de fermentation sur un jus de dattes de variété Bouslikhène. D’après le séquençage du gène 18S de l’ADN ribosomal, les deux souches YS-DN1 et YS-M isolées res- pectivement à partir des dattes et de la mélasse ont été identifiées appartenant à l’espèce Saccharomyces cerevisiae. Par ailleurs, les deux autres souches YS-OPM et YS-G isolées des olives et des raisins appartiennent respectivement aux espèces Kluyvero- myces marxianus, avec 78% d’homologie et Candida utilis à 89% d’homologie. D’autre part, la souche YS-DN1, s’est identifiée comme la plus performante dans la production d’éthanol en comparaison à deux autres souches industrielles de référence. La levure YS-DN1 était l’unique souche capable de croître à une température entre 35 et 40°C en présence d’un taux alcoolique élevé et une pression osmotique agressive. Finalement, la production de la biomasse cellulaire de la souche YS -DN1 a été améliorée par optimisation des facteurs température, Brix et pH fixés respectivement à 29.75°C, 15.7% et 4.15. Ces valeurs ont permis d’obtenir un maximum de cellules de l’ordre de 8.4x108 UFC/ml. Il a été conclu que cette souche pourrait bien s’adapter à des usages industriels pour la production du vinaigre de fruits à grande échelle. Mots clés: Isolement, levures, Fermentation, Vinaigre, Optimisation, Dattes, Stress. 1 Département des Sciences Alimentaires et Nutritionnelles,Institut Agronomique et Vétérinaire Hassan II, BP 6202 Rabat, Maroc. mounirmajid@gmail.com 2 Microbial Processes and Interactions Unit, Gembloux Agro-Bio Tech, University of Liège, B-5030 Gembloux, Belgium 3 Département des statistiques appliquées, Institut Agronomique et Vétérinaire Hassan II, BP 6202 Rabat, Maroc Abstract The purpose of the present study is to isolate, identify and characterize new yeast species of industrial interest. A total of 54 strains were isolated and identified from agricultural raw products and from by-products of the food industry. Among these, four strains were selected, purified and tested for their ability to perform efficient fermentation on Bouslikhène date juice. After the sequencing of the 18S gene of the ribosomal DNA, the two strains YS-DN1 and YS-M isolated respectively from dates and molasses have been identified belonging to Saccharomyces cerevisiae species. In addition, the other two strains, YS-OMP and YS-G isolated from olives and grapes belonged to Kluyveromyces marxianus (78% homology) and Candida utilis (89% homology) species, respectively. In addition, YS-DN1 strain showed the highest performance in terms of ethanol production in comparison with two other industrial reference strains. YS-DN1 strain was the only one that was able to grow at a temperature ranged from 35 to 40°C in the presence of a high alcoholic concentration and aggressive osmotic pressure condition. Finally, production of the cellular biomass of YS-DN1 strain was improved by optimization of temperature, Brix and pH fixed respectively at 29.75°C, 15.7% and 4.15. These values allowed to obtain a maximum of cells of about 8.4x108 UFC/ml. It was concluded that this strain is well suited for fruit vinegar production at a large-scale. Keywords: Isolation, Yeasts, Fermentation, Vinegar, Optimization, Dates, Stressors. 87 Rev. Mar. Sci. Agron. Vét. (2016) 4 (2):86-95 genre et de l’espèce (Beh et al., 2006). Par ailleurs, les méthodes moléculaires basées sur l’analyse de l’ADN sont maintenant utilisés pour identifier rapidement la levure jusqu’à son espèce. Plusieurs approches sont utilisées et la technique la plus définitive et universelle détermine la séquence des bases dans les segments de l’ADN ribosomal notamment celle du gène 18S (Redžepović et al., 2002). La production d’un vinaigre de qualité supérieure et répétable est aujourd’hui indispensable pour satisfaire aux contraintes du marché. Cela passe nécessairement par un ensemble de techniques et d’instruments pour une maîtrise complète du processus d’élaboration, et en tout premier lieu de la fermentation alcoolique qui conditionne la suite du processus. Par conséquent, l’emploi des souches de levures sélectionnées et performantes s’inscrit totalement dans cette optique de contrôle de la fermentation. Les sucres fermentescibles à l’état libre conviennent mieux pour le métabolisme fermentatif réalisé par les levures. La production de l’éthanol à partir des sucres pré- sente une cinétique relativement simple qui ne comporte qu’une seule phase de croissance et de production au cours de laquelle les glucides sont transformés en biomasse cellulaire, éthanol et CO2 (Zabed et al., 2014). Le glucose joue un double rôle cinétique. Il est limitant à faible teneur et devient inhibiteur à forte concentration (Yamaoka et al., 2014). Quant à l’éthanol, celui-ci devient inhibiteur à des concentrations élevées (Da Silva et al., 2013). Cette inhibition impacte la production de la biomasse mais aussi celle de l’éthanol et du CO2. En anaérobiose, la levure Sac- charomyces cerevisiae utilise souvent la glycolyse pour transformer les sucres en énergie directement utilisable par la cellule (Nancy, 2008). Il est donc parfaitement établi qu’une souche de levure sélectionnée comme levain industriel devrait être en mesure de résister et de croître à des concentrations élevées en éthanol, connu pour son effet antimicrobien, durant toute la période de sa production. De même, ce type de levures, doit être aussi sélectionné selon son aptitude à tolérer des températures relativement élevées (> 35°C) pour qu’elles puissent croître et produire l’éthanol en quantités notables dans des climats chauds comme celui du Maroc. Ce travail a été entrepris dans le but de sélectionner de nouvelles souches de levures afin qu’elles soient exploitées dans la production du vinaigre de fruits à une échelle indus- trielle. Dans la même optique, il est à signaler que dans une étude antérieure, de nouvelles souches performantes de bactéries acétiques, responsables de la deuxième phase de la préparation de vinaigre, ont été isolées et caractérisées pour leur pouvoir d’acétification et de thermotolérance (Mounir et al., 2016a; Mounir et al., 2016b). MATÉRIEL ET MÉTHODES Isolement des souches de levures Dans cette étude, la mélasse de canne à sucre (SURAC, Groupe COSUMAR, Dar-Gueddari) et trois types de préparations de fruits ont été utilisés pour l’isolement des souches de levures. Les préparations de fruits comprennent trois origines différents; le moût de dattes de la variété Bouslikhène (Errachidia, Maroc), destiné à la production artisanale de l’alcool de dattes, des raisins de la variété Doukkali (région de Doukkala) et des olives de la variété Picholine marocaine (région de Meknès). Ces produits ont été récupérés dans des récipients stériles et conservés aseptiquement à 4°C jusqu’à utilisation. Les échantillons de dattes, de raisins et d’olives ont été découpés en morceaux et pressés aseptiquement en utilisant des gants stériles (Cappello et al., 2004). La mélasse et les extraits de fruits sont uploads/Industriel/ chapitre1-chimie-atomes.pdf