Brevet FR2245764A1 — publié le 19750425

La présente invention concerne un procédé dVenric.hls-- sement en protéines des rafles de malus par la prolifération de microorganismes sur ces rafles. On entend, dans la présente descripticn par 'rafles de maïs", les rafles brutes elles-memes ou les rafles traitées par un procédé physique ou chimique quelconque ainsi que les substances résiduaires, quelle que soit leur nature, qui subsistent après de tels traitements. Conformément à l'invention cet enrichissement est obtenu, dans des conditions de fermentation précises, qui seront définies ci-après, par la prolifération de souches particulières, ae fungi répondant obligatoirement à un certain nombre de critères de base -définis ci-après. Ttes ralles qui initia-ement sont très riches en cellulose (33 à 38 %) mais qui sont déficientes en matières azotées (O, à I La présente invention couvre donc aussi, à titre de produits industriels nouveaux, de telles rafles enrichies et leurs applications à la nutrition des animaux où elles interviennent à na fois comme source protéinique de croissance et comme aliments de lest. En effet, les aliments destinés aux animaux et qui sont généralement composés de végétaux et surtout de céréales sont souvent déficients er protéines, en acides aminés indispensables et en facteurs vitaminiques de croissance. Ils doivent être complétés par des farines de soja, de viande, de poisson, riches en protéines mais qui sont relativement peu abondantes et coû- tueuses. Bien que l'on connaisse les résultats de nombreux travaux tendant à valoriser divers substrats comme les jus de canne à sucre, les déchets de tiges de canne à sucre, la paille de riz, les enveloppes de grains de riz, les tiges de sorgho, aucune étude n'a été entreprise en vue de valoriser, par fermentation, les rafles de mais en substances protéiques pour les incorporer dans les rations alimentaires destinées à la nutrition animale les souches que lton soumet au processus de fermentation applicables selon l'invention sont essentiellement caractérisées par le fait qu'elles doivent répondre nécessairement aux quatre critères suivants a) elles doivent pouvoir se développer sur les rafles de mais avec production d'une quantité de mycélium sec au moins égale à 15 ffi de la masse de rafle initiale introduite dans le milieu de fermentation b) elles doivent produire une quantité de protéines au moins égale à 40 , de la masse du mycélium sec c) les protéines produites doivent présenter une composition en acides aminés se rapprochant de celle des protéines de soja prises comme référence ; et d) le mycélium des différentes souches ne doit pas être toxique. La présente invention concerne également un procédé de fermentation susceptible avec les souches en question de transformer les rafles en un substrat final enrichi en protéines et en facteurs vitaminiques de croissance. Ce procédé de fermentation est essentiellement caractérisé par le fait qutil consiste en la prolifération en présence de rafles de mais d'au moins une souche répondant aux critères ci-dessus par fermentation aérobie dans un milieu de composition suivante Eau distillée : 1 litre m P04 : 1,5 g Ca (H2 P04)2 : 0,5 g Mg SO4 : 1 g Urée : 2 g pH : 3-4,5 Suivant un mode de réalisation avantageux 1 une telle fermentation se fait en milieu entièrement liquide suivant une variante elle se fait sur substrat solide et, suivant une autre variante elle se fait à la fois dans un milieu liquide et sur substrat solide. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront plus clairement de la description qui va suivre. le test permettant la sélection des souches en fonction du premier des critères énoncés ci-dessus à savoir le "test d'aptitude" des souches à se développer sur les rafles de mais a été réalisé dans des flacons de 250 ml auxquels on ajoute 20 ml de milieu de composition ci-dessus. De cette opération, on ne retient que les souches produisant une quantité de mycelium sec supérieure ou égale à 15 % de la masse de rafle initiale introduite dans le milieu de fermentation. Par ailleurs, une nouvelle sélection doit être faite, parmi les souches retenues : En effet, pour que les souches conviennent selon l'invention, il faut qu'elles produisent, lorsqu'elles sont cultivées dans le milieu synthétique de composition ci-dessus, avec comme source de carbone soit du glucose, soit des rafles broyées, une quantité de protéines au moins égale à 40 , de la masse de mycelium sec. les souches retenues répondant à ce dernier critère doivent encore, pour convenir selon l'invention, satisfaire à une troisième condition à savoir que les protéines produites doivent présenter une composition en acides aminés se rapprochant de celle des protéines du soja pris comme référence. En particulier, le pourcentage de lysine doit être supérieur à 6 ffi et celui de méthionine à 1,5 %. De plus, la digestibilité de ces protéines doit être bonne de telle sorte qu'introduites dans une ration alimentaire à raison d'une proportion de 16 % elles permettent un taux de développement des animaux au moins équivalent à celui que l'on obtient avec un aliment témoin à base de soja dont la teneur en protéines est équivalente. Enfin, les souches retenues répondant à la condition cidessus,doivent satisfaire à un quatrieme critère de sélection elles ne doivent pas être toxiques. Ceci vevt dire que leur mycelium, administré à des animaux sains, ne doit pas provoquer chez ces derniers de troubles, de n'importe quel ordre qu'ils soient, ni la mort. A cet effet, on procède à plusieurs séries de tests chez le lapin : tests alimentaires, et injections intrapéritonéales d'extraits aqueux ou éthérés. Dans chaque cas, on part d'une quantité de mycélium sec correspondant à une proportion maximale de protéines que peut ingérer l'animal quotidiennement. Or considère qu'une souche n'est pas toxique quand les tests précités ne font apparaitre aucun trouble chez les animu trait et ne -rovoque aucune altération du taux de développement comparativement à des sujets témoins. Ainsi, les souches qui répondent à ces critères, sont au nombre de 18 à savoir Penicillium P. 55 150 Stemphyllium ; P 52 100 151 Aspergillus MA 532 " 152 Actinomyces P 11000 " 153 Fusarium P. 56 102 Trichoderma viridé " " 103 104 Chaetomium globosum " " 105 Myrothecium venucaria 120 " " 123 124 Pusarium monoliforme Les souches sélectionnées conformément à l'invention permettent de transformer les rafles de mais en un substrat final enrichi en protéines et en facteurs vitaminiques de croissance, grâce à des processus de fermertations aérobies. Suivant un mode de réalisation avantageux ces fermentations se font en milieu liquide Elles sont réalisées en fermenteurs cylindriques avec aération à la base par l'intermédiaire d'une plaque poreuse. il nty a pas d'agitation mécanique et c'est l'aération qui, par ses remous, assure un brassage du substrat et du milieu. les meilleurs résultats sont obtenus à pH 3 avec une proportion de 25 g de rafles finement broyées pour 1 litre du milieu normal de composition déjMdonnée ci-dessus à savoir Eau distillée 1 litre MgS04 îg KH2PO4 1,5 g Ca(H2P04)2 0,5 g Urée 2 g L'exemple suivant est donné à titre illustratif de ce mode de réalisation : Exemple 1 On charge une cuve de fermentation de 5 litres au moyen de 100 grammes de rafles de mais finement broyées et de 4 litres de milieu normal, à p9 3, de composition ci-dessus.On stérilise l'ensemble à 1100C pendant 30 minutes, on refroidit jusqu'à une température de 230C et on ensemence au moyen de 40 ml d'une suspension de spores obtenue à partir d'un tube de culture de Fusarium P 56 104 âgé de 1Q jours. On soumet le milieu ensemencé à l'incubation, à 230 C, pendant une durée de 3 jours en aérant d'une manière continue et de façon à avoir des bulles d'air les plus petites possibles et de mettre toutes les particules de rafles en suspension. La fermentation terminée, on filtre et on conserve le résidu solide que l'on dessèche au four à 1050G pendant 24 heures. La substance sèche est finement broyée, analysée (protéines, acides aminés) puis incorporée dans une ration dans des proportions de 30 de l'aliment total. la teneur en protéines du substrat final est de -4,2 % et sa composition en acides aminés, en pourcentage par rapport à la totalité des acides aminés, comparée à celle de tourteaux de soja prise comme référence figure dans le tableau suivant Acides aminés Préparation à base de Tourteaux de Fusarium P 56104 soja - Acide cystéique 2,23 --Acide aspartique 10,05 11,00 - Méthionine sulfone - Thréonine 7,01 3,51 - Sérine 6,46 4,80 - Acide glutamique 12,47 17,50 - Proline ç),60 5,03 - Glycine 5,11 4,R4 - Alanine 6,99 4,25 - Valine 4,57 5,17 - Méthionine 0,31 1,22 - Isoleucine 3,43 4,79 - leucine 7,26 7,43 - Tyrosine 3,29 3,76 -Phénylalanine 4,11 5,05 - ammoniac 3,44 - Lysine 10,56 6,20 - Histidine 5,03 2,73 - A;ginine 6,45 7,15 Comme on peut le eonstater on trouve en assez grande quantité de la valine, de la lysine, de l'arginine et de l'histidine. Dans le cas où l'on ajoute aux rafles ou à leurs sous produits des substances carbonées diverses comme la mélasse ou le glucose, on peut encore améliorer considérablement les ré sultats. C'est ainsi, par exemple, qutavec 0,25 ffi de mélasse, on arrive avec la meme souche à 5,8 Xo de protéines et on atteint même 6,1 % en présence d'un milieu normal additionné de 0,25 % de glucose Suivant une variante ces fermentations sont effectuées dans un fermenteur avec aération basale sous une grille très fine. Il y a agitation périodique du contenu afin qu'il ne se prenne en masse ce qui aurait pour conséquence l'asphyxie du champignon. Le principe de cette fermentation consiste à apporter une quantité de milieu juste suffisante pour permettre à la rafle de gonfler et de se maintenir humide. les résultats les meilleurs sont obtenus dans des fermenteurs chargés avec une proportion de 1 kg de rafles pour 2 litres de milieu normal avec addition tous les deux jours de 200 ml de milieu par kg de rafles à partir du troisième jour d'incubation. L'exemple suivant illustre ce mode de réalisation Exemple 2 On charge une cuve de fermentation de 50 litres au moyen de 4 kg de rafles finement broyées et de 8 litres de milieu normal à pll 3 de composition donnée ci-dessus.;On stérilise l'ensemble pendant 30 minutes à 1100C ; après refroidissement à 230C: on ensemence au moyen de 100 mi d'une suspension de spores obtenue à partir d'un tube de culture de Penicillium P 55 151 agé de 10 jours. On soumet le substrat ensemencé à l'incubation à 230C pendant une durée de 1 1 jours en aérant d'une manière continue mais assez faiblement afin que la dessiccation ne soit pas trop importante. De plus on agite le fermenteur toutes les heures pour éviter que la rafle ne se prenne en masse et on ajoute tous les 2 jours 800 ml de milieu normal à pH 3 à partir du 3ème jour d'incubation. La fermentation terminée on recueille le substrat qui est solide ; une faible partie est aesséchée au four à 10500 pendant 2 heures, finement broyée et soumise à l'analyse. le reste, qui contient 60 ffi d'humidité, est conservé au congélateur ou directement introduit dans une ration, dans des proportions de 200 grammes de substance sèche par kilogramme d'aliment. les résultats de l'analyse donnent un enrichissement en protéines de 2,5 %. Cet enrichissement est de 2,6 % avec Stemphyllium P 52 100 après 18 jours d'incubation. Enfin selon un troisième mode de réalisation possible les fermentations peuvent être effectuées en milieu mixte milieu liquide-su?bstrat solide Suivant cette variante, dans un premier temps on fait gonfler la rafle à 1100C pendant une demi-heure en présence du milieu normal de composition cidessus dans les proportions suivantes : 100 g de rafles broyées pour I litre de milieu. Après refroidissement on filtre et on cultive les champignons sur le jus obtenu. Par ailleurs les rafles essorées sont soumises à une fermentation sur substrat solide dans les conditions décrites ci-dessus pour la deuxième variante. La combinaison des deux traitements permet d'obtenir des performances supérieuz-es à celles obtenues en fermentation sur substrat solide. l'exemple suivant illustre cette variante de l'invention Exemple 3 On charge une cuve de 10 litres au moyen de 500 g de rafles fiernent broyées et de 5 litres de milieu normal à pH 3. On stérilise l'ensemble pendant 90 minutes à 110 C et après ref-roidissement on filtre afin de séparer le jus de la rafle solide. les 3 litres de jus obtenus sont ajustés à pH 4,5 et introduits dans un fermenteur de 5 litres. On ensemence au moyen de 40 ml d'une suspension de spores provenant d'un tube de culture de Penicillium P 55 151 âgé de 10 jours. On soumet le milieu ensemencé à l'incubation à 230C pendant une durée de 6 jours en aérant d'une manière continue. La fermentation terminée on~filtre et on conserve le résidu solide que l'on dessèche au four à 105 C pendant 24 heures. Après broyage on détermine la masse de substance sèche par litre de milieu, soit 4 g par litre, et on dose les protéines leur teneur est de 26 %. Parallèlement la rafle solide que l'on vient d'essorer est introduite dans un fermenteur de 5 litres et ensemencée au moyen de 100 mi d'une suspension de spores provenant d'un tube de culture de Penicillium P 55 1 51 âgé de 10 jours. On soumet le substrat à l'incubation pendant 12 jours en aérant d'une manière continue mais faible pour éviter la dessiccation et on agite toutes les 2 heures. La fermentation terminée on récupère le substrat solide ; une partie est des broyée séchée au four à 10broyée analysée, l'autre partie qui contient 60 % d'humidité et à laquelle on ajoute le résidu sec obtenu par fermentation sur jus de rafles est introduite dans une ration. Dans ce cas, 1'enrichissement total en protéines du substrat final est de l'ordre de 3,7 %. On constate donc que dans la première phase du procédé, le Penicillium P 55 151 produit, après 6 jours d'incubation, 4 g par litre de mycelium sec contentant 26 % de substances ,rotéi- ques ce qui représente un enrichissement en protéines de la rafle initiale de 0,90 Xo et que la meme souche après fermentation sur substrat solide (seccnde phase du procédé) apporte un pourcentage supplémentaire de protéines de 2,8 %, la combi nai.son des deux traitements donnant un enrichissement total de 3,7 %. De façon générale le substrat obtenu après fermentation (suivant l'une ou l'autre des variantes décrites ci-dessus) et enrichi en protéines, contenant les principaux acides aminés essentiels, et en facteurs de croissance, peut être incorporé dans diverses rations alimentaires pour animaux dans des proportions de 20 à 30 % de l'aliment total. Il intervient à la fois comme source proténique de croissance et comme aliment de lest au même titre que les rations utilisées jusqu'à présent mais additionnées des farines onéreuses riches en protéines. A titre exemple, figurent ci-après les résultats comparatifs constatant la bonne croissance des animaux dans le cas d'une alimentation à base de soja et d'une alimentation à base du produit selon l'invention. L'expérience porte sur deux lots semblables de 4 lapins chacun, âgés de 5 semaines et pesant en moyenne 1100 grammes, nourris exclusivement jusqu'a' cet âge avec un aliment composé du commerce dont la source protéinique, qui représente 16 ffi de l'aliment total, est apportée essentiellement sous forme de tourteau de soja. A la fin de la cinquième semaine on sépare les deux lots de lapins, le premier lot est nourri pendant 8 jours avec 1 aliment témoin déjà décrit, le deuxième lot pendant une durée identique avec un aliment similaire mais dont la source pro téiniqe est apportée sous forme de produit selon l'invention obtenue suivant la variante illustrée à l'exemple 2. Ses résultats sont les suivants Lapins nourris avec Gain de Lapins nourris Gain de l'aliment témoin poids en g avec l'aliment poids en g (soja) en 8 jours selon l'invention en 8 jours N 1 190 N 1' 198 N 2 169 N 2' 123 No 3 187 NO 3' 123 NO 4 193 No 4' 263 Gain de poids moyen Gain de poids en 8 jours 184,7 moyen en 8 jours 176,7 Ces essais montrent que la croissance des deux lots de lapns est sensiblement équivalente, le faible écart enregistré dans le gain de poids moyen est provoqué par le changement brusque de nourriture et par une consommation moins importante de l'aliment selon l'invention durant les deux premiers jours chez certains sujets. L'aliment à base de produit selon l'invention est très bien accepté et capable de produire un développement des animaux comparable à celui obtenu avec un aliment du commerce dans la composition duquel entrent des tourteaux de soja. Il va de soi que la présente invention n'a été décrite quà titre purement explicatif et nullement limitatif et que toute modification utile pourra y entre apportée sans sortir de son cadre tel que défini par les revendications ci-après. REVENDICATIONS 1. Procédé d'enrichissement en protéines de rafles de maïs, caractérisé par le fait qu'on fait proliférer sur ces rafles des souches de microorganismes répondant aux quatre critères suivants a) elles doivent pouvoir se développer sur les rafles de maïs avec production d'une quantité de mycélium sec au moins égale à 15 % de la masse de rafle initiale introduite dans le milieu de fermentation b) elles doivent produire une quantité de protéines au moins égale à 40 ffi de la masse du mycélium sec ; c) les protéines produites doivent présenter une composition en acides aminés se rapprochant de celle des protéines de soja prises comme référence ; et d) le mycélium des différentes souches ne doit pas litre toxique. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les souches de microorganismes sont choisies parmi les suivantes Penicillium P.55 150 Stemphyllium ; P 52 100 151 Aspergillus MA 532 If 152 Actinomyces P 11000 If 153 Eusarium P,56 102 Trichoderma viridé " 103 in 104 Chaetomîum globosun " 105 Myrothecium venucaria " 120 " 123 t 124 Fusarium monoliforme 3e Procédé de fermentation pour l'enrichissement en protéines des rafles de maïs selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé par le fait qu'il consiste en une fermentation aérobie, en présence des rafles de maïs dans un milieu de composition suivante Eau distillée : 1 litre KH2 P 4 : 1,5 g Ca (H2 P04)2 : 0,5 g Mg S04 : 1 g Urée : 2 g pH : 3-4,5 4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé par le fait que la fermentation se fait en milieu entièrement liquide. 5. Procédé selon la revendication 3, caractérisé par le fait que la fermentation se fait sur substrat solide. 6. Procédé selon la revendication 3, caractérisé par le fait que la fermentation s'effectue en deux phases : dans une première phase elle se fait en milieu liquide puis dans une deuxième phase en milieu solide sur les rafles essorées provenant de la première phase. 7. Aliment pour animaux, caractérisé par le fait qu'il comprend le substrat enrichi en protéines résultant du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6.