Brevet FR2463805A1 — publié le 19810227

1. La fabrication de nombreux produits alimentaires fermentés tels que fromage, babeurre, crème surie, yoghourts, etc. nécessite l'utilisation de cultures d'amorçage, à savoir une biomasse microbienne concentrée comme décrit dans les brevets des Etats-Unis d'Amérique n0 3 159 490 et n0 4 115 199. Ces cultures d'amorçage peuvent être préparées par un procédé bien connu qui implique de cultiver le micro- organisme dans un bouillon nutritif pour produire une popula- tion cellulaire désirée, puis de séparer la biomasse cellulaire du bouillon par centrifugation (J. of the Society of Dairy Technology 30, 35 (1977)). Pour faciliter les mani- pulations et l'uniformité des échantillons, il est désirable que la biomasse recueillie ayant une population cellulaire microbienne efficace, habituellement supérieure à environ 1,0 x 108 unités de formation de la colonie (UFC)/ml, soit contenue dans un volume cellulaire compact de moins d'environ %, sur base volumique, par rapport au volume total du bouillon de culture. - Toutefois, certains types de microorganismes qui croissent en longs filaments ou chaînes de cellules, par exemple d'une longueur de 15 à 30 cellules, forment une biomasse faiblement tassée ou floculante qu'il est difficile de concentrer et que l'on ne peut pas recueillir efficacement par centrifugation. Cette biomasse floculante occupe inef- ficacement la place disponible dans la centrifugeuse et il en résulte une perte considérable de biomasse dans le courant sortant et une réduction du rendement de la biomasse recueil- lie. La présente invention propose un procédé nouveau pour séparer des microorganismes en chaînes d'un bouillon de culture, avec une amélioration de rendement, procédé qui consiste à soumettre un bouillon de culture contenant des microorganismes en chaînes à des conditions de cisail- lement suffisantes pour raccourcir la longueur des chaînes de ces microorganismes et pour réduire ainsi sensiblement leur volume cellulaire compact, puis à séparer les micro- organismes dudit bouillon de culture. 2. Les bouillons de culture qui sont le plus avanta- geusement traités par ce procédé contiennent des micro- organismes qui se développent en longs filaments ou chaînes de cellules, par exemple d'une longueur de 10 à 30, ou plus de 30 cellules, et forment une biomasse peu tassée ou floculante par centrifugation. Ces micro- organismes comprennent des microbes en chaînes produisant de l'acide lactique. Des exemples représentatifs de micro- organismes comprennent Streptococcus cremoris, Streptococcus lactis, Streptococcus diacetylactis, Streptococcus thermophilus, Lactobacillus bulgaricus, Lactobacillus helveticus, Lactobacillus casei, Lactobacillus plantarium, des cultures mixtes de ces microorganismes, etc. Ces bouillons de culture sont préparés par des procédés bien connus qui impliquent de cultiver le microorganisme dans un bouillon nutritif dans des conditions convenables jusqu'à ce qu'une population cellulaire désirée ait été obtenue. Dans la mise en oeuvre de l'invention selon un processus continu, semicontinu ou discontinu, le bouillon de culture contenant ces microorganismes en chaînes est soumis à des conditions de cisaillement suffisantes pour raccourcir la longueur de chaîne des microorganismes, de manière que le volume cellulaire compact de la biomasse de cellules de microorganismes avant la séparation soit sensi- blement inférieur au volume cellulaire compact que l'on peut obtenir sans l'avantage de ce traitement par cisaillement dans des conditions similaires. De préférence, le volume cellulaire compact avant la séparation par centrifugation est inférieur à environ 5 % sur une base volume à volume par rapport au volume total du bouillon de culture. Des moyens convenables pour le cisaillement du bouillon de culture comprennent l'utilisation d'appareils de dispersion à grande vitesse, d'homogénéiseurs, d'oscillateurs ultrasonores, etc. Les conditions de cisaillement doivent de préférence être réglées de manière à obtenir une réduction maximale du volume cellulaire compact avec un minimum de perte de viabilité des cellules, d'activité métabolique et de stabilité de la biomasse. Ces conditions de cisaillement peuvent être 3. déterminées facilement par l'homme de l'art sans nécessiter d'essais compliqués. Le bouillon de culture traité de la sorte est ensuite centrifugé afin de séparer la biomasse cellulaire du bouillon. Par suite de la réduction sensible du volume cellulaire compact, la biomasse recueillie est obtenue en un rendement élevé, elle est plus facile à manipuler et à transporter et son uniformité est correcte. La biomasse recueillie est encore utile dans des procédés bien connus de préparation de produits alimentaires fermentés. - Le volume cellulaire compact peut être déterminé par la méthode suivante: on place 10 ml d'un échantillon contenant la biomasse, avant la séparation, dans un tube gradué de centrifugeuse. Le tube contenant l'échantillon est ensuite placé dans la centrifugeuse et centrifugé à 5130 x g pendant 10 minutes. Le volume du sédiment (V s) et le volume total (Vt) sont mesurés. Le volume cellulaire compact (%) est représenté par l'expression 100VS/Vt. D'autres détails de la présente invention ressortent des exemples suivants, donnés à titre non limita- tif. EXEMPLE 1 Cet exemple illustre l'application de l'inven- tion à l'amélioration de la séparation d'une biomasse. 1514 litres d'un bouillon nutritif aqueux contenant de la protéine de lait prédigérée (2,2 %), du lactose (3,1 %), des sels tampons (0,36 %) et de l'extrait de levure (0,25 %) sont inoculés avec un mélange de micro- organismes producteurs d'acide lactique, à savoir Streptococcus cremoris et Streptococcus lactis (utilisés pour produire le mélange SG-1 de marque déposée Marstar). Le bouillon inoculé est soumis à l'incubation à 221C pendant 16 heures pour que le microorganisme prolifère jusqu'à une population tôtale de 8,16 x 10 14 UFC. Le pH au cours de l'incubation est maintenu à une valeur comprise entre 5,5 et 6,8 par l'addition d'hydroxyde d'ammonium concentré. Le bouillon de culture est ensuite refroidi à 100C et son pH est ajusté à une valeur voisine de là neutralité, par addition 4. d'hydroxyde d'ammonium concentré. Le bouillon est soumis à un examen microscopique et on constate qu'il contient dans ce cas une grande proportion de chaînes unitaires ayant une longueur d'environ 20 à 25 cellules. On transfère ensuite une moitié du bouillon de culture, représentant un échantillon témoin, dans un modèle commercial de centrifugeuse d'élimina- tion des boues fonctionnant à 6000 x g, pour recueillir 19,5 kg de biomasse cellulaire. Les 757 litres de bouillon de culture restants, représentant un échantillon d'essai, sont chargés dans un homogénéiseur industriel en canalisation fonctionnant sous pression manométrique d'environ 50-55 MPa, puis transférés directement dans un modèle commercial de centrifugeuse d'éli- mination des boues fonctionnant dans les mêmes conditions que pour l'échantillon témoin, afin de recueillir 21,0 kg de biomasse cellulaire. On-soumet une portion du bouillon juste avant la centrifugation à un examen microscopique et on constate qu'elle renferme des chaînes unitaires d'une longueur d'environ 4 à 6 cellules. Des échantillons des biomasses respectives ont été prélevés juste avant leur passage dans la centrifugeuse d'élimination- des boues et leurs volumes cellulaires compacts ont été mesurés et comparés. Le témoin avait un volume cellu- laire compact. de 12,0 %. L'échantillon d'essai avait un volume cellulaire compact de 4,8 %. Ces résultats démontrent clairement la nette réduction du volume cellulaire compact que l'on peut obtenir par le procédé de l'invention. La biomasse témoin recueillie dans la centrifu- geuse d'élimination des boues a une population totale de 1,13 x 1014 UFC. La biomasse de l'échantillon d'essai, recueillie dans la centrifugeuse d'élimination des boues, a une population totale de 3,57 x 1014 UFC. Cela représente une multiplication par. trois du taux de récupération de la biomasse par rapport au témoin. Ces résultats démontrent par conséquent l'amélioration spectaculaire du taux de récupéra- tion de la biomasse que permet d'obtenir ce procédé. La matière recueillie peut ensuite être utilisée dans des procédés bien connus de préparation de produits alimentaires fermentés. 5. EXEMPLE 2 En suivant le mode opératoire de l'exemple 1, on isole une biomasse microbienne de deux bouillons de culture contenant des mélanges de Streptococcus cremoris et Streptococcus lactis utilisés pour produire des mélanges MC et LD de marque déposée Marstar. Des échantillons de la biomasse d'essai et de la biomasse témoin sont prélevés juste avant le passage dans la centrifugeuse d'élimination des boues et leurs volumes compacts sont déterminés et comparés. Le poids total et la population de la biomasse d'essai et de la biomasse témoin, après séparation, sont mesurés et comparés. Les résultats sont reproduits sur le tableau suivant. TABLEAU Echantillon Volume Biomasse Population cellulaire recueillie (UFC) compact (kg) Mélange MC témoin il % 19,75 6,32 x 1014 Mélange MC d'essai 4 % 20,0 8,6 x 1014 Mélange LD témoin 8,5 % -17,5 6,13 x 1014 Mélange LD d'essai 3,2 % 15,0 9,75 x 1014 Ces résultats démontrent clairement que le volume cellulaire compact avant la séparation est sensible- ment réduit et que le taux de séparation ou rendement de la biomasse exprimé par la population cellulaire ou le nombre d'unités formant la colonie est amélioré de façon spectacu- laire par le procédé de l'invention. EXEMPLE 3 En suivant le mode opératoire de l'exemple 1, on inocule 757 litres de bouillon nutritif avec une souche mixte de Streptococcus cremoris et Streptococcus lactis utilisée pour produire le mélange SG-1 de marque déposée Marstar. Pendant la dernière moitié de la période d'incubation, le bouillon est recyclé dans un homogénéiseur industriel en canalisation du type d'un désintégrateur à un débit de 9,46 litres/minute jusqu'à ce que l'incubation soit 24638O5 6. terminée. Le bouillon est ensuite refroidi à 101C, le pH est ajusté à une valeur de 6,5 et le bouillon résultant est transféré directement dans un modèle commercial de centrifu- geuse comme décrit dans l'exemple 1. Comparativement à un témoin n'ayant pas subi le traitement par cisaillement, le volume cellulaire compact d'échantillons prélevés avant la séparation a été réduit d'environ 12 à 6, 8 % et le rendement en biomasse recueillie, par rapport à la population, est multiplié par 1,6 environ. 7. REVENDICATIONS 1. - Procédé pour améliorer le rendement de séparation de microorganismes en chaînes d'un bouillon de culture, caractérisé en ce qu'il consiste à soumettre un bouillon de culture renfermant des microorganismes en chaines à des conditions de cisaillement suffisantes pour raccourcir la longueur de chaîne desdits microorganismes et pour réduire ainsi sensiblement leur volume cellulaire compact, puis à recueillir les microorganismes dudit bouillon de culture. 2. - Procédé suivant la revendication 1, carac- térisé en ce que les microorganismes sont séparés du bouillon de culture par centrifugation. 3. - Procédé suivant la revendication 1, carac- térisé en ce que le volume cellulaire compact de la biomasse de microorganismes traitée par cisaillement, avant la sépara- tion, est de moins d'environ 5 % sur une base volume à volume par rapport au volume total du bouillon de culture. 4. - Procédé suivant la revendication 1, carac- térisé en ce que les microorganismes sont des microbes en chaînes produisant de l'acide lactique. 5. - Procédé suivant la revendication 1, carac- térisé en ce que les microorganismes sont choisis entre Streptococcus cremoris, Streptococcus lactis, Streptococcus diacetvractis, Streptococcus thermophilus, Lactobacillus bulgaricus, Lactobacillus helveticus, Lactobacillus casei, Lactobacillus plantarium, et leurs mélanges. 6. - Procédé pour améliorer le taux de séparation d'une biomasse cellulaire, comprenant la culture de micro- organismes en chaînettes dans un bouillon nutritif dans des conditions convenables jusqu'à ce qu'une population cellu- laire désirée ait été obtenue et la séparation de la biomasse cellulaire du bouillon par centrifugation, caractérisé en ce que l'amélioration s'obtient en soumettant le bouillon de culture à des conditions de cisaillement suffisantes pour raccourcir la longueur de chaîne du microorganisme de manière à réduire sensiblement le volume cellulaire compact de la biomasse avant la séparation.