Brevet FR2485339A1 — publié le 19811231

La présente invention a pour objet un procédé de préparation de sirops riches en fructose, par hydrolyse dep-polyfructosides d'origine vegétale. De nombreuses plantes contiennent des réserves glucidiques constituées de polyfructosanes Glucose (Fructose)n - symbolisés G(F)n - dont les spécimens de haut poids moleculaire forment l'inuline (degrés de polymérisation de 30 à 35). Dans cert,-rines plantes de la famille des composées, ces glucides constituent 16 a 20 % de la matière fraiche des racines ou tubercules (dahlia, chicorée, topinambour, etc...) et sont une source potentielle de fructose. Sous le nom d' "isomérose" sont commercialisés actuellement des sirops contenant du fructose et du glucose. Ils sont préparés à partir d'amidon, par hydrolyse et isomérisation. Leur teneur en fructose reste inférieure a 50 % et leur prix de revient est relativement élevé. On a egalement proposé d'extraire a chaud les polyfructosanes d'origine végétale, puis de les hydrolyser en milieu acide et a température élevée. L'hydrolyse acide entraîne la formation de produits colorés qui rendent difficiles les etapes de purification en raison, notamment, de l'augmentation de la teneur du milieu en sels minéraux. Le procédé d'obtention de sirops de glucose et de fructose selon la presente invention, est basé sur un processus de bioconversion. Il est caractérisé en ce qu'il consiste à mettre en contact des polyfructosides en milieu aqueux et des microorganismes. Selon une forme de l'invention les polyfructosides sont extraits d'organes végétaux (tubercules de topinambour, de dahlia ou racines de chicorée). Selon une forme préférée de l'invention les microorganismes utilisés sont des levures, éventuellement dé- pourvues de métabolisme fermentaire et possedant une inulinase pariétale très active (ou unep-fructosidase activée sur les polyfructosides et l'inuline). Dans des conditions d'aération très ménagées, la levure est incapable de fermenter et ne peut détruire les sucres fermentescibles - glucose et fructose - qu'elle forme par hydrolyse. L'oxygène dissous dans le jus s'avère généralement suffisant pour permettre un maintien de l'activité et, éventuellement, une multiplication de la levure. Dans ces conditions, lorsque le produit à traiter contient 150 g de glucides par litre, la consommation de sucre par la levure est négligeable : de l'ordre des erreurs de dosage et en tout cas, moins de 1 % des glucides présents. Selon une forme particulière de l'invention, les microorganismes sont retenus dans un réacteur à lit fixe, par adsorption sur un support constitué d'un mélange de copeaux de bois et de tournures de poly(chlorure de vinyle). Il est bien évident que tout système d'adsorption, de fixation ou d'immobilisation des microorganismes compatible avec la production de denrees alimentaires peut être utilisé. Selon une autre forme de l'invention on effectue l'hydrolyse des polyfructosides dans un fermenteur classique, en continu, avec agitation, sans aeration, afin d'éviter la métabolisation des sucres par voie oxydative. On recycle dans le fermenteur les microorganismes entrainés dans le liquide extrait. La mise en oeuvre industrielle du procédé selon l'invention nécessite les étapes suivantes 1) mise en cossettes de l'organe végétal et traite ment dans une batterie de diffusion. 2) traitement du jus par défecation calco-carbonique. 3) ajustement du pH et de la température du jus aux valeurs souhaitees. 4) passage du jus dans le réacteur d'hydrolyse. 5) déminéralisation du jus hydrolysé par passage sur une résine cationique et une résine anionique. 6) concentration du jus déminéralisé jusqu'à 700 g.l 7) décoloration du jus concentré. Il est indispensable que les étapes ci-dessus s'effectuent sans temps d'arrêt important afin d'éviter notamment les contaminations microbiennes. Si pour l'étape d'hydrolyse la levure constitue un materiel particulierement favorable, il n'est pas exclu d'utiliser des champignons filamenteux (moisissures) à forte activité inulinasique. Cependant, dans ce cas, il faut s'assurer que le champignon utilise n' excrète pas de mycotoxine. De même, l'utilisation de bactéries n'est concevable qu'avec des germes ne donnant pas de fermentation en l'absence d'air et presentant une faible consommation de sucre sans formation de produits indésirables dans des conditions d'aération menagée. D'autre part, les mutants présentant une biosynthèse déréprimée de l'inulinase sont d'un grand intérêt. L'obtention de ces mutants est aisée. Leur utilisation permet de multiplier par un facteur d'au moins 5 la vitesse d'hydrolyse. L'étape dénommée "défécation calcocarbonique" permet d'éliminer les impuretés organiques "non-sucre" et n entrai ne pas la perte des glucides si elle est effectuée avant l'hydrolyse. L'étape d'hydrolyse doit être pratiquée de préférence a un pH compris entre 3 et 5 et à une température comprise entre 20 et 400C. Sans que ceux-ci soient limitatifs, les exemples ciapres permettront de mieux comprendre l'invention. Exemple 1 Des racines de chicorée mises en cossettes sont placées dans une batterie de diffusion, dans de l'eau à 700 C. On obtient une solution contenant 150 g.l 1 de glucides. (glucose, fructose, saccharose et -polyfructosides G-(F)n de degrés de polymérisation croissants). Le jus est traité par défécation calco-carbonique addition de CaO (18 g.l 1) jusqu'à pH 11,5, premiere carbonatation jusqu'à pH 10,6 puis seconde carbonatation jusqu'à pH 9. Le jus présente alors une teneur en glucides voisine de 91,5 % (en poids de matières sèches). Par ailleurs, des cellules de PICHIA POLYMORPHA KLOCKER (C.B.S. 186) - cultivées sur le jus precédent - sont adsorbées sur un mélange (80 - 20) copeaux de bois - tournures de poly(chlorure de vinyle) placé dans un réacteur. On retient environ 4.10 cellules par litre de réacteur. Le jus traite par défécation calco-carbonique, dont le pH est ajusté à 3,5 par addition d'acide sulfurique, percole en continu, de bas en haut, dans le réacteur. La température est maintenue à 350. Le débit du jus est régle de telle maniere que le liquide contenu dans le réacteur soit renouvelé en lh30 mn. Le jus hydrolysé contient un mélange glucose fructose (25-75) et environ 106 cellules.l~1 qui sont eliminées par centrifugation. Le produit obtenu est déminéralisé par passage sur une résine cationique (AMBERLITE IR 120) puis sur une résine anionique (AMBERLITE IRA 68). Les matieres "non-sucre" ne réprésentent que 1 % de la matière sèche totale. On concentre sous vide le jus purifié jusqu'à une concentration de 700 g.l -1 et on le décolore par traitement à l'aide de noir animal. Exemple 2 On procède de la même manière que dans 1 'exemple 1, en remplaçant toutefois les racines de chicorée par des tubercules de topinambour. Après l'étape de diffusion, le jus obtenu a la compo sition suivante : glucose, fructose, saccharose, , -polyfructosides G(F) n de degrés de polymérisation croissants. Sa teneur en sucres est de 155 g.l 1 L'hydrolyse totale du jus est obtenue pour un temps de renouvellement du liquide dans le réacteur, d'environ 1h 40mn. Le jus purifie contient du glucose et du fructose (23-77) et 1,5 % de matieres minérales. Exemple 3 On traite un jus de diffusion de racines de chicorée prépare comme indiqué dans l'exemple 1. La souche utilisée dans le réacteur est DEBAROMYCES PHAFII CAPRIOTTI (C.B.S. 4346). On a adsorbé sur le même support que dans l'exemple 1 1011 cellules .l 1 de réacteur. L'hydrolyse, conduite à pH 3,5 et à 350 C, est totale pour un temps de renouvellement du liquide dans le réacteur egal à 3 h. Le produit final obtenu contient du glucose et du fructose (25-75) et 1 % de matières minérales. Exemple 4 On procède de la même façon que dans l'exemple 1 sur un jus de diffusion de racines de chicorée. La souche utilise est DEBAROMYCES CANTARELLI CAPRIOTTI (C.B.S. 4349). On fixe dans le réacteur 2.1011 cellules.l L'hydrolyse conduite à PH 3,5 et à 350C est totale pour un temps de renouvellement du liquide de 3h 45mn. Le produit final obtenu a la même composition que le produit de l'exemple 1. Les souches dont les références sont données dans les exemples peuvent être obtenues au Centraalbureau voor Chimmelcultures - Julianalaan 67 - DELFT - Hollande. REVENDICATIONS 1. Procédé d'obtention de sirops contenant du glucose et du fructose caractérisé en ce qu'il consiste à mettre en contact des polyfructosides en milieu aqueux et des microorganismes. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les polyfructosides sont extraits d'organes végétaux. 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que les organes végétaux sont des tubercules de topinambour. 4. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que les organes végétaux sont des tubercules de dahlia. 5. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que les organes végétaux sont des racines de chicorée. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérise en ce que les microorganis mes contiennent une,'3-fructosidase parietale capa ble d'hydrolyser les 3-polyfructosides présents dans le milieu aqueux. 7. Procedé selon la revendication 1, caracterisé en ce que les microorganismes sont des levures inaptes à la fermentation. 8. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que la levure est une souche PICHIA POLYMORPHE KLOCKER. 9. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que la levure est une souche DEBAROMYCES CANTA RELLI CAPRIOTTI. 10. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que la levure est une souche DABAROMYCES PHAFII CAPRIOTTI. 11. Procéde selon la revendication 7, caractérisé en ce que la levure est un mutant dereprimé pour la biosynthèse de l'inulase. 12. Procedé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les microorganismes sont adsorbés sur un support. 13. Procéde selon la revendication 12, caractérisé en ce que le support est constitue de copeaux de bois et de tournures de poly(chlorure de vinyle) (80-20). 14. Procéde selon 1 'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que le milieu reac tionnel est maintenu à un pH compris entre 3 et 5 et à une température comprise entre 20 C et 40"C. 15. Procéde selon 1 'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que 1) les organes végétaux sont mis en cossettes et traités dans une batterie de diffuseurs avec de l'eau a 70 C. 2) le jus obtenu est traité par défécation cal cocarboni que. 3) le pH du jus est ajusté entre 3 et 5 et sa température est maintenue entre 20"C et 40"C. 4) le jus percole dans un réacteur d'hydrolyse con tenant un des microorganismes adsorbes sur un support. 5) le jus obtenu est déminéralisé par passage sur une résine cationique et sur une résine anioni que. 6) le jus déminéralisé est concentré jusqu'à 700 g.l 7) le jus concentre est décoloré par passage sur du noir animal. 16. Procédé selon la revendication 15, caractérisé en ce que l'étape d'hydrolyse est effectuée sous agi tation et sans aération. 17. Procédé selon les revendications 15 et 16, carac terise en e que le jus hydrolysé est centrifugé avant d'être déminéralisé.