Physio-Chemical Pretreatment of Corn Stalks for Bioconversion into Protein-Rich Mycelial Biomass With Pleurotus Sajor-Caju

Field: Agricultural and Biological Sciences (Life Sciences)

Ce travail visait l'établissement et l'optimisation des conditions \nde prétraitement de paille de maïs avec l'irradiation gamma, pour \nleur bioconversion en biomasse mycéliale riche en protéine. Les \nparamètres évalués étaient; le contenu en protéines, l'efficacité \nde conversion du substrat en protéine ainsi que la productivité en \nprotéine. Pleurotus sajor-caju, un basidiomycète, fut choisi comme microorganisme \npour la bioconversion, parce qu'il est un champignon \ncomestible et possède un système enzymatique \nlignocellulolytique. Le prétraitement à l'irradiation gamma fut \ncomparé au prétraitement alcalin et aussi à des combinaisons des \ndeux. Les pailles de maïs prétraitées à la vapeur et des substrats \nde glucose furent aussi utilisés afin de donner une meilleure \nperspective du rôle de l'irradiation comme prétraitement. Les résultats expérimentaux générés dans cette étude ont fourni \ndes informations sur la production de biomasse mycéliale de \nPleurotus sajor-caju à partir de substrats de tiges de maïs \nprétraitées ou non et de glucose, desquelles les conclusions \nsuivantes ont été formulées: 1. Les prétraitements simples des tiges de maïs avec \nl'irradiation gamma nécessite des doses d'au mois 1 MGy ou plus pour une synthèse protéique efficace par Pleurotus \nsajor-caju. Les prétraitements avec NaOH de 0,1 et 0,15 g/g de substrat sont supérieurs (p &#8804; 0,05) à la dose maximale d'irradiation \nde 1 , 7 MGy dans la production de protéines avec Pleurotus \nsajor-caju. 3. Un contenu en azote de 0,4 g L -1 fut la meilleure \nconcentration pour la production de biomasse mycéliale de \nPleurotus sajor-caju avec 1% de substrat glucose en milieu \nMandel's. 4. Les prétraitements simples des tiges de maïs avec 0,1 5 g \nNaOH/g de substrat fut le meilleur traitement (p &#8804; 0,05) \nindividuel pour la synthèse protéique avec Pleurotus sajorcaju. S. Les prétraitments combinés de NaOH et l'irradiation gamma \nont réduit à la fois la quantité de NaOH ainsi que les doses \nd'irradiation nécéssaires pour obtenir des rendements \noptimaux de protéines. 6. Les prétraitments combinés de 500 KGy et 0,1 g NaOH/g de substrat; 500 KGy et 0,05 g NaOH/g de substrat; 1 MGy et \n0,05g NaOH/g de substrat; 8% sulfite de soude avec 0,5% \nNaOH et vapeur, ont donné des rendements protéiques \ncomparables ( p &#8804; 0,05) au meilleur prétraiment simple de 0,15 g NaOH/g de tiges de maïs. 7. L'holocellulose de tiges de maïs peut être aussi bonne ou \nmeilleure que le glucose dans la production de biomasse \nmycéliale de Pleurotus sajor-caju riche en protéines lorsque \nles meilleurs conditions de prétraitements sélectifs \nmentionnés précédemment ont été utilisés. 8. Les fractions de cellulose et d'hémicellulose des tiges de maïs ont donné des rendements protéiques comparables ou supérieurs au glucose comme substrat pour la production de biomasse mycéliale riche en protéine de Pleurotus sajorcaju. 9. Les rendements protéiques obtenus en flacons agités de 250 ml et en fermentations de 10 L ont été comparables, ce qui est une bonne indication pour une possibilité de production à grande échelle. 1 O. L'évaluation du coût de prétraitement a indiqué une \npréférence pour le traitement combiné de 0, 1 g NaOH/ g de \nsubstrat et l 00 KGy d'irradiation gamma en se basant sur la \nproductivité économique en protéines (g de protéines \nsynthétisées h-1 $-1 de prétraitement) qui a donné un \nproduit final contenant environ 40% de protéines (1 ,57 g \nprotéines L -1).<br /><br />This work establishes a synergistic effect of pretreatment \nconditions of gamma irradiation and sodium hydroxide on corn \nstalk for the production of mycelial biomass of Pleurotus sajorcaju \nrich in protein. Comparisons between protein yields of \nsubstrate pretreated with sodium hydroxide and gamma \nirradiation separately and with their combinations; and steam \nand glucose have been discussed. Combination treatments of NaOH and gamma irradiation reduced \nboth the quantity of NaOH and doses of irradiation required to get \noptimum yields of protein. Combination treatments of 500 KGy \nand 0,1 g NaOH/g substrate; 500 KGy and 0,05 g NaOH/g substrate; \n1 MGy and 0,05 g NaOH/g substrate gave protein yields \ncomparable to or better th an the best single pretreatment of 0,1 5 \ng NaOH/g substrate. The highest protein content of the final \nproduct (mycelial biomass) obtained from these combination \ntreatments was 45% (2,02 g prote in L -1 ). This represented over \n90% utilization of the corn stalk holocellulose for protein \nsynthesis. Jt was further revealed that corn stalk holocellulose \nand its individual fractions of cellulose and hemicelluloses could \nbe as good as or better than glucose as substrates for the \nproduction of protein-rich mycelial biomass of Pleurotus sajorcaju. \nThe cellulose fraction produced a final product containing \nabout 50% prote in (2, 73 g prote in L-1) which represented over \n95% conversion efficiency into protein. Protein yields from both \nthe 250-ml shake flasks and 1 0-L fermentor were comparable. \nThe cost of pretreatment assessment indicated a preference for \nthe combination treatment of 0,1 g NaOH/g substrate and 100 KGy \ngamma irradiation which gave a final product containing about \n40% protein (1 ,57 g protein L-1 ).