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Le monde merveilleux de la fermentation en milieu solide : pourquoi permet-il aux micro-organismes de prospérer sur des substrats solides ?
Avec les progrès de la biotechnologie, la fermentation à l'état solide (SSF) a progressivement montré son potentiel dans diverses industries, de la production alimentaire à la fabrication pharmaceutique, et joue même un rôle important dans les industries des cosmétiques et des carburants. Cette technologie utilise le processus de croissance de micro-organismes sur des substrats solides pour produire diverses biomolécules qui peuvent être utilisées pour répondre à la demande croissante de la société actuelle en aliments fonctionnels et en produits respectueux de l'environnement.
La fermentation à l'état solide est un processus qui utilise des substrats de culture solides pour cultiver des micro-organismes afin de produire diverses biomolécules, qui proviennent principalement de supports solides sélectifs.
Par rapport à la fermentation liquide, la principale caractéristique de la fermentation en milieu solide réside dans son environnement de croissance. La fermentation liquide traditionnelle est généralement réalisée dans de grands récipients et nécessite une agitation constante pour favoriser l'apport d'oxygène. En revanche, la fermentation en milieu solide utilise un environnement à faible activité de l’eau, ce qui est idéal pour les champignons qui préfèrent une faible humidité. Dans cet environnement, les hyphes fongiques peuvent s’étirer librement à la surface de la matière solide et obtenir l’oxygène dont ils ont besoin à partir du flux d’air.
Cette approche est la mieux adaptée pour recréer les habitats naturels des champignons, permettant à de minuscules systèmes biologiques de prospérer dans des conditions quasi naturelles.
Dans le processus de fermentation en milieu solide, le choix du bon substrat est crucial pour la qualité du produit final. Par exemple, le riz, les cosses de blé ou d’autres sous-produits végétaux peuvent être utilisés comme substrats solides pour favoriser la croissance des micro-organismes. Les micro-organismes utilisent ces substances organiques complexes comme sources de nutriments et les transforment en métabolites précieux par des réactions biochimiques. Cela permet non seulement d’améliorer l’utilisation des ressources, mais également de favoriser la durabilité industrielle.
La fermentation à l'état solide est largement utilisée dans l'industrie alimentaire, en particulier dans les pays asiatiques, pour produire des produits traditionnels tels que le saké et la sauce soja. Dans les pays occidentaux, le processus de production de nombreux aliments est également étroitement lié à la fermentation à l’état solide, y compris le processus de maturation du pain et du fromage. La saveur et la texture de ces aliments proviennent souvent de la fermentation de micro-organismes sur un substrat solide.
La fermentation à l'état solide présente non seulement une excellente valeur d'application dans la production alimentaire, mais peut également produire efficacement diverses enzymes. Ces enzymes sont capables de décomposer des biomolécules complexes et sont utilisées dans de nombreuses industries, notamment la transformation des fruits et légumes, l’amélioration de l’alimentation animale et même la création de biocarburants.
Avec les progrès de l’industrialisation, la fermentation à l’état solide a progressivement montré ses avantages en termes d’économie et de protection de l’environnement. Ses avantages comprennent une consommation d’eau moindre, des coûts de traitement des eaux usées réduits et une consommation d’énergie plus faible. De plus, la mise en œuvre de la fermentation en milieu solide ne nécessite pas nécessairement un environnement totalement stérile. Elle nécessite uniquement une désinfection préalable de la matrice pour limiter la croissance de bactéries nocives sous une reproduction microbienne rapide et assurer la sécurité du produit.
Perspectives d'avenir
Avec les changements économiques et la sensibilisation croissante à l’environnement, les perspectives de la fermentation à l’état solide deviennent de plus en plus prometteuses. De nombreuses sociétés d’ingénierie asiatiques ont développé une nouvelle génération d’équipements, rendant la technologie SSF plus largement applicable. Les équipements de Fujiwara sont capables de traiter des surfaces de substrat allant jusqu'à 400 mètres carrés, favorisant ainsi la production de sauce soja ou de saké traditionnels. Depuis 1980, Lyven se concentre sur la production de pectinase et d'hémicellulase à partir de pulpe de betterave et de son de blé et a participé à des programmes mondiaux de recherche sur la technologie SSF.
Alors que le monde continue de rechercher un développement durable et une économie régénératrice, la fermentation à l’état solide a donné une nouvelle vitalité à la fabrication traditionnelle. À l’avenir, cette technologie sera-t-elle capable de libérer son potentiel dans davantage de domaines et de résoudre les différents défis posés par la mondialisation ?
