Application de traitements thermique et enzymatique de solubilisation et saccharification de la fraction hémicellulosique en vue de la valorisation de la bagasse de canne à sucre

French. La bagasse de canne à sucre est l’un des co-produits d’industries agricoles les plus générés de la planète. Elle constitue, du fait de sa composition, une source renouvelable de matière lignocellulosique pouvant être d’un grand intérêt pour la production de molécules à haute valeur ajoutée. Une démarche valorisation de la bagasse qui ne lui ferait pas perdre sa valeur énergétique et s’intégrerait parfaitement à l’activité principale – la sucrerie – consisterait à se baser sur le concept de la bioraffinerie. On installerait alors un atelier de fabrication de xylose qui recevrait la bagasse à la sortie des moulins ou des diffusions de canne à sucre et la restituerait après passage dans des presses à la sucrerie. Un petit atelier de fermentation fongique sur milieu solide constitué de bagasse permettrait de préparer les enzymes nécessaires au traitement. La bagasse ayant servi à ce travail provient de l’Ile de la Réunion. Elle a été fournie par le CERF (Centre d’Etude, Recherche et Formation sur la canne à sucre). Sa teneur élevée (26%) en xylane pratiquement pur (92% xylose) en fait une bonne source d’extraction de ce pentose. De plus, la bagasse de canne à sucre semble être intéressante pour une utilisation comme source de carbone pour l’induction de production d’activités enzymatiques par des microorganismes. Pour extraire le xylose, un traitement hydrothermique optimisé (170°C – 2h) a été appliqué. Cela a permis la solubilisation de la fraction hemicellulosique de la bagasse qui a par la suite été soumise à l’hydrolyse enzymatique.Deux enzymes ont été utilisées pour catalyser le fractionnement des hémicelluloses de la bagasse : une enzyme purifiée de Thermobacillus xylanilyticus et un surnageant de culture d’Humicola insolens à activité xylanolytique prédominante. Une comparaison entre ces deux enzymes a été réalisée et a montré l’intérêt d’utiliser le surnageant de culture plutôt qu’une enzyme purifiée. Un surnageant de culture de Trichoderma Reesei riche en β-xylosidase a été utilisé pour poursuivre la saccharification jusqu’à obtenir du xylose. Les concentrations optimales d’enzymes et de substrat ont été déterminées. Les conditions d’obtention d’un bon rendement, de l’ordre de 60% de xylose en présence d’un taux réduit d’impuretés sont définies.

English. Sugarcane bagasse is one of the co-products of agro-industries the most widely present on earth. Because of its composition and its availability as a renewable resource, bagasse constitutes a good candidate for valorization in view of the production of added value molecules. A reasonable approach of bagasse valorization should be integrated to the principal activity using sugarcane, namely, sugar factory with application of the concept of biorefinery. Such an approach would consist in installing a workshop of extraction of xylose which will be fed with bagasse coming out of the crushers or diffusion of sugarcane and will give it back to the factory for traditional use in vapor and electricity generators after dewatering in presses. A small workshop can be installed for enzyme production in a solid fermentor using bagasse as a carbon source for the chosen fungi. The sample of bagasse used in this work was supplied by CERF, a center of research on sugar cane at La Réunion. The high content of xylan (26%) particularly rich in xylose (92%) of the experimented bagasse makes it a good source of extraction of this pentose. Moreover, we have shown the validity of bagasse as a carbon source for induction of different enzyme activities by different microorganisms among which xylanase and ß-glucosidase are the most important. To extract xylose, an optimized hydro-thermal treatment (170°C – 2h) was applied. It allowed solubilization of the hemicellulotic fraction of bagasse. This step was followed by an enzymatic treatment. Two enzymes were used to catalyse hydrolysis of xylans in the soluble fraction. These enzymes were a purified endo-xylanase from Thermobacillus xylanilyticus and a supernatant from Humicola insolens fungal broth rich in endo-xylanase. Comparison between the 2 enzymes incited us to use the non purified supernatant. Another supernatant of Trichoderma Reesei was used because it was rich in β-xylosidase. It allowed hydrolyzing the oligo-xylan fractions liberated by the endo-xylanase into xylose. Optimization of enzyme concentrations was achieved. Conditions for obtaining a yield of about 60% of xylose were defined.