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Accueil > Projets et valorisation > Valorisation de la biodiversité des champignons supérieurs > Projet AMBACUBA

Projet AMBACUBA

Production de champignons supérieurs (Pleurotes) sur pulpe de café

Ce projet se poursuit actuellement avec le projet CARISETA de la JEAI-BHS (Jeune Equipe Associée IRD) Equipe Biotecnologia de Hongos Superiores du CEBI de l’Université de Oriente à Santiago de Cuba.

Contacts IMBE
Isabelle Perraud Gaime isabelle.gaime-perraud@imbe.fr
Sevastianos Roussos sevastianos.roussos@imbe.fr
Christopher Augur

AMBACUBA

Description

Les résidus de l’agro-industrie du café constituent un substrat solide convenable pour la culture d’espèces comestibles de champignons comme : Pleurotus ostreatus, Lentinus edodes, Flammulina velutipes, etc. Cependant, ces résidus contiennent également des quantités non négligeables de polyphénols et de caféine. De ce fait, la pulpe de café ne peut pas être utilisée directement pour l’alimentation du bétail. Ces deux composés doivent êtres dégradés par les champignons si l’on souhaite utiliser le résidu solide (meule) obtenu après la récolte des carpophores, pour l’alimentation de ruminants. Ce projet a permis de trouver les conditions requises au bon développement du mycélium et parallèlement de suivre la consommation des composés aromatiques (polyphénols) des cultures sur support solide.

Participants

Universidad de Oriente, Centro de Estudios de Biotecnologia Industrial (CEBI), Santiago de Cuba, Cuba :

Nora Garcia Oduardo
Suyen Rodriguez Perez
Rosa Catalina Bermudez-Savon

Université Paul Cezanne, Aix-Marseille III, IMEP UMR IRD 193 (IMEP)

Isabelle Perraud-Gaime
Christopher Augur (†)
Sevastianos Roussos

Résultats

Au cours des trois séjours doctoraux de Nora Garcia Oduardo (2006-2007-2008) à l’IMEP (Institut Méditerranéen d’Ecologie et de Paléoécologie) UMR IRD 193 à Marseille, des souches ont été sélectionnées et analysées.

Les travaux ont fait l’objet de présentation à des congrès internationaux (Brésil/Espagne/Cuba/Mexique) et de publications dans des revues internationales. De plus Nora Garcia Oduardo a soutenu sa thèse de Doctorat en décembre 2008.

En 2007, Christopher Augur et Isabelle Perraud-Gaime ont organisés et dispensés au CEBI, un cours de 4 jours sur les fermentations en milieu solide et une initiation à l’utilisation du logiciel de bibliographie End Note.

Nous avons continué nos activités scientifiques avec d’une part l’étude de la capacité de ces champignons à dégrader la caféine présente dans la pulpe de café et d’autre part avec l’identification d’enzymes fongiques de type laccase.

Pour cela nous avons profité du séjour en 2009 de Nora Garcia en France pour commencer la rédaction d’un projet JEAI (Jeune Equipe Associée IRD). Projet retenu en 2014 pour 3 ans. (Projet CARISETA : Diversification de la technologie de culture de Pleurotus sp. à Cuba et sa diffusion dans la zone Caraïbe). Cette meme thématique a également bénéficié en 2013 d’un financement FSP Cuba pour 3 ans

Formation

Nora GARCIA ODUARDO
Produccion de setas comestibles y enzimas lacasas por fermentacion en medio solido de la pulpa de café con Pleurotus spp
Doctorado en Ciencias Tecnicas, Universidad de Oriente, Facultad de Ciencias Naturales, Centro de Estudios de Biotecnologia Industrial, Santiago de Cuba, Cuba. 121 pp + annexes.
PDF

Soutenue le 19 Décembre 2008 à La Havane, Cuba

Directeurs de thèse : Prof. Rosa Catalina Bermudez-Savon ; Dr. Christopher Augur

Resumen : En la presente investigación se estudió la capacidad biotransformadora de Pleurotus spp. en la producción de setas comestibles y enzimas lacasas por medio de la fermentación en estado sólido de la pulpa de café, empleando seis cepas P. ostreatus y una P. sajor-caju, se evaluó la influencia positiva de la mezcla pulpa de café con la viruta de madera y con las cáscaras de cacao y coco ; se estudió el efecto del contenido de nitrógeno del sustrato sobre la producción de setas comestibles y la biotransformación de una molécula modelo de tanino condensado, la procianidina B2, a través de la producción de enzimas lacasas.
Se empleó la fermentación en estado sólido como técnica biotecnológica por ser cada día más utilizada para valorizar subproductos de las agroindustrias, ofrecer ventajas sobre la convencional fermentación sumergida, ser económica y sencilla su aplicación, y por tener menor impacto sobre el medio ambiente. La pulpa de café resultó ser el sustrato que ofrece la mayor eficiencia biológica con 1,68g setas frescas/g sustrato seco, superior al resto de los sustratos puros ; éstos mejoraron sus valores de eficiencia biológica cuando se mezclaron con la pulpa de café y se logró eliminar las pérdidas por bolsas contaminadas, haciendo más sanitaria y económica la producción de setas comestibles.
Las mejores cepas productoras de setas comestibles fueron CCEBI 3027 y CCEBI 3021 con 4,5 y 3,4g de setas frescas/g de sustrato seco/día, respectivamente. Para una misma cepa los valores de eficiencia biológica son mayores en el sustrato que posee mayor contenido de nitrógeno (2,9% base seca), que es la pulpa de café.
Se estudió la cinética del Pleurotus spp. sobre pulpa de café durante la fase vegetativa usando el sistema Raimbault a diferentes escalas ; se detectó actividad lacasa durante el crecimiento, la cepa CCEBI 3023 logró el mayor valor (25Ug-1). Las concentraciones de compuestos tóxicos en la pulpa de café decrecieron (con máximos de 24% para cafeína y 53% para fenoles totales) ; todos los crudos enzimáticos producidos por las cepas estudiadas transforman la procianidina B2 en diferente extensión, la cepa CCEBI 3023 fue la mejor biotransformadora (100%), superior a las referenciadas con Aspergillus.

Valorisation

ARTICLES SCIENTIFIQUES

Garcia-Oduardo N., Bermudez-Savon R. C., Augur C., Roussos S., Perraud-Gaime I. (2007) Producción de lacasas extracelular remoción de fenoles y cafeína por Pleurotus spp. cultivado en pulpa de café. Tecnologia Quimica XXVII : 83-91.
Notice Horizon http://www.documentation.ird.fr/hor/fdi:010048979
PDF

Abstract : The results of the cultivation of six strains of Pleurotus spp. (five P. ostreatus and one P. sajor-caju) on coffee pulp by solid state fermentation system are presented. In this work the capacity of whiterot fungi, Pleurotus sp., to produce laccase enzyme during the colonization of coffee pulp was evaluated for solid state fermentation columns described by Raimbault, at different scale-up using similar gravimetric scale factor : 30 g (small) ; 150 g (medium) and 750 g (large). The lost of toxic components, particularly total phenols and caffeine, was also studied ; a relation between detoxification of this compounds and maximum production of laccase enzyme, was observed. The ability to obtain the same results in all the fermentation columns sizes indicates the high potential of the simple scale-up criterion used.

Rodríguez-Pérez S, García-Oduardo N, Bermúdez-Savón RC, Fernández-Boizán M, Augur C (2008) Decolourisation of mushroom farm wastewater by Pleurotus ostreatus. Biodegradation, 19 (4) 519-526.
http://www.documentation.ird.fr/hor/fdi:010042633
PDF

Abstract : Mushroom production on coffee pulp as substrate generates an intense black residual liquid, which requires suitable treatment. In the present study, Pleurotus ostreatus growth in wastewater from mushroom farm was evaluated as a potential biological treatment process for decolourisation as well as to obtain biomass (liquid inoculum). Culture medium components affecting mycelial growth were determined, evaluating colour removal. Laccase activity was monitored during the process. P. ostreatus was able to grow in non diluted WCP. Highest biomass yield was obtained when glucose (10 g/l) was added. The addition of this carbon source was necessary for efficient decolourisation. Agitation of the culture improved biodegradation of WCP as well as fungal biomass production. Laccase and manganese-independent peroxidase activities were detected during fungal treatment of the WCP by P. ostreatus CCEBI 3024. The laccase enzyme showed good correlation with colour loss. Both wastewater colour and pollution load (as chemical oxygen demand) decreased more than 50% after 10 days of culture. Phenols were reduced by 92%.

ARTICLES IN PROCEEDING

García-Oduardo N, Bermúdez-Savon RC, Roussos S, Perraud-Gaime I, Augur C. (2008) Enzymatic biotransformation of coffee pulp polyphenols by Pleurotus spp. In : Polyphenols Communications 2008. Volume 1 : 361-363. ISBN-978-84-691-4334-6
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Abstract : Crude enzymatic extract of six basidiomycete strains of Pleurotus spp from the CEBI-UO and IRD collection were tested for their capacity to degrade/modify coffee pulp polyphenols as well as to produce laccase enzyme during the colonization process, using solid state fermentation. The loss of toxic components of coffeep ulp, particularlyt otal phenols, was also studied.A ll strainsp resenteds imilar profiles of laccase production over time. P. ostreatus CCEBI 3023 produced highest laccase activity at 96h of growth. Extracellular extracts from all strains tested were able to transform procyanidin B2 [(-)-epicatechin-(4beta-8)-(-)-epicatechin] to a great extent. This transformation was evaluated by HPLC method. Further studies are underway to determine whether the laccase produced is responsible for PB2 biotransformation. Coffee pulp showed a reduction in phenolic content during the first two days of incubation. P.ostreatus CCEBI 3023 strain was able to transform 53% of total phenols after 24h while P. ostreatus var. Florida CCEBI 3024 strain, transformed 45%, after 48h.

García-Oduardo N, Bermúdez-Savon RC, Augur C, Perraud-Gaime I, Roussos S (2007) Solid-state fermentation of coffee pulp : an opportunity to produce fungal laccase. In : Avances en Biotecnología Moderna 2007 Symposium A : Fermentation Technology : Challenges and Opportunities. pp 48-51. ISSN-1027-2860.

CHAPITRES D’OUVRAGE

Contreras-Domínguez M, Roopesh K, Ramírez-Coronel A, García N, Guyot S, Saucedo-Castañeda S, Gaime-Perraud I, Roussos S, Augur C (2008) Use of fungal enzymes to study the degradation of specific plant polyphenols. In : Current topics on Bioprocesses in Food Industry. Eds. Pandey A, Larroche C, Koutinas AA. Asiatech Pub., Chapter 34. Pp. 508-518. ISBN-978-81-876-8017-8
http://www.documentation.ird.fr/hor/fdi:010060000
PDF

PRESENTATIONS DE TRAVAUX À DES CONGRÈS INTERNATIONAUX

Garcia-Oduardo Nora, Bermudez-Savon Rosa Catalina, Perraud-Gaime Isabelle, Roussos Sevastianos, Augur Christopher (2007) Characterization of a fungal laccase capable of transforming specific plant polyphenols. Sinaferm 2007- XVI Simposio Nacional de Bioprocessos, 29 juillet- 1er août 2007 Curitiba, Parana, Brésil. POSTER PEN 0717.

Garcia-Oduardo Nora, Bermudez-Savon Rosa Catalina, Augur Christopher Perraud-Gaime Isabelle, Roussos Sevastianos (2007) Solid-state fermentation of coffee pulp : an opportunity to produce fungal laccase. Congreso Internacional Biotecnologia Habana 2007 ; Bioproducciones : desde el desarrollo tecnológico a la producción a gran escala. 5-9 novembre 2007 La Habana, Cuba. PRESENTATION ORALE

Garcia Oduardo Nora (2007) Production de laccases par Pleurotus ostreatus cultivé sur pulpe de café en FMS. Journées des Doctorants de l’IMEP, Université Paul Cézanne, Marseille, 21 juin 2007. PRESENTATION ORALE.

García-Oduardo Nora, Bermudez-Savon Rosa Catalina, Roussos Sevastianos, Perraud-Gaime Isabelle, Augur Christopher (2008) Enzymatic biotransformation of coffee pulp polyphenols by Pleurotus Spp. ICP2008 – XXIVth International Conference on Polyphenols, 8-11 Juillet 2008, Salamanca, Espagne. POSTER T3-01.

Rodriguez-Perez Suyen, Garcia-Oduardo Nora, Bermudez-Savon Rosa Catalina, Fernandez-Boizan Maikel, Perraud-Gaime Isabelle (2010) Capacidad de Pleurotus para biorremediar residues industriales. Taller Iberoamericano de Hongos Comestibles. 21-23 mai 2010 San Cristobal de las Casas, Chiapas, Mexico. PRESENTATION ORALE.

Rodriguez-Perez Suyen, Garcia-Oduardo Nora, Bermudez-Savon Rosa Catalina, Fernandez-Boizan Maikel, Perraud-Gaime Isabelle (2010) Utilization of the Wood-rotting fungi in bioremediation of solid and liquid wastes of coffee industry. CNIC-2010 XV International Scientific Congress. 28 juin-1er juillet 2010 La Havane Cuba. POSTER 0128 / OMA120.

Financement

(2006 à 2010) Ambassade de France, La Havane Cuba