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New processes for the fermentative production of glycolipid biosurfactants and sialylated carbohydrates

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De nouvelles sortes de biosurfactants et de sucres spéciaux

Le projet CARBOSURF a mis au point des biosurfactants novateurs, pouvant être produits à partir de déchets agricoles et d’oligosaccharides du lait maternel, et destinés à l’industrie alimentaire, cosmétique et nutraceutique.

ALIMENTATION ET RESSOURCES NATURELLES

© CARBOSURF
Dans la bioéconomie, les plateformes existantes de biotechnologies industrielles doivent constamment s’adapter pour répondre aux besoins spécifiques du marché. Les surfactants sont des molécules très performantes, d’une grande importance et dont la production annuelle mondiale dépasse les 20 millions de tonnes. Ils sont couramment utilisés dans diverses industries, notamment dans les produits cosmétiques, pharmaceutiques, alimentaires ou chimiques, dans l’extraction minière, les textiles, le papier et même la construction. Une nouvelle classe de surfactants a émergé, ces derniers étant appelés biosurfactants microbiens et produits exclusivement par des microorganismes. Le projet CARBOSURF a cherché comment tirer pleinement profit de deux types très prometteurs de composés biochimiques spéciaux destinés à des applications spécifiques. Il s’agit notamment de biosurfactants glycolipidiques (de nouveaux types de sophorolipides, rhamnolipides, lipides de mannosylérythritol [MEL] et xylolipides), ainsi que de glucides spéciaux suscitant un grand intérêt sur le marché. Ces molécules innovantes sont développées en étroite coopération avec les principaux acteurs du marché. La découverte de biomolécules industrielles inexistantes dans la nature CARBOSURF a développé des procédés biosourcés innovants pour la production par fermentation de biosurfactants microbiens et de glucides spéciaux. L’étude a principalement visé à réduire les délais de développement et de commercialisation ainsi qu’à améliorer l’efficacité de ces molécules dans les applications commerciales. «Nous avons développé de nouveaux composés biosurfactants et glucidiques spéciaux et montré qu’il était possible d’utiliser des déchets agricoles (sucres 2G) pour leur production», déclare le professeur Wim Soetaert, coordinateur du projet CARBOSURF. Un ensemble de souches microbiennes produisant efficacement de nouveaux types de glycolipides et de glucides spéciaux a donc été créé. Les sucres 2G sont des glucides pouvant être fabriqués à partir de divers types de matières végétales non alimentaires et/ou résiduelles et de déchets d’origine animale. Le processus de production de ces sucres 2G a été adapté afin de pouvoir les convertir efficacement en biosurfactants par fermentation. La production de ces biosurfactants à partir de sucres 2G (non alimentaires) au lieu de sucres 1G (alimentaires) en a amélioré le profil environnemental. Une fois que de nouvelles souches sont devenues disponibles, les bioprocédés (fermentation et purification) ont été développés en laboratoire avant d’être mis en application dans des fermentations à plus grande échelle. «Notre équipe a effectué la mise à l’échelle des processus pour la majorité de ces nouvelles biomolécules», explique le professeur Soetaert. Pour les nouveaux types de sophorolipides (sophorolipides d’alkyle et de bola), de xylolipides et de glucides sialylés, les processus relatifs aux souches prometteuses ont été adaptés jusqu’à une échelle de 100 l, ce qui donne des quantités de nouveau(x) produit(s) de l’ordre du kilogramme, alors que pour les rhamnolipides, le processus de production a été porté à l’échelle de la tonne. Des agents biosurfactants et des sucres spéciaux à la fois écologiques et rentables en Europe En guise d’exemples spécifiques d’applications des biosurfactants, citons l’utilisation de xylolipides comme conservateurs biologiques dans les boissons et les rhamnolipides pour les liposomes et émulsions des produits d’hygiène personnelle. Certains sucres spéciaux, les glucides sialylés, peuvent être utilisés dans les préparations pour nourrissons, les cosmétiques et les produits nutraceutiques. En outre, l’équipe a développé de nouveaux outils moléculaires pour les souches bactériennes de S. bombicola, S. cerevisiae, E. coli et Pseudozyma afin de produire efficacement des sophorolipides, des rhamnolipides, des xylolipides, des MEL et des glucides spéciaux (inexistants dans la nature). Ces connaissances améliorent le potentiel biochimique des souches pour le développement de futurs biosurfactants et glucides spéciaux inexistants dans la nature. Les résultats obtenus à ce jour dans le cadre du projet ont permis de produire des rhamnolipides déjà mis sur le marché ainsi que des xylolipides et des glucides sialylés en cours de mise sur le marché en Europe. D’autres activités et recherches promettent la mise sur le marché de nouveaux sophorolipides dans un avenir proche. Les produits développées dans le cadre de CARBOSURF stimuleront le développement économique et l’emploi en Europe, tout en ayant un effet positif sur l’environnement.

Mots‑clés

CARBOSURF, biosurfactant, glucide spécial, sophorolipide, glycolipide, sucres 2G, rhamnolipide, lipides de mannosylérythritol (MEL), xylolipide, fermentation, purification

Informations projet

N° de convention de subvention: 669003

État

Projet clôturé

  • Date de début

    1 Août 2015

  • Date de fin

    31 Juillet 2018

Financé au titre de:

H2020-EU.3.2.6.

  • Budget total:

    € 5 961 742,50

  • Contribution de l’UE

    € 2 730 605

Coordonné par:

UNIVERSITEIT GENT