An integrated solid state fermentation approach for production of enzymes from agro-wastes / Une approche solide de fermentation à l’état intégré pour la production d’enzymes à partir de déchets agricoles (Nouveau)

One third of the total apple production in Canada (447,035 ton/year) is processed to produce juices, flavours and concentrates and Quebec has 32 % share (2007 statistics) in it. The end result is a solid residue containing high moisture content (70%75%) and biodegradable organic load (high BOD and COD values). These wastes have low nutritional value and their high biodegradability causes environmental problems. A typical apple processing industry generates 25%30% apple pomace and 5%11% sludge (liquid waste obtained after clarification). Apple pomace consists mainly of apple skin/flesh (95%), seeds (2%4%) and stems (1%). Apple pomace, including seeds, contains polyphenolics. These natural anti-oxidants are high in demand owing to their role as a free radical scavenger, in a number of degenerative diseases, such as cancer and atherosclerosis. The recovered antioxidants from apple pomace could be used as a nutraceutical and a food supplement.
In this context, the proposed project investigates the use of apple pomace as a raw material for production of high value added products such as, polyphenols along with other products, namely lignolytic enzymes (principally laccases) and left over fermented residue as animal feed in aquaculture farms. Phanerochaete chrysosporium, a white rot fungus, will be utilized for the solid state fermentation of apple pomace. The principal objective is as follows:
* Solid state fermentation of apple pomace to produce lignolytic enzymes, namely laccases: this will involve optimization of moisture content, fermentation time, pH and temperature for the growth of lignolytic enzymes using statistical techniques. The produced enzymes will be extracted by using buffer and concentrated by ultrafiltration and later transformed into liquid or solid formulations for use in pulp and paper industry and also for degradation of toxic organic compounds, so finding use in seafood processing wastewater treatment, municipal wastewater treatment and bioremediation of soils as well as the contaminants from apple sprays, etc.

——————————

Au Canada, un tiers de la production mondiale de pomme (447,035 tonnes/an) est traitée pour produire des jus de fruits, des arômes et des concentrés. Le Québec possède 32% de part (statistiques 2007) en celle-ci. Le résultat final est un résidu solide contenant un fort taux d’humidité (70% -75%) et une charge organique biodégradable (DBO et DCO élevé). Ces déchets ont une faible valeur nutritive et leur biodégradabilité élevée cause des problèmes environnementaux. Une industrie classique de transformation de pommes génère 25% à 30% de déchets solides de jus de pomme et 5% à 11% des boues (déchets liquides obtenus après clarification). Les déchets solides de jus de pommes sont principalement constitués de peau/chair de pommes (95%), de pépins (2% -4%) et de tiges (1%). Les déchets solides de jus de pomme, y compris les pépins, contiennent des polyphénols. Ces antioxydants naturels sont très demandés en raison de leur rôle en tant que piégeur de radicaux libres, dans un certain nombre de maladies dégénératives, telles que le cancer et l’athérosclérose. Les antioxydants récupérés à partir de déchets solides de jus de pomme pourraient être utilisés comme nutraceutique et comme complément alimentaire.

Dans ce contexte, le projet proposé étudie l’utilisation de déchets solides de jus de pomme comme matière première dans la production de produits à forte valeur ajoutée tels que les polyphénols avec d’autres produits, à savoir les enzymes lignolytiques (principalement des laccases), et le restant de résidus fermentés comme alimentation animale dans les fermes d’aquaculture. Phanerochaete chrysosporium, un champignon de pourriture blanche, sera utilisé pour la fermentation à l’état solide des déchets solides de jus de pomme. L’objectif principal est le suivant:

* La fermentation à l’état solide de déchets solides de jus de pomme pour produire des enzymes lignolytiques, à savoir laccases: il s’agira d’optimiser la teneur en humidité, le temps de fermentation, le pH et la température pour la croissance des enzymes lignolytiques à l’aide de techniques statistiques. Les enzymes produites seront extraites à l’aide de tampon, concentrées par ultrafiltration et seront ensuite transformées en formulations liquides ou solides pour être utiliser en pulpe, ainsi que dans l’industrie du papier. Elles seront également utilisées pour la dégradation des composés organiques toxiques, afin d’y trouver une utilité dans le traitement des fruits de mers provenant des eaux usées, dans le traitement des eaux usées municipales et dans la bioremédiation des sols ainsi que des contaminants provenant des goutelettes fines de pomme, etc.

Faculty Supervisor:

Satinder Kaur Brar

Student:

PRIANKA KUTTY

Partner:

Discipline:

Environmental sciences

Sector:

University:

Program:

Globalink