Production de xylo- et manno-oligosaccharides : développement d’un procédé enzymatique continu combinant biocatalyse et technologie membranaire

Les xylanes sont les principales hémicelluloses présentes dans les parois végétales des bois feuillus et des graminées, tandis que les mannanes sont les hémicelluloses les plus abondantes dans les parois de bois résineux. Les hémicelluloses peuvent être hydrolysées en diverses molécules d'intérêt. L’hydrolyse des xylanes et des mannanes conduit respectivement à la production de xylo-oligosaccharides (XOs) et de manno-oligosaccharides (MOs).Les XOs et les MOs sont des oligosaccharides émergents sur le marché des prébiotiques qui présentent des propriétés physiologiques bénéfiques pour la santé humaine et animale. Les prébiotiques sont définis comme des substrats qui peuvent être utilisés sélectivement par les micro-organismes de l'hôte, ce qui leur confère un avantage pour la santé. Actuellement, les XOs et les MOs sont produits par hydrolyse enzymatique de xylanes et mannanes provenant de différentes biomasses lignocellulosiques. Les procédés discontinus (de type batch) actuellement utilisés produisent des mélanges de monosaccharides (xylose ou mannose) et de XOs ou de MOs avec différentes degrés de polymérisation. Par conséquent, des étapes de downstream processing sont nécessaires pour séparer les XOs ou les MOs (degré de polymérisation de 2 à 6) des monosaccharides puisque ces composés sont absorbés pendant la digestion et doivent être évités dans les formulations prébiotiques. La production de XOs et de MOs avec des chaînes plus longues qui peuvent présenter des activités prébiotiques différentes par rapport aux oligosaccharides plus courts est également recherchée.L'originalité de ce projet repose d'abord sur l'étude structure-activité prébiotique de diverses fractions de XOs obtenues à partir d’un hydrolysat enzymatique de son de blé et séparées en fonction de leurs compositions et degrés de polymérisation. Le second niveau d'originalité du projet concerne le développement d'un réacteur enzymatique à membrane (EMR) dans lequel la conversion enzymatique de xylanes ou de mannanes est combinée à la séparation membranaire pour (i) adapter la longueur des XOs et MOs afin d'étudier leur activité prébiotique, (ii) intensifier le processus enzymatique, et (iii) réutiliser l'enzyme sur de plus longues périodes conduisant à un processus plus économique. Les XOs et MOs produits ont été étudiés comme source de carbone pour des fermentations in vitro utilisant des microorganismes intestinaux afin d'améliorer la compréhension de la relation structure-activité prébiotique.