Cin�tique de d�gradation des hydrocarbures par Candida lipolytica

June 28, 2017 | Autor: Gérard Goma | Categoría: Microbiology, Medical Microbiology, Molecular weight
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Descripción

Arch. Mikrobiol. 88, 97--109 (1973) 9 by Springer-Verlag 1973

Cindtique de ddgradation des hydrocarbures par Candida lipolytica G6rard Goma, M a i n Pareflleux et Gilbert D u r a n d Laboratoire de G6nie Biochimique, Institut National des Sciences Appliqu6es, Toulouse, France Repu le 2 mai 1972 Kinetics of H y d r o c a r b o n Assimilation b y Candida lipolytica

Summary. The mechanism of hydrocarbon uptake by a yeast, Candida llpolytica has been studied by means of the kinetic analysis of micro-organism growth and sub* strate assimilation. Hydrocarbons used as only source of carbon are normal alkanes either pure (n-tetradecane or n-hexadeeane) or in mixture of two paraffins (n-dodecane and n-heptadecane) or eight paraffins (n-undeeane to n-octadeeane). In these last cases delays in n-alkanes consumption are observed. They show that the most soluble substrates (lower molecular weight) are first consumed. In opposition to other authors we think that there is little probability for main reaction occurring by direct contact between drops and micro-organisms. The evidence indicates that n-alkanes are mainly utilized in the dissolved state. Rgsumd. Le m6eanisme d'assimilation des hydroearbures par une levure, Oandida t~oolytica est 6tudi6 au moyen de l'analyse cin6tique de la croissance du microorganisme et de la disparition du substrat hydrocarbon6. Les hydrocarbures utilis6s sent des n-paraffines. On ajoute au milieu soit un seul hydroearbure (n-tetrad6cane ou n-hexad6cane), soit un m61ange binaire (n-dod6cane et n-heptad6cane), soit tm m61ange complexe (du n-und6cane au n-octad6cane). Contrairement s d'autres auteurs, nons pensons qu'il est peu probable que l'essentiel de la r6action s'effectue par contact des gouttes de substrat et des microorganismes puisque l'on observe des retards d'assimilation de certains hydrocarbures: ceux de faible poids mol6culaire (les plus solubles) sent assimil6s plus rapidement. I1 semble done que l'assimilation so lasso en grande pattie ~ partir d'hydrocarbures pr~alablement solubilisds. Les recherches sur la croissance de microorganisme sur substrats non miseibles dans l'eau se sent d6velopp6es depuis une dizaine d'ann6es, la possibilit6 de produire de la biomasse ~ par~ir d'hydroearbures 6rant l'origine de eet int6r~t. Malgr6 un grand nombre d'exp6rienccs, les m6canismes d'assimilation des hydroearbures sent encore inconnus; seules des hypoth6ses eb des th6ories ont 6t6 formu16es qui sent loin de toujours correspondre ~ la r6alit6 exp6rimentale, d ' a u t a n t plus que les interpr6tations sent souvent eontradietoires. L a difficult6 de ces 6tudes tient d ' a b o r d ~ la eomplexit6 du systbme r6actionnel h6t6rog6ne eonstitu6 de quatre phases du t y p e liquide-liquide-

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G. Goma et al.:

gaz-solide. Elle tient ensuite s des probl~mes analytiques par suite de l'impossibflit6 de doser avec pr6cision les hydrocarbures dans l'eau. Aussi la plupart des r6sultats rapport6s reposent-fls uniquement sur la production de biomasse et, assez rarement sur la cin6tique de disparition du substrat: Ballerini (1969), Erdtsieek et Rietema (1969), Dostalek et al. (1968). Johnson (1964) a 6mis l'hypoth6se que l'assimilation 6fair plus importante au niveau des gouttes par suite du earact6re lipophile trbs marqu6 des parois de la cellule et de l'adh6sion des gouttes d'hydrocarbures sur les cellules, caractbre que Munk et al. (1969) relient ~ la teneur en lipides des cellules. Cette hypoth~se 6fair el1 accord avec les observations d6j~ anciennes de Mudd et Mudd (1924), de Reed et Rice (1931), Saz (1949) et celles plus r6centes de Raymond et Davis (1960). Aiba et al. (1969) partagen~ 6galement cette opinion: fls ajoutent des tensio-actifs dans le milieu pour augmenter le taux de dissolution des hydrocarbures et observent que le taux de croissanee est diminu6 de 40 s 50~ l'adh6sion des hydrocarbures aux microorgauismes 6rant alt6r6e. Ils estiment que les hydrocarbures de la phase soluble participent pour seulement 0,9 ~ ~ la croissance totale. Erdtsieek et Rietema (1969) affirment que la croissanee sur n-trid6eane et n-alcanes sup6rieurs se produit par transfert de mati6re par contact direct. Bakhuis et Bos (1969) sont 6galement de cet avis en estimant que le taux de croissance est minimal lorsque le diam6tre des gouttes est compris entre 20 et 25 ~, alors que, pour Laine (1970), ce diambtre dolt 6tre inf6rieur s 10 ~. L'argumentation bas6e sur les aires interfaciales entre le milieu et le substrat peut servir s justifier s la fois les th6ories proposant l'assimilation par contact direct gou~tes-mieroorganismes et celles proposant l'assimflation ~ partir de la phase continue, l'augmentation des aires interfaeiales permettant soit une potentialit6 de dissolution plus 61ev6e, soit une probabilit6 de rencontre des gouttes et des microorganisms. Toutefois, d'antres exp6rienees prouvent que l'assimilation par contact direct ne peut 6tre le seul m6canisme entrant en jeu et certains auteurs introduisent la notion d'influence de ~petites gouttes~> comme Prokop et al. (1971). Darts un pr6e6den~ article (Goma e~ al., i971) nous avons analys6 la cin6tique de biod6gradation d'un n-aleane, montr6 qu'il existait une limitation par le transfert de l'hydroearbure et 6mis l'hypoth6se que 1'assimilation de celui-ci pouvait se faire s partir de la phase homog~ne. Cette hypoth6se est compatible avec les r6sultats de Ludvik et al. (1968) et de Mimura et al. (1971) sur les excr6tions de m6tabolites pouvant favoriser la croissance. Elle est 6galement appuy6e par les exp6riences de Yoshida et al. (1971) dans lesquelles l'alimentation d'un fermenteur biodisques est r6alis6 ~ l'aide d'hydrocarbures s l'6tat gazeux afin d'61iminer la pr6sence des gouttelettes d'hydrocarbures, les taux de croissanee

D6grada~ion des hydroearbures

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o b t e n u s 6 t a n t voisins de ceux a t t e i n t s dans des f e r m e n t e u r s m u n i s d ' u n syst6me &agitation. Les t r a v a u x de K a t i n g e r et M e y r a t h (1969) m o n t r e n t 6galement que le degr6 d'6mulsification n ' a a u c u n e influence sur le t a u x de croissanee e o n t r a i r e m e n t ~ ce q u ' i n d i q u e n t Einsele et F i e e h t e r (1971), Gatelher et al. (1967). P o u r m i e u x comprendre la n a t u r e des m6canismes d'assimflation, nous a v o n s 6tudi6 la cin6tique de croissance de Candida lipolytica et par u n e m6thode originale d ' a n a l y s e des h y d r o e a r b u r e s dans l'eau, la cin6tique de d 6 g r a d a t i o n de paraffines, soit en pr6sence d ' u n m61ange binaire, d ' u n m61ange plus eomplexe h concentrations 6gales en divers eompos6s et d ' u n e coupe industrielle c o n t e n a n t des c o n c e n t r a t i o n s diff6rentes en hydrocarbures. Materiel et m6thodes Le microorganisme employ6 est une levure, Candida lipolytica )5 12 eultiv6e sur un milieu contenant en grammes par litre: hydrocarbures: 2 b~ 3; KH21)04: 1,5; NH4CI: 0,2; MgSO~, 7I-/20: 0,65; MnSO4, H20: 0,0015; I%SOa: 0,07: extrait de levure: 0,1; solution d'oligo616ments d'Augier (1950): 1 ml. Le milieu est ramen6 au pH voulu par apport d'ammoniaque apr~s st6rilisation s 120~ pendant 20 rain. L'inoculum est pr6par6 ~ l'aide d'nne culture agit6e dans un Erlenmeyer de 4 litres contenant un litre de milieu nutritif additionn6 de 10 ml d'hydrocarbure. La fermentation est r6Mis6e dans un fermenteur de 30 litres muni d'un agitateur m6canique s double 6rage de pales, entrain6 par un moteur tournant ~ 750 tours/min, a6r6 par injection d'air s raison de 0,4 v.v.m. (litre d'air s temperature et pression normales par litre de milieu et par minute). L'air, ~ sa sortie, est r6frig6r6 par passage dans un r6frig6rant s double 6rage, ]e premier ~ 10~ le second s --3~ dans ]e but de recondenser la vapeur d'eau ou ]es vapeurs d'hydrocarbures susceptibles d'6tre entrain6es par Fair, ]e fermenteur fonctionnant s reflux total. La temp6rature est r6gul6e ~ 30~ et le pH maintenu constant par addition automatique d'ammoniaqne. Les fermentations sont conduites sans addition d'agent antimoussant, la mousse n'apparaissant qu'en fin de fermentation, lorsque la quantit6 d'hydrocarbure restante es~ trbs faible. Des contrSles de la concentration en oxyg6ne dissous sont effectu6s s l'Mde d'un analyseur Beckman et d'une 6]ectrode ~ membrane de t6flon. La d6$ermination de la biomasse est faif~ par mesure de la masse de matibre s~ehe de qnantit6s aliquotes fil~r6cs sur filtres Millipore 0,47 ~, lav6s ~ l'hexane, puis s l'eau et s6ch6s ~ 105~ Le dosage des aleanes est r6alis6 par une m6thode d6crite par ailleurs (Goma e~ Durand, 1971): l'6chantillon pr61ev6 du fermenteur es~ trait6 aux ultrasons en prdsence de tensio-actif et, s une partie aliquote, on ajoute un m61ange d'hydrocarbure 6talon et d'ac6tone; on injecte 5 ~1 de cette suspension dans un appareil chromatographic en phase gazeuse F & M ~ double d6tection par ionisation de flamme travaillant ~ temp6rature eonstante lorsqne l'on est en pr6senee d'm~ ou deux hydrocarbures e~ en temp6rature programm6e lorsque l'on est en pr6sence de m61anges complexes, la vitesse de mont6e en temp6rature 6tans de 6 ~ 10~ par minute. Les eolonnes ont 1,20 m de long, 6,2 mm de diam6tre e~ le support est eonstitu6 de chromosorb WHMDS de granulom6trie 80--100 mesh impr6gn6 de silicone SE 30 s raison de 10~ .

100

G. Goma et al. :

L'ensemble de l'appareillage et de l'instrumentation sera d6crit dans un proehain article en rue de montrer son emploi dans le (~proeess control,) des fermentations. R6sultats A. Croissance en prdsence d ' u n seul h y d r o c a r b u r e Dans une note pr~c&lente (Goma et al., 1971), nous avons d6crit ]es ein&iques de d6gradation et de croissance pour le n-tetrad~cane et le n-hexad6cane pour des coneentra#ions d]ff6rentes en ]nocu]um. A titre d'exemple, nous eomparerons la cin&ique de disparition du n-t&rad6c&ne (Fig. i) et du n-hexad~cane (Fig. 2) dans ]es mSmes conditions de fermentation. Apr~s ]a phase de ]atence, la d~gradation e~ la croissance se font selon une r~actlon d o n t l'ordre est voisin de 1. La r~action de d~gradation ~volue ensuite vers u n ordre nul, un a r t & de disparition du substrat et de l'augmenta~ion de ]a masse de mati~re s~che p o u v a n t se produire a v a n t l'apparition de la r~action d'ordre nul. Le passage de l'ordre de la r6action de un vers z6ro se produit lorsqne 35 ~ 45~ du substrat ont disparu.

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1'0 T=mps (h)

Fig. 1. Croissance de Candida liTolytica sur n-t&rad6eane; X biomasse; So substrat Ax , . , As consomm6; Sr substr~t r6siduel; ~ biomasse formee par umte de temps; ~ substrat eonsomm~ par unit4 de temps. Concentration nCza au ~emps z6ro: 1,315 g 1-1, pH du milieu: 4

D6gradation des hydrocarbures

101

La vitesse de disparition du substrat est plus grande avee le n-hexad6cane, ce qui confirme le taux de croissance plus 61ev6 obtenu avee cet hydrocarbure. Ces r6sultats impliquent une variation du rendement instantan6:

dX/dt dS/dt

Yt-

X ~tant la m~sse de mati~re s~che en g ]-1, S la concentration en hydrocarbure en g 1-1 e t t le temps. L'existence de la phase lin6aire prouve la presence d'un facteur limirant que nous savons ne pas 6tre l'oxyg~ne dissous.

B. Croissanee en prgsence d'un m~lange binaire Les concentrations initiales en n-dod~eane et n-heptad6cane sont respectivement de 1,52 g 1-1 et 1,14 g 1-z, soit une eoncentragon totale en hydrocarbure de 2,66 g 1-z. L'inoeulum est un levain eultiv6 sur n-Cz4. L'analyse de la figure 3 montre une assimilation diff~r~e du n-heptad~cane par rapport au n-dod6cane, la phase de latenee ~tant plus br~ve ~vee ee dernier substrat: 2,5 h au lieu de 6 h. Bien que la phase lin~aire soit plus importante lors de la d~gradation de l'hydroearbure de plus

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10 Tomps(h}

Fig.2. Croissance de Candida lipolytica sur n-hexad~cane (m6mo l~gende que figure 1). Concentration n-Cz6 au ~emps z6ro: 2,830 g 1-1, pH du milieu 4,1

G. Goma et al.:

102 2.

gO

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2

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10

12

14

16

18heures

Fig. 3. Croissance de Candida lipolytica sur m61ange n-C12 + n-C17; eourbe 3 A biomasse; courbe 3 B consommation de n-C12; courbe 3 C eonsommation de n-Cl~; courbe 3 D consommation de l'ensemble des hydroearbures, pH du milieu: 4

faible poids mol6culaire, la vitesse de disparition est plus rapide avec le n-heptad~cane: le flux de d~gradation maximale ~b m a x est ~gale 0,26 g 1-1 h -1 pour n-Cl~ alors qu'fl est seulement de 0,16 g 1-1 h -1 pour n-C12. D'aiUeurs, en calculant le temps mis pour d4grader 1,5 g de chaque hydroearbure, on trouve 13,5 h avee n-Ca2 et 12,6 h avec C17. Le trac6 des courbes (Fig. 4) de consommation horaire des hydrocarburgs (AS/At), fair apparaltre l'existence de plusieurs phases dans la variation du flux de d4gradation. Pour le n-dod6cane, la courbe montre qu'il existe une p~riode de quatre heures pendant laquelle le flux de d4gradation est faible et 4volue peu, suivie d'une zone o5 le flux varie de fagon tr~s sensible a v a n t d'atteindre la valeur maximale. Pour le n-heptad~cane, on obtient directem e n t une r4action avec un ordre constant voisin de un, ce qui est mis en ~vidence tr~s nettement en ~tablissant la representation logarithmique du flux de d6gradation en fonction du logarithme de la quantit6 d'hydrocarbure consomm6e.

D6gradation des hydrocarbures

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~s g i-Ifil Ct=N-:

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0.020.01 0 . . . . . .

~ ~I~ / e" . . . . . . . . . . . . . 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 Temps (h)

Fig. 4. Croissanee de Candida lipolytica sur m~lange n-Cl~ 4- n-e:L~. Consomma~ion horaire des hydroearbures: ~a-Cls(A), n-Cl~ (o)

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% hydrocarbure r~siduel. ~ ~

C CF C 1~3~ 142,;~ \~,% - C16 .

90

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9

30

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",,

10 3

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10

11 12 Temps ( h )

Fig. 5. Croissanee de Candida l@olytica sur m~lange d'hydroearbures present &mgme concentration (0,32 g 1-1); pI-I du milieu 3,5. Courbes de disloarition des diffbrengs hydroearbures

C. Croissance en presence d ' n n mdlange de paraffines lingaires La source carbon6e est constitu6e d ' u n m~lange de huit alcanes n o r m a n x (und6cane, dodgeane, trid6cane, t6trad6cane, pentad6cane, hexad6cane, heptad6cane et octad~cane) en concentrations ~gales & raison de 0,32 g 1-1, soit une concentration totale en hydroearbures de 2,56 g 1-~. La figure 5 repr6sente la c o n s o m m a t i o n des diff6rents hydl"ocarbnres en

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G. Goma et al. :

13

t=mps d= d=mi d6gradQtion(h)

12 11 10

G

O

9 8

7 6 5 nombr= d'(~omes de carbone

Fig. 6. Oroissance de Candida lipolytica Bur m61ange d'hydrocarbures clans les conditions de la figure 5. Temps de demi-d6gradation des n-alcanes en fonction du hombre d'atomes de carbone

fonction du temps. Comme dans le cas d'un m61ange binaire, la phase de latenee relative ~ ehaque hydrocarbure est variable. Ce sont encore les n-alcanes de plus faible poids mol6eulaire qui sont attaqu6s les premiers; en particulier la diff6renee est tr~s nette pour lc n-und6cane, le n-dod6cane et le n-trid6cane. Le m~me ph6nom~ne se produit avee les autres hydrocarburcs, mais il est plus att6nu6: si l'on trace la courbe (Fig. 6) repr6sentant, en fonction du hombre d'atomes de carbone, le temps de demiconsommation du substrat, la courbe est ascendante jusqu'au n-Cl~ avant d'arriver ~ un palier pour les alcanes de poids mol6culaire plus 61ev6. E n revanche, la vitesse de d~gradation est beaucoup plus importante pour les hydroearbures ~ plus grand hombre d'atomes de earbone, nne 16g~re baisse apparaissant ~ partir de l'octad6cane : la eourbe de la figure 7 qui repr6sente, en fonction du temps, les variations du flux maximal de dSgradation, perme~ de classer les hydroearbures en trois categories: ceux dont le nombre d'atomes de earbone est inf6rieur s 14, ceux dont le hombre d'atomcs de carbone est compris entre 14 et 17, ceux dont le nombre d'atomes de carbone est sup6rieur ~ 17. Avec les concentrations en hydrocarbures utilis6es, ~ max varie de 0,08 g 1-1 s 0,116 g 1-1 h -1 pour le premier groupe, reste pratiquement constant de 0,125 s 0,128 g 1-1 h -1 pour le deuxi~me et diminue pour atteindre 0,122 g 1-1 h -1 pour le n-octad4eane. Mizumo et al. (1966), Tanaka et Fukui (1968), Ballerini (1969) ont observ6 une sp6cificit6 de l'hydrocarbure quant ~ la croissance des

D6gradation des hydrocarbures

105

Cmo~= ~rlh "1 0,16. 0,14. 0,12. 0,10. 0,08. 0,06. 0,04. 0,02.

1'2 i3 1'4 i5 i~ 1'7 ;8

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nombr'= d'atom=sd= c,',rbomz

Fig.7. Croissance de Candida lipolytica sur m61ange d'hydrocarbures dans les conditions de la figure 5. Evolution du flux maximal de d6gradation des hydroearbures en fonetion du hombre d'atomes de earbone

levures: lc taux de eroissance le plus 61ev6 est obtenu avec le n-C1G. Cette sp6cificit6, vis ~ vis du taux de d6gradation maximalc des hydrocarbures, est nettement att6nu6e puisque ce taux est pratiquement constant pour les hydroearbures dont le hombre d'atomes de carbone est compris entre 14 et 17 et ne varie pas dans d'aussi grandes proportions que le taux de croissance pour les hydrocarbures plus 16gers. Bien que Nyns et Wiaux (1969) affirment que la (~croissanee est moins bonne sur alcanes s nombre impair de carbone que sur ceux ~ nombre pair de earbone~), nous ne trouvons aueune diff6rence du taux de d6gradation entre les hydroearbures en fonction de la parit6 ou non du nombre d'atomes de carbone. D. Croissance en prdsence d'une coupe industrielle I1 s'agit d'un m61ange qui, eontrairement au pr6c6dent, poss6de des concentrations variables en parafflnes lin6aires. La composition de cette coupe (Solpar B. P.) est la suivante: n-trid6cane: 3 % ; n.t6trad6eane: 27,6 ~ n-pentad6cane : 30,0 ~ n-hexad6eane : 24,0 ~ n-heptad6eane: 13,0 ~ n-oetad6cane : traces; n-nonad6cane: traces. La concentration totale en hydroearbures ajout6s dans le milieu de fermentation est de 2,64 g 1-1. Les courbes de la figure 8 montrent que la concentration des hydroearbures les plus importants (n-C14, n-Cl~, n-Cl~, n-C17) est simultan6e et

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G. Goma et al.: 100 % r~siduet.

. . . ~

X

16

i'o

u temps (h=urr

Fig. 8. Croissance de Candida li~olytica sur m6lange d'hydrocarbures (coupe industrielle). Concentration en hydroearbures au temps z6ro: 2,64 g l-Z; pH du milieu 4

confirment les r6sultats obtenus avee un m61ange renfermant des concentrations 6gales en hydroearbures. Ceci signifie qu'il n'y a pas consommation pr6f6rentielle li6e ~ la concentration dans la coupe utilis6e. Discussion

Les rSsultats que nous venons de dSerire permettent de proposer un m4canisme d'assimilation des hydroearbures avec des cultures en ((batches. Les paraffines attaqu4es les premieres sont celles pour lesquelles le tanx de d4gradation du substrat est le plus faible. I1 faut done faire une distinction entre l'adaptabilit6 de la souehe, et la vitesse de d6gradation pour le microorganisme. L'attaque diff6rentielle des hydrocarbures en m61ange, lin6aire pour tous ]es substrats, et l'existence de plusieurs 4tapes de d4gradation sont difficfles ~ expliquer par simple r6action d'interfaee microorganismegoutte d'hydrocarbure. En effet, ce m4canisme doit prendre place d6s les premiers stades de la croissance, lorsque le taux d'hydroearbures est maximal et la cinStique d'utilisation d'une coupe paraffinique devrait se traduire par un faisceau de courbes de pentes diff6rentes dont l'intersection se situerait s la fin de la phase de latenee. Dostalek et al. (1968) obtiennent de telles courbes au eours d'une 6rude sur la d6gradation des alcanes normaux d'un gas off; toutefois des exp4riences sont effectu6es

D6gradation des hydrocarbures

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avee des paraffines dilu6es dans un solvant inerte, et les techniques de dosage des hydroearbures n6eessitent une extraction pr6alable par l'm~6e. Lors de la eroissance des microorganismes sur hydroearbures, l'6mulsification du syst6me milieu min6ral-paraffine joue un r51e important. Nous constatons que la croissance ne s'effeetue de fagon satisfaisante que lorsque l'6mulsion, devenant suffisamment fine, entraine une augmentation in~portante de la solubilit6 des paraffincs clans la phase aqueuse et 1'existence de nombreuses micelles. Comme La Rivibre (1955), nous observons une diminution tr6s sensible de la tension superficielle du milieu de fermentation et parall61ement ~ la variation de ce parambtre une meilleure reproductibilit6 de l'analyse chromatographique des 6chantillons (Pareillenx et Goma, 1971). Par ailleurs, Yoshida et al. (1971) montrent, ~ l'aide d'un fermenteur s biodisque aliment6 par des hydroearbures vaporis6s, que r o n peut obtenir des taux de croissances identiques en op6rant en pr6sence d'hydrocarbures 6mulsionn6s ou non, et contrairement ~ ce qu'ont d6montr6 Aiba et al. (1969) la croissance pourrait s'effeetuer enti6rement en phase homog6ne. Nos r6sultats exp6rimentaux, notamment 1'assimilation diff6r6e d'hydrocarbures en m61ange suivant l'ordre croissant de leur nombre d'atomes de carbone, am6nent ~ penser que la croissance s'effectue quasi cxclusivement ~ partir d'hydrocarbures ~ l'6tat dissous. Cette th6orie s'explique facilement si 1'on admet l'excr6tion de m6tabolites s effet tensio-actff dans les premiers stades de la culture. Iguchi et al. (1969) ont d'ailleurs pu mettre en 6vidence de tels compos6s auxquels nous attribuons l'augmentation tr6s nette de la solubilit6 des paraffines dans l'eau. Nous pouvons d6s lots d6terminer denx 6tapes dans la phase de croissance.Une premi6re 6tape au cours de laquelle le mieroorganisme n'a pas modifi6 les propri6t6s physico-ehimiques et rh6ologiques du syst6me et si 1'on aceepte lea ((donn6es~) utilis6es par Aiba, les solubilit6s du n-dod6cane et du n-octad6cane sont alors respectivement de 10 -3 mg 1-1 et 10 -6 mg 1-1. Une seeonde 6tape au cours de laquelle la levure ayant modifi6 ces propri6t6s, en particulier la solubilit6 des hydrocarbures qui augmente jusqu's la valeur de 30 s 60 mg 1-1 suivant la paraffine m6tabolis6e (travail s paraltre) se d6veloppe ind6pendamment des caract6ristiques initiales du systbme de fermentation. Cette interpr6tation permet cn outre d'expliquer l'existence de phases de d6gradation lin6aires, la cin6tique de dissolution du substrat devenant un ph6nombne limitant. Nous pensons done que des trois possibilit6s de limitation 6raises par Eriekson et al. (1969), e'est essentiellement le transfert de l'hydrocarbure vcrs la phase continue qui contr61e la croissance (cin6tique de dissolution). Le d6veloppement des mieroorganismes dolt s'effectuer surtout par des r6aetions en phase homog6ne, les r6actions interfaciales par contact gouttes de substrat-microorganismes ne jouant qu'un rSle secondaire.

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G. Goma et al.: R~f~renees

Aiba, S., Haung, K. L., Moritz, V., Someya, J.: Cultivation of yeast cells by using n-alkanes as the sole carbon source. II. An approach to the microbial uptake of n-alkanes. J. Ferment. Technol. 47, 211--219 (1969). Augier, J. : Apropos de la num6ration des Azotobacter en milieu liquide. Ann. Inst. Pasteur 91, 759--765 (1950). Bakhuis, E., Bos, P. : Correlation between growth of Candida li2olytica and size of droplets in the hydrocarbon containing media. Antonie v. Leeuwenhoek 85, Suppl. : Yeast Symposium, F 47--F 48 (1969). Ballerini, D. : Etude descriptive et ein6tique de la crosisance d'une levure Candida liTolytica ~ partir d'alcanes normaux. Th~se Docteur-Ing6nieur, Paris 1969. Dostalek, M., Munk, V., Volfova, O. : Cultivation of the yeast Candida l@olyticaon hydrocarbons. I. Degradation of n-alkanes in batch fermentation of gas oil. Bioteehnol. Bioeng. 10, 33--43 (1968). Einsele, A., Fiechter, A.: Novel energy and carbon sources. B-liquid and solid hydrocarbons. Adv. Bioch. Eng. 1, 169--194 (1971). Erdtsieck, A., Rietema, K. : Interface area limitation in the growth of yeast on liquid n-alkanes. Antonie v. Leeuwenhoek 85, Suppl.: Yeast symposium, F 19--F 21 (1969). Eriekson, L. E., Humphrey, A. E., Prokop, A. : Growth models of cultures with two liquid phases. I. Substrata dissolved in dispersed phase. Biotechnol. Bioeng. 11, 449--466 (1969). Gatellier, C., Glikmans, G., Ballerini, D. : Kinetics of alkane oxidation and assimilation by yeasts. 154th Meeting of the American Chemical Society, Chicago 1967. Goma, G., Durand, G.: Dosage de substances non miscibles par chromatographie en phase gazeuse: hydrocarbures dans l'eau. Water Res. 5, 545--552 (1971). Goma, G., Pareilleux, A., Durand, G. : Etude de l'ordre de la r6aetion de d6gradation d'un n-alcane par Candida lipolytlca. C.R. Acad. Sei. (Paris) 273, 109--112 (1971). Iguchi, I., Takeda, I., Ohsawa, H. : Emulsifying factor of hydrocarbon produced by a hydrocarbon assimilating yeast. Agr. Biol. Chem. 83, 1657--1658 (1969). Johnson, M. J.: Utilization of hydrocarbons by microorganisms. Chem. and Ind. 36, 1532--1537 (1964). Katinger, It., Meyrath, J. : Factors influencing yeast growth in hydrocarbon substrates with special regard to the degree of emulsification. Antonie v. Leeuwenhock 85, Suppl. : Yeast symposium, F 25--F 26 (1969). Laine, B. : R6alisation industrielle d'une fermentation de levures aliments. Journ6e Etude Microbiol. P6trole. Paris 1970. La Rivi~re, J. W.M.: The production of surface active compounds by microorganisms and its possible significance in oil recovery. I. Some general observations on the change of surface ~ension in microbial cultures. Antonie v. Leeuwenhock 21, 1--8 (1955). Ludvik, J., Munk, V., Dostalek, M. : Ultrastructure changes in the yeast Candida lipolytica caused by penetration of hydrocarbons into the cell. Experientia (Basel) 24, 1066--1068 (1968). Mimura, M., Watanabe, S., Takeda, I. : Biochemical analysis of hydrocarbon fermentation. III. Analysis of emulsification phenomena. J. Ferment. Technol. 49, 255--271 (1971). 3lizumo, M., Shimojima, Y., Iguchi, T.: F a t t y acid composition of hydrocarbon assimilation yeast. Agr. Biol. Chem. 89, 506--510 (1966). Mudd, S., Mudd, E. B. H. : Penetration of bacteria through capillary spaces. IV. A kinetic mechanism in interfaces. J. exp. IVied.40, 633--645 (1924).

Dggradation des hydroearbures

109

Munk, V., Volfova, 0., Kotyk, A., Dostalek, M. : I-Iydrocarbon fermentation into the yeast cell. Antonie v. Leeuwenhoek 85, Supp]: Yeast symposium, F 23 (1969). Nyns, E.J., Wiaux, A. L.: Biologie des hydroearbures 1966--1968. Agricultura (Louvaiu) 17, 3--56 (1969). Pareilieux, A., Goma, G. : lgvolut,ion de param~tres physico-chimiques du milieu au eours d'une fermentation sur hydroearbures. 12~me journ~es de l'hydraulique, Paris 1972. Prokop, A., Eriekson, E., Paredes-Lopez, O. : Growth models of cultures with two liquid phases. V. Substrate dissolved in dispersed phase. Experimental observations. Bioteehnol. Bioeng. 13, 241--256 (1971). I~aymond, R.L., Davis,& B.: n-alkane utilization and lipid formation by a Nocardia. Appl, Mierobiol. 8, 329--247 (1960). Reed, G. B,, Rice, C. E. : The behaviour of acid-fast bacteria in oil and water systems. J. Bac%. 22, 239 247 (1931). Saz, A. K. : The effect of long-chain compounds, particulary hydrocarbons, on the metabolism of tubercle bacilli. Arch. Biochem. 22, 195--203 (1949). Tanaka, A., Fukui, S. : Studies on the utilization of hydrocarbons by microorganisms. III. Substrate specificity of yeast in hydrocarbon fermentation. J. Ferment. Technol. 46, 214--224 (1968). Yoshida, F., Yamane, T., Yagi, H. : Mechanism of uptake of liquid hydrocarbons by microorganisms. Bioteehnol. Bioeng. 13, 215--218 (1971). Dr. G. D~lra.nd Maitre de Conf6rences Laboratoire de Ggnie Biochimique Institut National des Sciences Appliqu6es Avenue de Rangueil F-31077 Toulouse Cedex, France

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