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Présentations orales lors du 6e édition du Colloque étudiant du CRIBIQ
Le CNETE était présent en grand nombre à la 6e édition du Colloque étudiant du CRIBIQ sur La bioéconomie québécoise : défis, enjeux et solutions pour un avenir durable.
Nous adressons nos félicitations à Bintou Sangare, Mariana Valdez Castillo, et Carlos Neto pour leurs présentations orales et leurs contributions scientifiques exceptionnelles.
En particulier, nous tenons à saluer Carlos pour le prix mérité qu’il a remporté pour sa brillante présentation orale.
Ci-dessous, vous pouvez découvrir les sujets de leurs travaux de recherche .
Modélisation dynamique de l’immobilisation des
peptides sur des surfaces métalliques.
S. Sangare· A. Wilkin · S. Barnabé · M. Valdez Castillo · B. Delgado Cano · A. Avalos Ramirez
Le développement technologique de plusieurs secteurs industriels dépend beaucoup des minéraux critiques et stratégiques (MCS). Les MCS sont des ressources naturelles non renouvelables. Le Canada a la possibilité de devenir un joueur clé dans le développement des nouvelles technologies grâce à la présence de gisements de 60 MCS considérés essentiels pour la transition énergétique et le secteur des communications. Les MCS ont des impacts environnementaux tout au long de leur cycle de vie et doivent être manipulés de manière responsable pour éviter d’affecter les écosystèmes et la santé humaine. Par exemple, lors de leur extraction, de grands volumes d’eau sont consommés et des volumes similaires d’eaux usées contenant des métaux sont générés. La gestion des eaux usées contenant des MCS est un enjeu pour les entreprises et les municipalités. Afin de conserver les ressources naturelles pour les générations futures il est nécessaire de développer des modes d’exploitation durable qui comprennent le traitement des eaux et le recyclage de MCS.
Pour l’enlèvement des minéraux solubilisés ou en suspension dans l’eau, plusieurs études ont été réalisées. L’adsorption de cations ou de fines particules est une technologie prometteuse. Elle a la possibilité de pouvoir récupérer les MCS pour les recycler dans la chaine de production. Parmi les types d’adsorption, la biosorption présente plusieurs avantages, par exemple les matériels d’adsorption sont d’origine biosourcé, biodégradables et souvent ils sont produits à partir de résidus, ce qui se reflète en un faible prix du matériel. Les peptides sont des biomolécules qui peuvent être utilisées pour récupérer des MCS en raison de leur forte affinité avec les surfaces métalliques. Afin de développer et d’optimiser des méthodes d’adsorption, il est nécessaire de réaliser un grand nombre d’essais expérimentaux qui consomment beaucoup de temps et de ressources matérielles.
La modélisation moléculaire peut être utilisée pour simuler les phénomènes physicochimiques qui ont lieu lors de la récupération des particules de MCS en suspension dans l’eau en réalisant une approximation de l’expérience des interactions eau-peptide-métal. Une fois construit et validé le modèle, un nombre infini des conditions d’opération peuvent être simulées avec beaucoup de précision et dans un court temps. La modélisation de l’adsorption des peptides sur des surfaces métalliques permet ainsi de diminuer le nombre d’essais expérimentaux. Elle peut servir d’outil pour sélectionner les systèmes les plus prometteurs et planifier des essais expérimentaux bien orientés. La présente étude montre la modélisation de l’adsorption d’un peptide de trois acides aminés (le glutathionne) GSH sur des particules métalliques de platine, afin de créer un biocomposite qui pourrait être récupéré facilement par flottation. Ce modèle virtuel a été effectué à l’aide du logiciel Tinker 8. La simulation (6000 pas) a été réalisée sous des conditions de température de 298 K et pression de 1 atm. Chaque pas de simulation a eu une durée de 2 femtosecondes et une simulation de l’adsorption peptide-platine peut être établie à seulement 12 nanosecondes. Les résultats obtenus par simulation montrent que l’adsorption du peptide suit une isotherme de Langmuir. Le modèle développé sera validé et servira à optimiser les conditions d’adoption du GSH sur le platine avec des fins d’applications bio-métallurgiques.
Valorisation du lactosérum par fermentation en une étape en utilisant une coculture de levures pour produire des biomolécules d’arôme et de saveur
M. Valdez Castillo · S. Kaur Brar · S. Arriaga · J-F. Blais · M. Heitz · A. Avalos Ramirez
L’agriculture et la transformation des aliments sont des secteurs industriels clés pour l’économie du Québec et du Canada. En effet, le Canada fait partie des 10 principaux producteurs de fromage au monde. En 2022, 0,5 millions tonnes de fromage ont été produites au Canada; 28 % de cette production était localisée dans la province de Québec. Cependant, la production de fromage génère un sous-produit liquide appelé lactosérum; 9 kg de lactosérum sont produits par kg de fromage. Par conséquent, au Canada, 4,8 millions de tonnes de lactosérum ont été générées en 2022. Le lactosérum contient principalement du lactose et des protéines, ce qui contribue à une demande chimique en oxygène (DCO) élevée. Les réglementations environnementales actuelles exigent une disposition appropriée du lactosérum afin d’éviter la pollution de sols et des cours d’eau. Le lactosérum peut être biotransformé par des levures en éthanol et en biomolécules telles le 2-phényéthanol (2PE) ayant des propriétés d’arôme et de saveur; le 2PE est très demandé dans diverses industries (agroalimentaire, pharmaceutique, etc.) en raison de ses propriétés organoleptiques. Le 2PE est produit par des levures via la voie métabolique d’Ehrlich; la L-phénylalanine (L-Phe) étant utilisée comme précurseur du 2PE.
La présente étude visait à valoriser du lactosérum pour produire du 2PE par fermentation en présence de 2 levures, Kluyveromyces marxianus et Debaryomyces hansenii. Du lactosérum acide a été utilisé comme source de carbone, tandis que les sources d’azote renouvelable étaient des levures de bière (LB) hydrolysée et non hydrolysée. Les LB non hydrolysées ont favorisé la croissance des 2 levures et la production du 2PE lors de la fermentation en fiole. Une mise à l’échelle de la fermentation a été réalisée dans un bioréacteur de 2 L afin de pouvoir contrôler le pH et l’aération, ce qui a permis d’améliorer la production du 2PE; le rendement était de de 0,61 g2PE/gL-Phe; quant à la productivité (0,04 g2PE/L∙h), elle s’avère être 2 fois supérieure à celles reportées dans la littérature. D’autre part, le bioprocédé produit un effluent liquide qui ne nécessite pas de traitement additionnel, car sa DCO après la fermentation est sous la limite inférieure des exigences environnementales. Ainsi, le bioprocédé prévient la contamination de l’environnement et contribue à l’économie circulaire de l’industrie laitière. De plus, une comparaison économique entre l’utilisation d’un milieu de culture à base de résidus agroindustriels et d’un milieu synthétique a été réalisée. L’analyse économique préliminaire a été faite en considérant une fermentation dans un bioréacteur de 1000 L; le prix des matières premières et du 2PE biosourcé étaient ceux associés à de grandes quantités. Le résultat de l’analyse montre que l’utilisation d’un milieu biosourcé est rentable. Une mise à l’échelle industrielle permettrait d’augmenter les bénéfices et montrerait que la valorisation des résidus a un grand potentiel en termes de développement durable et de pertinence économique dans les régions rurales.
Biopesticide potentiel d’esters terpéniques synthétisés enzymatiquement par la lipase B de Candida antarctica immobilisée sur de la lignine de bagasse de pomme de cajou magnétique.
C. Neto · B. Moerschbacher · A. Avalos Ramirez · M. Heitz · T. Rodrigues ·M. Rocha
La biotransformation enzymatique d’alcools terpéniques permet la production sélective de nouveaux composés à la bioactivité améliorée. Cependant, peu d’études ont été réalisées en utilisant des enzymes, principalement immobilisées sur des matériaux dérivés de sources naturelles. Dans ce contexte, la lipase B de Candida antarctica (CAL-B) a été immobilisée sur de la lignine extraite de la bagasse de pomme de cajou (CAB) conjuguée à des nanoparticules magnétiques pour être utilisée dans la synthèse biotechnologique d’esters terpéniques. Ensuite, le potentiel bioactif des composés synthétisés a été évalué par des essais antimicrobiens in vitro et in vivo utilisant des plantes de Phaseolus vulgaris. Le processus d’immobilisation s’est principalement produit par adsorption par activation interfaciale suivie de liaisons covalentes, et la charge enzymatique de 5 mgPROTEINE/gSUPPORT a été choisie, générant un biocatalyseur (Lig-MNPs_CALB) avec une bonne activité catalytique (12,6 ± 0,7 U/g) et un rendement d’immobilisation (71,5 ± 1,2%). De plus, Lig-MNPs_CALB a montré une excellente stabilité à 50 °C, conservant 65% de son activité après 96 heures d’exposition, et il était plus stable dans l’heptane, conservant 49,3 ± 1,3% de son activité après 48 heures. Le biocatalyseur obtenu a également montré une bonne stabilité de stockage à 4 °C, conservant 73% de son activité après 60 jours. Pour la synthèse de l’ester de butyrate de citronellyle en utilisant CAL-B libre et immobilisée et de l’alcool synthétique comme substrat, les conditions optimales d’estérification étaient de 50 °C, un rapport molaire de 1:1 (alcool:acide), 10 mgPROTEINE/mL et 200 RPM. Le rendement d’estérification était plus élevé lorsqu’il était catalysé par l’enzyme immobilisée (Lig-MNPs_CALB), atteignant 96,4 ± 2,1% par rapport au rendement obtenu avec CAL-B libre (55 ± 3,9%) après 24 heures de réaction. L’activité catalytique de LigMag_CALB a été maintenue après 10 cycles réactionnels, avec un rendement de synthèse de butyrate de citronellyle dépassant 95%, ce qui rend ce processus prometteur pour l’industrie de la pectine. L’huile essentielle extraite de la plante Cymbopogon winterianus a été caractérisée et évaluée comme une source alternative et peu coûteuse pour la synthèse d’esters terpéniques. Les principaux composés présents dans l’huile essentielle étaient le citronellal, le géraniol, le citronellol, l’acétate de géranyl et l’élémol, mettant l’accent sur les alcools terpéniques géraniol et citronellol. Les réactions d’estérification utilisant LigMNPs_CALB ont donné des rendements supérieurs à 96% pour le butyrate de citronellyle et le butyrate de géranyl dans les 24 heures de réaction, soulignant le potentiel de cette matière première à cette fin. De plus, l’activité antimicrobienne du citronellol et du géraniol sous forme estérifiée a été améliorée, et les esters respectifs ont également été efficaces pour réduire l’incidence et la gravité des maladies chez les plantes de haricots, ajoutant ainsi cette propriété précieuse à ses applications industrielles. Par conséquent, une approche plus rentable avec un impact environnemental réduit a été développée pour obtenir de nouveaux produits verts à valeur ajoutée.