Biotransformation de l'amidon
Qu'est-ce que la biotransformation de l'amidon?
La biotransformation consiste à faire appel à l'activité d'éléments biologiques, comme des enzymes ou des micro-organismes, pour transformer divers matériaux, en respectant une série de procédés définis. Lorsque celle-ci sert à transformer une biomasse amylacée, c'est-à-dire à base d'amidon, on parle alors de biotransformation de l'amidon.
L'amidon est un glucide complexe présent dans des céréales comme le blé et le maïs. Comme la biomasse amylacée est l'ingrédient de base de nombreux lubrifiants, additifs pour carburants et autres produits biochimiques couramment utilisés, on recourt souvent à la biotransformation de l'amidon pour la fabrication de produits, la dégradation de déchets et leur transformation en sous-produits utiles.
La biomasse brute provenant de diverses substances organiques, dont le blé et le maïs, est la matière première utilisée dans la fabrication, par biotransformation, de lubrifiants, d'additifs pour carburants et d'autres produits biochimiques. Ces produits étant couramment vendus sur le marché, on les appelle des produits biochimiques de base. Les paragraphes suivants expliquent en gros les étapes de production d'un produit biochimique de base à partir d'une source de biomasse à base de maïs.
1. Prétraitement – Une méthode nommée extraction de l'amidon de maïs par voie humide est utilisée pour nettoyer et traiter la matière brute du maïs avant qu'elle ne serve de matière premières pour la biotransformation. Les grains de maïs sont nettoyés, immergés dans un liquide acide chaud et moulus pour produire une substance pulpeuse composée d'amidon, de protéines et d'huile de maïs. Le prétraitement ne requiert que peu d'énergie, et tous les produits obtenus à cette étape sont utilisés. Ainsi, la majorité de la substance pulpeuse sert à fabriquer des édulcorants, comme du glucose et du sirop de maïs, alors que l'amidon de maïs est réservé à la fabrication de produits biochimiques de base.
2. Hydrolyse et biotransformation – L'hydrolyse est le terme général désignant une réaction chimique dans laquelle on utilise de l'eau pour fractionner de grosses molécules, comme l'amidon, en deux ou plusieurs molécules plus petites, comme les sucres. Pour amorcer ou accélérer la réaction d'hydrolyse, on avait l'habitude de faire appel à de puissants acides. Toutefois, pour la biotransformation de l'amidon, on a remplacé ces acides par des micro-organismes ou des enzymes sans danger pour l'environnement. Les enzymes bactériennes conviennent bien à un usage industriel en raison de leur faible coût de production et de leur stabilité à diverses températures. De cette manière, ces enzymes produisent la biotransformation des amidons en sucres, lesquels peuvent à leur tour être transformés en produits biochimiques de base.
3. Biotransformation additionnelle – On réalise des opérations de biotransformation additionnelles pour fabriquer une variété de produits chimiques secondaires de base. Les produits chimiques subissent aussi parfois une épuration.
Comment l'amidon de maïs est-il transformé en sucre?
L'amidon de maïs est formé d'une longue chaîne de multiples petites molécules de sucre qui se répètent. Au cours d'une hydrolyse, les liaisons entre ces molécules se rompent, faisant ainsi apparaître des molécules simples de sucre. Ces dernières sont appelées dextrose, ou glucose.
La biotechnologie est essentielle à la biotransformation de l'amidon. Les procédés biotechnologiques font appel à des micro-organismes, à des enzymes ou à d'autres matières vivantes pour fractionner les amidons en sucres, et transformer ensuite ces derniers en produits chimiques. Il arrive qu'on fasse appel à la biotechnologie pour modifier génétiquement ces micro-organismes, dans le but d'augmenter le rendement de la production de sucres et de produits chimiques dérivés d'amidons.
Biotransformation de l'amidon - Champs de recherche actuels
En étudiant les façons dont les micro-organismes fabriquent des produits biochimiques particuliers, les scientifiques seront en mesure d'isoler les gènes qui régissent ces fonctions. Il sera peut-être possible ensuite, par la technologie de recombinaison de l'ADN ou par la fusion cellulaire d'introduire ces gènes dans des micro-organismes pour les modifier génétiquement, dans le but de transformer de façon plus efficace et plus rentable des produits biochimiques. L'élaboration de micro-organismes plus performants pourrait permettre d'améliorer les procédés de biotransformation de l'amidon.
Développement durable et biotransformation
L'utilisation de micro-organismes et d'enzymes pour la transformation des produits biochimiques accroît le rendement et diminue la production de déchets. Il faut recourir davantage aux techniques biologiques et aux autres procédés faisant appel à des ressources renouvelables, comme l'utilisation d'enzymes pour la transformation de sources de biomasse en produits biochimiques de base, pour que ces méthodes biochimiques soient écologiquement viables.
(En anglais seulement)
Produits chimiques d'usage courant et production d'énergie. www.wws.prince.edu/cgi-bin/byteserv.prl/nota/disk3/1984/8407/840711.pdf
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The Process. Corn Refiners Association. www.corn.org