Growth of Rhizopus sp. on ungelatinized cassava flour in solid state fermentation for protein enrichment

Summary

In order to study the potential of bioconversion of crude cassava flour, without gelatiization, it was necessary to apply a preliminary treatment to eliminate the natural microflora (bacteria, yeast and fungal spores), without allowing starch gelatinization, which otherwise would occur in steam sterilization process. Studies on the effect of temperature and moisture content of flour on micro-organisms content and rate of starch gelatinization, allowed the optimization of a dry or semi-dry treatment of cassava flour to obtain a micro-organism-free ungelatinized crude flour. The pretreated flours, as such or after mixing (50/50) with crude soya flour, were inoculated with spores suspension of selected strains of Rhizopus sp. (oryzae, arrhizus, oligosporus), and incubated in a column reactor, equipped for on line respirometric analysis in solid state fermentation. The efficiency of each strain, in terms of specific growth rate, protein enrichmen and sugars bioconversion, was determined. Crude cassava flour could be enriched with up to 14% of protein, in contrast to that of 20%, in case of 50/50 mixture of crude cassava and soya flours. The protein enrichment of cassava by Rhizopus sp. is of commercial importance due to GRAS clearance of this fungi.

Resume

Afin d’étudier les potentialités de bioconversion de farine de manioc non gélatinisée par Rhizopus sp., il a été nécessaire de mettre au point un traitement préalable permettant d’éliminer la microflore naturelle (bactéries, levures et spores de champignons) tout en évitant de réaliser une gélatinisation de l’amidon, comme c’est le cas pour le procédé de stérilisation à la vapeur. Après une étude sur l’effet de la température et de l’humidité de la farine sur le contenu en microrganismes, et sur le taux de gélatinisation, il a été possible d’optimiser un traitement de farine sèche ou semi-sèche, de façon à obtenir une farine crue propre, pour les études ultérieures avec Rhizopus sp. Les farines de manioc prétraitées ont été utilisées pures ou en mélange (50/50) avec de la farine crue de soja, puis inoculées avec des spores de souches sélectionnées de Rhizopus sp. (R.oryzae, R.arrhizus, R.oligosporus). Elles ont alors été incubées dans des réacteurs colonnes adaptées à la FMS et à la respirométrie en ligne. Les analyses biochimiques et chimiques initiales et finales ont été réalisées de façon à évaluer l’efficacité de chaque souche à transformer le manioc cru, en terme de croissance spécifique, d’enrichissement en protéines et de bioconversion des sucres. Les résultats indiquent qu’avec de la farine de manioc cru, il est possible d’atteindre 14% de protéines, alors qu’en mélange avec du soja (50/50) on peut obtenir jusqu’à 20% de protéines. Il est rappelé que Rhizopus est une moisissure bien connue pour la production d’aliment de bonne qualité pour l’alimentation humaine. De plus Rhizopus produit des métabolites d’intérêt alimentaire pour la conservation, la préservation et l’arôme des aliments.