Selection of filamentous fungi for decaffeination of coffee pulp in solid state fermentation prior to formation of conidiospores

Summary

Decaffeination of coffee pulp, to eliminate its antiphysiological effects on animals, was studied by aerobic fungal solid state fermentation, prior to the stage of initiation of conidiospore formation. Comparative data on performance of two strains of Penicillium and six strains of Aspergillus spp., selected for their high ability to degrade, indicated the potential of Penicillium sp V33A25 for caffeine degradation in aerobic solid state fermentation, before the initiation of sporulation by the culture. Kinetic studies pointed out that the evolution of CO₂ is the reliable criterion for the determination of the phase of fermentation, caffeine degradation, increase in medium pH and initiation of sporulation, without taking sample and subjecting it to analyses or disturbing the fermentation. These advantages are not available, if rise in pH the medium is selected as a criterion. Amongst 7 different factors, the fermentation temperature, level of CaC1₂ in the medium and autoclaving or non-autoclaving of the medium exhibited strong effects on the initial time of sporulation, extent of CO₂ evolution, pH of the medium and caffeine degradation. The data allow to envisage the use of mixed culture of lactic acid bacteria and filamentous fungi for decaffeination and ensilage of the coffee pulp, or in two stage fermentation, involving any of the simpler order.

Resume

La décaféination de la pulpe de café, pour éliminer son effet antiphysiologique en alimentation animale, a été étudié en fermentation solide en utilisant des champignons filamenteux. L’objectif est d’obtenir la dégradation de la caféine avant la phase de sporulation de manière à pouvoir tester en association avec des bactéries lactiques au cours d’un procédé de conservation du substrat décaféiné. Des études préalables réalisées en coopération avec l’ORSTOM et la UAM d’Iztapalapa de Mexico ont permis de sélectionner 2 Penicillium et 6 Aspergillus pour leur haute capacité à dégrader la caféine. Après un criblage en Fermentation en Milieu Solide de ces souches, nous avons sélectionné Penicillium sp. V33A25. Ce microorganisme dégrade la caféine de la pulpe de café à 94% après 30 heures de fermentation aérobie, avant la phase de sporulation. La croissance du champignon et la dégradation de la caféine sont parfaitement corrélés à la respirométrie, technique qui nous permet de suivre en continu le développement des microorganismes en FMS. D’autre part, un plan d’expérience nous a permis de constater que la stérilisation du substrat n’a pas d’influence sur la dégradation de la caféine.