Développement d’un procédé biotechnologique de production de molécules à note verte à partir de feuilles de betterave

La grande richesse des feuilles de betterave en 13-HPL (entre 10 et 12 UE1/g de poids frais),
une enzyme produisant le (3Z)-hexénol, le (2E)-hexénal et le n-hexanal, fait de ce substrat un candidat potentiel pour le développement d’un procédé biotechnologique de production d’arômes alimentaires. Maillon essentiel du système de défense des plantes, l’enzyme 13-HPL est inductible par des stimuli externes et son expression dépend de l’âge et de l’état physiologique de la plante. Au cours de ce travail, l’optimisation de l’expression de cette enzyme au sein du végétal a été étudiée préalablement au développement d’un procédé industriel visant à exploiter ce substrat. Ce procédé comprend successivement quatre opérations chimiques : une hydrolyse d’huile végétale riche en acides gras insaturés, une oxydation de ces acides, un clivage par les 13-HPLs et une purification des aldéhydes
et des alcools synthétisés. Selon nos résultats, l’étape limitante de ce procédé est la synthèse
d’aldéhydes qui présente, dans des conditions optimales de réaction, une capacité de production
maximale de 0,502mM à l’échelle pilote (100L). L’inhibition suicide par le substrat et l’instabilité
combinée de l’enzyme et de ces produits de réaction réduisent le taux de clivage des aldéhydes. La mise au point d’un système d’extraction des arômes volatils par flux gazeux et d’une alimentation fedbatch en substrat permet de réduire l’impact limitant de ces facteurs et d’accroître la capacité de production à 1,37mM. Afin de mieux comprendre les mécanismes réactionnels, l’enzyme 13-HPL de la betterave a été séquencée et clonée dans un vecteur procaryote permettant de disposer d’une source d’activité enzymatique indépendante des contraintes du milieu extérieur. L’utilisation de ces techniques a permis de développer un procédé bivalent (à la fois de source microbienne et végétale) de production d’arôme exploitable au sein de l’industrie alimentaire.