Fermentation en milieu solide (FMS)

La fermentation en milieu solide… Quel titre étrange pour tous ceux qui n’en sont pas familiers ! En Occident, le terme de « fermentation » est attaché à l’élaboration de produits alimentaires liquides comme la bière ou le vin et l’on oublie (alors bien vite) des produits comme le pain et le fromage qui sont, eux, issus d’une fermentation en milieu solide. En Extrême-Orient, les fermentations solides (comme la production de saké ou de tofu) sont très anciennes et permettent, depuis des siècles, la production d’un certain nombre de produits de base de l’alimentation de ces pays. Le saké dispose en sus d’un rôle culturel important, c’est la boisson des Dieux dans la religion shintoïste (majoritaire au Japon), et il est impensable pour eux d’en modifier le procédé de production ; comme il serait impensable dans les sociétés chrétiennes de modifier le procédé de fabrication du vin, le sang du Christ !

Dans les milieux naturels, les fermentations solides se produisent partout, dans les sols cultivés ou non, dans le compost ou l’ensilage. Mais le terme de « fermentation » n’est pas associé naturellement à ce qui se passe dans ces milieux que l’on pourrait qualifier « d’ouverts ». On réserve ce terme à des procédés plus élaborés mis au point en laboratoire et mis en œuvre dans des bioréacteurs en « milieu fermé ou régulé ». Les fermentations sont associées aux biotechnologies et sont essentiellement, dans nos industries, des procédés en milieu liquide.

Avec l’accroissement de la population mondiale et l’augmentation des besoins énergétiques, l’alimentation et les terres cultivables font l’objet d’un enjeu économique mais surtout vital pour l’humanité ! Dans les pays émergents, le développement de fermentations en milieu solide à partir d’aliment permettrait en partie de pallier les pertes énormes de produits frais, difficiles à conserver avec la chaleur. En effet, les produits fermentés ont l’avantage d’augmenter la durée de conservation d’un produit par rapport à la matière première et présentent également une amélioration des qualités nutritionnelles du produit. De plus, ces procédés nécessitent peu d’énergie et un matériel de production simple, comme celui développé par l’IRD de Marseille . Dans les pays industrialisés, les produits fermentés (issus de ces fermentations) prennent une place importante auprès des consommateurs qui redécouvrent les bienfaits de ces produits sur la santé.

Mais les procédés en phase solide connaissent aussi un regain d’intérêt en Occident, avec la valorisation des coproduits agricoles pour la production d’enzymes, de nourriture animale et depuis peu est envisagée pour la production de produits organiques, et d’une manière plus générale sont impliquées dans les procédés de valorisation de la biomasse végétale. Ces nouveaux développements encouragent l’investissement vers ce type de procédé, mieux adapté aux substrats complexes.

L’objet de cet article est de traiter des procédés de fermentation en milieu solide. Après avoir défini les différents types de fermentations, après avoir comparé les avantages et les inconvénients d’une fermentation en milieu solide (FMS) par rapport à une fermentation en milieu liquide (FML), et après avoir expliqué pourquoi les champignons filamenteux sont les organismes les mieux adaptés aux FMS, il sera passé en revue les différents paramètres de régulations de ces fermentations et comment peut-on suivre le développement microbien lors du procédé ? Quels équipements sont utilisés du laboratoire à l’échelle industrielle ? Et nous terminerons cet article par une présentation de quelques secteurs d’activités où sont appliquées les FMS.