Des plantes bio-industrielles aux protéines alimentaires fongiques

Les mycoprotéines, aussi appelées protéines fongiques, représentent une solution de rechange prometteuse aux protéines animales, notamment en raison de leur empreinte écologique réduite et de leur processus de production efficient. Bien que disponibles sur le marché depuis les années 1980, elles demeurent encore relativement méconnues du grand public. En plus d’être riche en protéine, le mycélium contient également d’autres nutriments. En tant que véritables recycleurs naturels, les champignons possèdent la capacité de décomposer une grande variété de substrats, qu’ils soient solides ou liquides, permettant ainsi une production à partir de résidus végétaux.

Dans ce contexte, CRB Innovations, une entreprise canadienne consacrée aux technologies vertes, développe des procédés pour exploiter le potentiel de production des mycoprotéines en utilisant la lignocellulose ou des hydrolysats acides issus de plantes bio-industrielles, comme le panic érigé, le saule à croissance rapide ou les résineux pour la fermentation. 

La capacité des champignons à croître sur des milieux variés ouvre la voie à des procédés de biotransformation novateurs, qui non seulement contribuent à la réduction des déchets, mais s’inscrivent aussi dans une économie circulaire, répondant aux enjeux actuels de sécurité alimentaire et de durabilité.

Un lancement de projet prometteur 

En 2023, le consortium de recherche formé du Centre de recherche sur les grains (CÉROM), les centres collégiaux de transfert de technologie Biopterre, le Centre national en électrochimie et en technologies environnementales (CNETE), l’Institut de recherche en biologie végétale (IRBV) et CRB Innovations ont lancé un projet prometteur ayant pour objectif de développer la production de mycoprotéines par la production de champignons à partir de la lignocellulose (a) et/ou par fermentation immergée des hydrolysats issus des plantes bio-industrielles (b) : 

(a) une fraction lignocellulosique (un solide humide), ayant du potentiel dans des domaines industriels variés, notamment pour la production de biocarburants, mais qui peut également servir de substrat de croissance pour certaines espèces de champignons;

(b) un hydrolysat (une fraction liquide), constitué majoritairement de sucres (xylose et glucose) issus principalement de l’hydrolyse de l’hémicellulose, d’acides organiques et de faibles quantités de furannes. Ces hydrolysats peuvent servir, entre autres, de substrat pour des procédés de fermentation immergée.

Les résultats obtenus 

En 2024, le potentiel des hydrolysats acides issus du panic érigé a été validé grâce à une caractérisation exhaustive des produits issus du procédé de CRB Innovations. Les expériences, réalisées en laboratoire à petite échelle par fermentation immergée, sont actuellement en phase de transfert vers une production pilote en bioréacteur, en vue d’une mise en place industrielle à plus grande échelle plus tard.

L’hydrolysat acide s’est avéré prometteur comme milieu de culture pour au moins deux espèces fongiques distinctes – l’une d’origine terrestre, l’autre marine –, démontrant ainsi sa polyvalence. Les résultats préliminaires révèlent un taux de conversion de la biomasse végétale en masse fongique comestible supérieur à celui du bœuf, en seulement trois à cinq jours de fermentation.

La caractérisation de la biomasse fongique indique une composition en macronutriments moyenne de 46,1 % de protéines, de 3,1 % de lipides et de 22,8 % de glucides, offrant ainsi une biomasse riche en protéines et pauvre en lipides.

Par ailleurs, le potentiel des résidus lignocellulosiques a été évalué. Les premiers résultats montrent une croissance comparable aux standards industriels pour certaines espèces de champignons lignivores. De plus, les substrats épuisés après la récolte peuvent être convertis en biogaz, ouvrant des possibilités intéressantes pour la gestion des déchets organiques issus des champignonnières.

Les défis à venir

Un des principaux défis de la fermentation réside dans la mise à l’échelle des procédés. En effet, le passage de très petits volumes (moins d’un litre) à des bioréacteurs de plusieurs dizaines de litres constitue une première étape essentielle. De nombreuses optimisations sont prévues tout au long de la séquence de production afin de maximiser le rendement en biomasse fongique. Une fois le procédé optimisé, un second volet du projet pourra être entamé, visant à caractériser et à conditionner de manière exhaustive les mycoprotéines produites.

Un partenariat gagnant

Ce projet innovant est le fruit d’une collaboration remarquable entre centres de recherche et d’expertise du Québec, incluant les centres collégiaux de transfert de technologie Biopterre et le Centre national en électrochimie et en technologies environnementales (CNETE), le Centre de recherche sur les grains (CÉROM) et l’Institut de recherche en biologie végétale (IRBV). Évidemment, ce projet ne serait pas possible sans l’implication active du partenaire CRB Innovations et le soutien financier du Conseil de recherches en sciences naturelles et en génie du Canada, par l’intermédiaire d’une subvention de recherche et développement appliquée.