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Préparation d’un substrat de culture pour le strophaire (Stropharia rugoso-annulata) par trempage de résidus ligno-cellulosiques agricoles Michèle Bonenfant-Magné, Christian Magné et Cécile Lemoine Résumé : Les potentialités enzymatiques du strophaire, basidiomycète cultivable et comestible, lui permettent de se dé- velopper aux dépens de divers résidus agricoles. Différents substrats ligno-cellulosiques (paille de blé, fanes de pois, rafles de maïs) et différentes méthodes de préparation sont comparés, dans le but de proposer un substrat de culture plus sélectif pour le strophaire. Le risque de contamination des substrats par des micro-organismes compétiteurs est gé- néralement proportionnel aux teneurs en carbone (et azote) facilement assimilables. Aussi, le trempage des substrats est utilisé pour diminuer sensiblement les taux de sucres solubles et d’acides aminés libres. Les fanes de pois testées pour la première fois en culture s’avèrent très prometteuses. Toutefois, étant très riches en éléments nutritifs solubles, leur trempage à haute température est nécessaire pour réduire le risque de contamination. Les rendements en strophaire ob- tenus (220 g/kg) sont alors nettement supérieurs à ceux obtenus sur le substrat jusqu’alors utilisé (paille de blé) et beaucoup plus réguliers. Un substrat à base de rafles de maïs est très sujet aux contaminations, et les rendements obte- nus y sont relativement modérés. Mots clés : champignon, strophaire, substrat, résidu ligno-cellulosique, rendement, contamination fongique. Abstract: Because of the enzymatic make-up of Stropharia, a cultivated and edible mushroom, it is capable of using agricultural wastes as substrates for growth. Different substrates and methods of preparation are compared in order to improve the resistance of the mushroom to fungal contamination by reducing soluble carbon and nitrogen content. The substrates (wheat straw, corn stalk, or wastes from pea plants) were soaked at various temperatures and durations in or- der to eliminate soluble nutrients. High temperatures are more efficient for a rapid depletion of free nitrogen com- pounds. The best substrate used for the first time in mushroom cultivation was the agricultural waste from Pisum. Because of its naturally high content of soluble nutrients, this substrate needs to be soaked in hot water to reduce con- taminations. Yields of Stropharia (220 g/kg) are higher and more regular than those obtained on conventional substrate (straw). On corn stalk, a high contamination rate was found, as well as relatively poor yields. Key words: mushroom, Stropharia, substrate, waste, yield, fungal contamination. Bonenfant-Magné et al. 180 Introduction La domestication du strophaire (Stropharia rugoso- annulata Farl. ex Murrill) a été proposée pour la première fois par Puschel (1969) en Allemagne. Sa culture a alors été menée de façon extensive, c’est-à-dire en plein air, dans dif- férents pays d’Europe de l’Est. Ce type de culture est très dépendant des saisons et des conditions extérieures. Ceci se traduit généralement par une grande irrégularité de produc- tion et de rendement. De plus, la mauvaise connaissance des facteurs et conditions de fructification du strophaire sont à l’origine de l’abandon progressif de sa culture. Pourtant, le strophaire, tout comme le pleurote, fait partie des champignons utilisés comme agent biologique de déli- gnification, en vue notamment d’augmenter la digestibilité des pailles de céréales destinées à l’alimentation animale (Zadrazil 1993) ou comme bioagent dans la fabrication de la pâte à papier (Katagiri et al. 1995). Ces champignons, quali- fiés de « white rot fungi » (Highley et al. 1994), possèdent trois systèmes enzymatiques principaux : cellulases, polysac- charidases autres que cellulases, et ligninases (Buswell et al. 1993). Les potentialités enzymatiques de tels basidiomycètes pour la dégradation de substrats bruts sont donc un atout pour le développement de leur culture. Parmi ces champi- gnons, le pleurote (toutes espèces confondues) est le plus commercialisé, avec une production mondiale de 800 000 tonnes en 1990 (Chang et Miles 1991). Puis vient le Shiitake (Lentinus edodes) dont la culture a connu un essor depuis 40 ans, sa production passant de 10 000 tonnes en 1950 (Royse et al. 1985) à 526 000 tonnes en 1991 (Chang et Miles 1991). Le strophaire présente lui aussi l’avantage de pouvoir se développer aux dépens de divers résidus agricoles, permet- tant ainsi leur valorisation. Dans ce cadre, les premiers es- sais de culture en salle ont été réalisés dans les années 1980 en Allemagne (Lelley 1980) et en Belgique (Carette 1986; Poppe et Sedeyn 1987; Bonenfant 1989). Nous avons pour- suivi ces travaux en France, en réponse à l’attente de pro- ducteurs de la région Bretagne (Bonenfant 1993). Notre objectif est ainsi d’apporter les éléments nécessaires à l’édi- fication d’un schéma de culture en salle pour le strophaire en Can. J. Bot. 78: 175–180 (2000) © 2000 CNRC Canada 175 Reçu le 19 mai 1999. M. Bonenfant-Magné et C. Lemoine. Laboratoire de botanique appliquée, Université de Rennes I, Campus de Beaulieu, 35042 Rennes CEDEX, France. C. Magné. 1 Laboratoire de biologie et physiologie végétales, Université de Reims Champagne-Ardenne, UFR Sciences, B. P. 1039, 51687 Reims CEDEX 2, France. 1 Auteur correspondant. mél. : [email protected]

Préparation d'un substrat de culture pour le strophaire ( Stropharia rugoso-annulata ) par trempage de résidus ligno-cellulosiques agricoles

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Préparation d’un substrat de culture pour lestrophaire (Stropharia rugoso-annulata) partrempage de résidus ligno-cellulosiques agricoles

Michèle Bonenfant-Magné, Christian Magné et Cécile Lemoine

Résumé: Les potentialités enzymatiques du strophaire, basidiomycète cultivable et comestible, lui permettent de se dé-velopper aux dépens de divers résidus agricoles. Différents substrats ligno-cellulosiques (paille de blé, fanes de pois,rafles de maïs) et différentes méthodes de préparation sont comparés, dans le but de proposer un substrat de cultureplus sélectif pour le strophaire. Le risque de contamination des substrats par des micro-organismes compétiteurs est gé-néralement proportionnel aux teneurs en carbone (et azote) facilement assimilables. Aussi, le trempage des substrats estutilisé pour diminuer sensiblement les taux de sucres solubles et d’acides aminés libres. Les fanes de pois testées pourla première fois en culture s’avèrent très prometteuses. Toutefois, étant très riches en éléments nutritifs solubles, leurtrempage à haute température est nécessaire pour réduire le risque de contamination. Les rendements en strophaire ob-tenus (220 g/kg) sont alors nettement supérieurs à ceux obtenus sur le substrat jusqu’alors utilisé (paille de blé) etbeaucoup plus réguliers. Un substrat à base de rafles de maïs est très sujet aux contaminations, et les rendements obte-nus y sont relativement modérés.

Mots clés: champignon, strophaire, substrat, résidu ligno-cellulosique, rendement, contamination fongique.

Abstract: Because of the enzymatic make-up ofStropharia, a cultivated and edible mushroom, it is capable of usingagricultural wastes as substrates for growth. Different substrates and methods of preparation are compared in order toimprove the resistance of the mushroom to fungal contamination by reducing soluble carbon and nitrogen content. Thesubstrates (wheat straw, corn stalk, or wastes from pea plants) were soaked at various temperatures and durations in or-der to eliminate soluble nutrients. High temperatures are more efficient for a rapid depletion of free nitrogen com-pounds. The best substrate used for the first time in mushroom cultivation was the agricultural waste fromPisum.Because of its naturally high content of soluble nutrients, this substrate needs to be soaked in hot water to reduce con-taminations. Yields ofStropharia (220 g/kg) are higher and more regular than those obtained on conventional substrate(straw). On corn stalk, a high contamination rate was found, as well as relatively poor yields.

Key words: mushroom,Stropharia, substrate, waste, yield, fungal contamination.

Bonenfant-Magné et al. 180Introduction

La domestication du strophaire (Stropharia rugoso-annulata Farl. ex Murrill) a été proposée pour la premièrefois par Puschel (1969) en Allemagne. Sa culture a alors étémenée de façon extensive, c’est-à-dire en plein air, dans dif-férents pays d’Europe de l’Est. Ce type de culture est trèsdépendant des saisons et des conditions extérieures. Ceci setraduit généralement par une grande irrégularité de produc-tion et de rendement. De plus, la mauvaise connaissance desfacteurs et conditions de fructification du strophaire sont àl’origine de l’abandon progressif de sa culture.

Pourtant, le strophaire, tout comme le pleurote, fait partiedes champignons utilisés comme agent biologique de déli-gnification, en vue notamment d’augmenter la digestibilitédes pailles de céréales destinées à l’alimentation animale

(Zadrazil 1993) ou comme bioagent dans la fabrication de lapâte à papier (Katagiri et al. 1995). Ces champignons, quali-fiés de « white rot fungi » (Highley et al. 1994), possèdenttrois systèmes enzymatiques principaux : cellulases, polysac-charidases autres que cellulases, et ligninases (Buswell et al.1993). Les potentialités enzymatiques de tels basidiomycètespour la dégradation de substrats bruts sont donc un atoutpour le développement de leur culture. Parmi ces champi-gnons, le pleurote (toutes espèces confondues) est le pluscommercialisé, avec une production mondiale de 800 000tonnes en 1990 (Chang et Miles 1991). Puis vient le Shiitake(Lentinus edodes) dont la culture a connu un essor depuis 40ans, sa production passant de 10 000 tonnes en 1950 (Royseet al. 1985) à 526 000 tonnes en 1991 (Chang et Miles1991).

Le strophaire présente lui aussi l’avantage de pouvoir sedévelopper aux dépens de divers résidus agricoles, permet-tant ainsi leur valorisation. Dans ce cadre, les premiers es-sais de culture en salle ont été réalisés dans les années 1980en Allemagne (Lelley 1980) et en Belgique (Carette 1986;Poppe et Sedeyn 1987; Bonenfant 1989). Nous avons pour-suivi ces travaux en France, en réponse à l’attente de pro-ducteurs de la région Bretagne (Bonenfant 1993). Notreobjectif est ainsi d’apporter les éléments nécessaires à l’édi-fication d’un schéma de culture en salle pour le strophaire en

Can. J. Bot.78: 175–180 (2000) © 2000 CNRC Canada

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Reçu le 19 mai 1999.

M. Bonenfant-Magné et C. Lemoine.Laboratoire debotanique appliquée, Université de Rennes I, Campus deBeaulieu, 35042 Rennes CEDEX, France.C. Magné.1 Laboratoire de biologie et physiologie végétales,Université de Reims Champagne-Ardenne, UFR Sciences, B.P. 1039, 51687 Reims CEDEX 2, France.

1Auteur correspondant. mél. : [email protected]

J:\cjb\cjb78\cjb-02\B99-175.vpThursday, March 30, 2000 8:49:24 AM

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Page 2: Préparation d'un substrat de culture pour le strophaire (               Stropharia rugoso-annulata               ) par trempage de résidus ligno-cellulosiques agricoles

tenant compte du choix des matériaux de base utilisés, destechniques de préparation du substrat et de la faisabilité àplus grande échelle.

En Bretagne, les principales plantes cultivées sont les cé-réales, le maïs (Zea maysL.) et le pois protéagineux (PisumsativumL.). Ces cultures conduisent à la production de gran-des quantités de résidus lignocellulosiques tels que la paillede blé (Triticum aestivumL.), les rafles de maïs et les fanesde pois. Ces dernières sont jusqu’à présent peu valorisées,y compris dans l’alimentation animale. Il nous a donc sem-blé pertinent d’évaluer l’utilisation potentielle de ces résidus(paille de céréales hachée, rafles de maïs concassées et fanesde pois) pour la culture du strophaire. Ces résidus agricolespourraient ainsi être valorisés pour la culture du champignonà la place de la paille de blé, substrat de base généralementutilisé (Puschel 1969; Balaz et Kovacsne 1985).

La base de la sélectivité du substrat est la différence desbesoins nutritionnels entre les moisissures contaminantes(principalementTrichodermasp.) et le champignon cultivé(Badham 1991). En particulier, le développement de la mi-croflore concurrente dépend de la quantité de sources de car-bone (glucides solubles) et d’azote (acides aminés libres)facilement assimilables (Stölzer et Grabbe 1991).

Les principaux objectifs de cette étude sont donc de pro-poser de nouveaux substrats pour la production du strophaireet pour permettre de valoriser des résidus de productionsagricoles. Pour chacun de ces substrats, nous avons testé desméthodes simples de préparation permettant de réduire leursteneurs en éléments nutritifs, et donc de limiter les risquesde contamination.

Matériel et méthodes

SubstratsPour notre étude, trois types de substrats ont été comparés : (i) lapaille de blé (Triticum aestivum), utilisée sous forme hachée enmorceaux de 2 à 5 cm de longueur. Nous avons testé deux types depaille, l’une âgée (stockée depuis 3 ans), l’autre fraîche (récoltée4 mois auparavant); (ii ) les fanes de pois (Pisum sativum) utiliséessous forme hachées. Ce matériel sec, hétérogène dans sa composi-tion, correspond aux restes de l’appareil végétatif aérien du poisfourrager après récolte des graines; (iii ) les rafles de maïs (Zeamays) concassées. Les rafles (axes des épis) sèches sont hachées enfragments de taille inférieure à 2 cm.

Trempage des substratsTrois températures de trempage ont été testées (20, 50 et 65°C),ainsi que différentes durées (2 à 24 h). En vue du dosage des élé-ments solubles dans les différents substrats, des échantillons ontété prélevés après trempage puis drainés, séchés à l’étuve à 70°Cdurant 48 h et broyés en fines particules (taille < 0,5 mm).

Inoculation du substrat et fructification du strophaireAprès trempage, le substrat drainé a été réparti en barquettes conte-nant chacune un sac en plastique perforé d’environ 2 L. Pourchaque essai, six barquettes (= six répétitions) ont été réalisées. Lesubstrat a ensuite été inoculé (« lardé ») à l’aide de mycélium etincubé à l’obscurité pendant 3 semaines à température ambiante(Bonenfant-Magné et al. 1997a). La souche de strophaire utiliséeétait la souche WH (Bonenfant-Magné et al. 1997b) qui produitdes carpophores de couleur brune, recouverts de mèches blanches àun stade jeune (fig. 1). Lorsque le substrat était totalement envahipar le mycélium, les essais ont été recouverts d’une couche de terre(« gobetés ») et transférés en salle de fructification pour une durée

de 12 semaines (Bonenfant-Magné et al. 1997a). Pour l’étude dutaux de contamination des substrats, un très grand nombre de répé-titions (70 à 100 selon les substrats) a été réalisé.

Extraction des composés solublesLes composés solubles résiduels dans les différents types de subs-trat après trempage ont été extraits à partir de 200 mg de matérielsec en présence de 3 mL d’eau distillée. Les tubes contenant cemélange ont été surmontés de réfrigérants puis ont été portés aubain-marie bouillant pendant 10 min. Après refroidissement puiscentrifugation à 3000 ×g pendant 10 min, le surnageant contenantles solutés a été récupéré et a constitué l’extrait brut à analyser.

Dosage des sucres solublesLe dosage des sucres solubles totaux (S.S.T.) extraits a été réaliséselon la méthode colorimétrique à l’anthrone en milieu sulfurique(Yemm et Willis 1954). La densité optique du chromophore bleuformé a été mesurée à 625 nm. Le produit de référence utilisé étaitle D-glucose (2 mM).

Dosage des acides aminés libresLe dosage des acides aminés libres totaux (A.A.L.T.) présents dansles extraits des différents types de substrat a été réalisé selon laméthode colorimétrique à la ninhydrine décrite par Yemm et Coc-king (1955), améliorée récemment par Magné et Larher (1992). Leproduit de référence utilisé pour la gamme étalon était laL-leucine(1 mM).

Dosage de l’activité des micro-organismesL’activité des micro-organismes présents au niveau du substrat aété évaluée par le taux d’hydrolyse du diacétate de fluorescéine(D.A.F.). Ce composé est rapidement hydrolysé par les micro-organismes actifs, libérant la fluorescéine facilement mesurable auspectrophotomètre (Schnürer et Rosswall 1982). À 2 g de substratfrais prélevés au cours du trempage on a ajouté 10 mL de réactif(D.A.F. à 10µg/mL dans du tampon phosphate stérile, pH 7,6).Après 1 h à30°C, la réaction d’hydrolyse a été stoppée par l’addi-tion de 10 mL d’acétone. La densité optique du milieu filtré, decouleur jaune orangé, est mesurée à 490 nm.

Résultats

Effet du trempage sur la teneur en élémentshydrosolubles de la paille de blé

Effet de la durée de trempageL’évolution de la teneur en sucres solubles totaux et en

acides aminés libres de la paille stockée pendant 3 ans a étésuivie au cours du trempage à température ambiante (18°C).Cette teneur en éléments hydrosolubles diminue en fonctiondu temps (fig. 2), la diminution étant plus rapide pour les su-cres que pour les acides aminés. Une perte de 50% pour lessucres solubles est ainsi enregistrée après seulement 2 h detrempage, après quoi la diminution devient plus lente. Au to-tal, 70% des sucres solubles initiaux et 50% des acides ami-nés libres ont été extraits de la paille après 24 h.

Effet de la températureL’augmentation de la température de trempage se traduit

par une extraction plus importante des solutés organiques dela paille (fig. 3). Une élévation de la température de l’eau à50°C permet d’extraire en 2 h la même quantité de sucressolubles qu’un trempage de 17 h à température ambiante,soit près de 60% des sucres solubles initiaux.

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L’élévation de la température de trempage a eu un effetbeaucoup plus important encore sur la teneur en acides ami-nés libres des pailles. La perte observée après 2 h detrem-page atteint 70% à forte température (65°C), contre 11%seulement à température ambiante.

Pour de faibles durées de trempage, le pH (vérifié au pHmètre) du milieu n’a pas été affecté par l’élévation de latempérature. Toutefois, si l’on poursuit le trempage pendant24 h, le milieu se trouve nettement acidifié à haute tempéra-ture (valeurs non présentées).

Effet de l’âge de la pailleLa teneur en sucres solubles avant trempage est inférieure

chez des pailles jeunes de 4 mois (3,6% de la matière sèche,MS) par rapport à celle des pailles de longue conservation(5% MS). Toutefois, lors du trempage de ces pailles jeunes,la concentration des sucres solubles diminue lentement (ré-sultats non présentés) et devient vite comparable à celle (2%MS) obtenue précédemment pour les pailles de 3 ans.

Pour ce qui concerne les acides aminés libres, ceux-cisont très facilement libérés lors du trempage des pailles jeu-nes (75% du pool initial est extrait en 24 h). Ceci conduit àdes teneurs deux fois plus faibles que celles obtenues pourles pailles âgées après 24 h de trempage à température am-biante (2% MS contre 4% MS, respectivement).

En augmentant la température de l’eau de trempage, nousn’avons obtenu la même évolution de la teneur en élémentssolubles que pour les pailles de 3 ans, soit une perte de 37à 56%. De plus, l’augmentation de la température lors dutrempage conduit à une diminution de l’activité des micro-organismes, comme le montre l’évolution du taux d’hydro-lyse du DAF (tableau 1). Cependant, ce taux n’est pas signi-ficativement différent selon que le trempage soit réalisé à50 ou 65°C.

Effets du trempage sur la teneur en élémentshydrosolubles des fanes de pois

Les fanes de pois présentent 2,5 fois plus de sucres hydro-solubles que la paille de blé de même âge (4 mois), soit des

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Fig. 2. Évolution de la teneur en éléments solubles d’une paillede 3 ans au cours du trempage à température ambiante(u, sucres solubles taux, SST;s, acides aminés libres totaux,AALT). Chaque valeur est la moyenne des résultats obtenus sursix répétitions (voir Matériel et méthodes).

Fig. 3. Effet de la température de trempage (durée 2 h) sur lateneur en éléments solubles d’une paille de 3 ans (u, sucres sol-ubles totaux, SST;s, acides aminés libres totaux, AALT). Avantle trempage, les teneurs en SST et en AALT sont respectivementde 50 et de 6,9 mg/g MS. Chaque valeur est la moyenne desrésultats obtenus sur six répétitions (voir Matériel et méthodes).

Fig. 1. Développement des carpophores de la souche WH deStropharia rugoso-annulata. Échelle = 1 cm.

Après trempage (2 h)

Avant trempage 20°C 50°C 65°C

180,8±15,1 109,8±12,7 85,4±4,0 78,7±6,8

Nota : Les résultats sont la moyenne ± écart type de six répétitions.

Tableau 1. Effet de la température de trempage d’une paille de4 mois sur le taux d’activité des microorganismes (mg DAFhydrolysé/g MS).

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teneurs de 9,3% de la matière sèche contre 3,6% pour lapaille. Cependant, les deux résidus agricoles renferment sen-siblement la même proportion de composés azotés solubles.

Le trempage des fanes de pois conduit à une diminutionimportante de la teneur en sucres solubles. Cependant, latempérature de trempage influence peu cette diminution(fig. 4a), et environ 80% des sucres initiaux sont extraits parun trempage d’au moins 8 h. Contrairement aux sucres solu-bles, les acides aminés libres restent très importants dans lesfanes de pois au cours du trempage à température ambiante(fig. 4b). L’augmentation de la température s’avère dans cecas très efficace, puisque 90% des acides aminés libres sontextraits en une douzaine d’heures à 50 ou à 65°C, contre25% seulement à température ambiante.

Le taux initial d’activité des micro-organismes au niveaudes fanes de pois a été inférieur à celui observé précédem-ment dans la paille de blé. Un trempage de 2 h permet deréduire par trois ce taux, et ceci indépendamment de la tem-pérature (tableau 2).

Effet du trempage sur la teneur en élémentshydrosolubles des rafles de maïs concassées

Compte tenu de la forte déshydratation des rafles de maïs,la préparation de ce substrat en vue de son utilisation dansla culture du strophaire a nécessité un trempage de longuedurée. Des durées de 17 et 24 h à température ambiante ontété comparées afin d’obtenir une bonne réhydratation du ma-tériel pour qu’il soit plus facilement exploitable par le cham-pignon. Ces traitements ont également pour but d’éliminerune partie des éléments hydrosolubles facilement assimila-bles par les micro-organismes compétiteurs.

Les rafles de maïs présentent une teneur en sucres hydro-solubles comparable aux pailles de blé testées. Le trempageà température ambiante permet de réduire significativementla teneur en sucres hydrosolubles : un tiers de ces composéssont libérés après 17 h, et deux tiers après 24 h (tableau 3).En revanche, les rafles de maïs sont caractérisées par unetrès faible teneur en acides aminés libres, très inférieure àcelle des autres substrats étudiés. Les trempages de longuedurée permettent d’éliminer une faible part seulement de cesacides aminés libres; cependant, les teneurs restent encore

inférieures à celles obtenues pour la paille de blé et pour lesfanes de pois après un même traitement.

Effet du trempage sur le taux de contamination desessais et le rendement de la production

Les cultures menées sur un substrat constitué de pailleâgée ont été caractérisées par un taux de contamination trèsélevé (tableau 4). Lorsque ce substrat a subi un trempagelong à température ambiante, 80% des barquettes (ceci pour80 répétitions réalisées dans ces conditions) ont été contami-nées et ont donc été éliminées. De plus, le rendement moyenobtenu sur les barquettes restantes est très faible (77 g dechampignon/kg de substrat). La deuxième méthode de pré-paration (trempage court à haute température) conduit elleaussi à un grand pourcentage de contamination (75%, pourun total de 100 répétitions réalisées dans ces conditions).Cependant, ce mode de préparation a permis d’obtenir unrendement plus important (environ 120 à 150 g/kg). La pré-paration à partir de la paille de blé jeune (4 mois) conduit àun taux de contamination du substrat relativement faible :18% (sur 73 répétitions mises en place). Toutefois, les ren-

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Fig. 4. Effet de la température sur la teneur en éléments solubles des fanes de pois au cours du trempage (u, 20°C; s, 50°C; n,65°C) : (a) sucres solubles totaux, SST; (b) acides aminés libres totaux, AALT. Chaque valeur est la moyenne des résultats obtenus sursix répétitions (voir Matériel et méthodes).

Après trempage (2 h)

Avant trempage 20°C 50°C 65°C

151,4±9,7 56,5±3,4 53,0±2,4 47,5±4,2

Nota : Les résultats sont la moyenne ± écart type de six répétitions.

Tableau 2. Effet de la température de trempage des fanes depois sur le taux d’activité des microorganismes (mg DAFhydrolysé/g MS).

Après trempage

Rafles brutes 17 h 24 h

SST 40,1±1,2 27,1±0,1 15,9±0,1AALT 1,6±0,1 1,3±0,1 0,9±0,1

Nota : Les résultats sont la moyenne ± écart type de six répétitions.

Tableau 3. Effet du trempage des rafles de maïs à températureambiante sur leur teneur en éléments solubles (mg/g MS).

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dements obtenus étaient modérés et très variables (de 25 à160 g/kg selon les essais).

Pour les fanes de pois, le trempage à température élevée apermis de limiter très sensiblement la microflore associée.Ainsi, aucune contamination n’est apparue sur les répétitionsmises en place pour tester ce substrat. De plus les rende-ments obtenus (220 g/kg) étaient très réguliers et nettementsupérieurs à ceux obtenus sur paille de céréale.

Après trempage, les rafles de maïs ne s’avèrent pas plusintéressantes pour la culture du strophaire que la paille deblé utilisée jusqu’ici. En effet, les rendements obtenus surce nouveau substrat étaient très moyens (150 g/kg) et carac-térisés par la production d’un nombre très faible de groscarpophores. De plus, ce substrat est sujet rapidement auxcontaminations.

Discussion

La contamination des essais de culture d’un champignonpar des espèces concurrentes est favorisée lorsque la prépa-ration du substrat et l’incubation ont lieu sur un site de pro-duction, qui constitue sans doute un environnement à plushaut risque qu’un lieu exempt de culture. Un certain nombred’améliorations sont donc nécessaires pour la préparation etla conduite de la culture en vue d’une réalisation industrielleà grande échelle. Dans ce cadre, le mode de préparationdu substrat lors de la mise en place des cultures est trèsimportant, car il conditionne la fructification et le taux decontamination.

Pour les décomposeurs primaires, c’est-à-dire les champi-gnons capables d’utiliser un substrat brut non fermenté, lacompétition avec les différentes moisissures contaminantes(dontTrichoderma hamatum) doit être à l’avantage du cham-pignon cultivé. Or, la vulnérabilité du substrat vis-à-vis d’or-ganismes compétiteurs provient essentiellement de sarichesse en éléments solubles (Badham 1991; Stölzer etGrabbe 1991). Il est donc important d’extraire une partie deces éléments hydrosolubles avant la mise en culture afin dedéfavoriser le développement des moisissures au profit duchampignon cultivé. Ce dernier utilisera, durant la phased’envahissement du substrat, le « pool » restant d’élémentsfacilement assimilables, puis son équipement enzymatiquelui permettra de disposer ultérieurement des molécules is-sues de la dégradation de la lignine (Zadrazil 1977; Buswellet al. 1993; Highley et al. 1994).

Une complète stérilisation du substrat et une culture enconditions stériles n’est pas envisageable industriellement.Nous avons testé différents types de trempage du substratdans l’objectif d’adapter facilement la méthode la plus effi-cace à la production à grande échelle.

Au cours de nos essais de culture, trois substrats (paille deblé, fanes de pois et rafles de maïs) ont été testés. La paille

de 3 ans est préparée selon deux protocoles : un trempagelong (17 h) à température ambiante ou un trempage court(2 h) à haute température. Les deux types de traitement ré-duisent les taux de sucres solubles dans les pailles de 60%.Cependant, le traitement court à haute température s’avèreplus efficace pour débarrasser la paille de ses acides aminéslibres (70% sont libérés à 65°C contre 35% à 20°C), condui-sant à une amélioration du rendement en champignons pro-duits. Pour autant, le traitement thermique n’a pas permis delimiter les risques de contamination à un taux acceptable. Lapaille de 4 mois, moins riche en sucres solubles, libère plusrapidement ses composés azotés hydrosolubles lors du trem-page. Ceci conduit à un taux de contamination beaucoupplus faible sur cette jeune paille, ainsi qu’un meilleur rende-ment. L’allongement du temps de conservation des pailless’avère donc défavorable à leur utilisation comme substratde culture pour le strophaire.

Les différentes températures de trempage testées montrentglobalement l’intérêt du traitement thermique du substrat.Ces résultats confirment les traitements du substrat proposéspour la culture du pleurote, décomposeur primaire le pluslargement cultivé dans le monde. Ainsi, Staneck (1984) pré-conise un traitement thermique du substrat (paille) conduitcomme une fermentation aérobie contrôlée à 50°C pendant3 à 4 jours. Cette fermentation aérobie favoriserait la sé-lectivité du substrat par un développement important d’unemicroflore bactérienne thermophile. Cette microflore auraitpour intérêt de consommer des glucides facilement assimi-lables et de produire des antibiotiques (Gyurko 1978). D’au-tres auteurs préconisent une pasteurisation à 65°C pendant12 h (Stölzer et Grabbe 1991) ou une pasteurisation aérobiepar injection de vapeur à 75°C pendant 48 h (Laborde 1987).Il semble que dans le cas du strophaire, un trempage court à50°C suffit à l’obtention d’un rendement acceptable.

L’utilisation de fanes de pois, matériel testé pour la pre-mière fois dans les cultures de champignons, a été envi-sagée. Pour ce substrat, un trempage court à températureélevée s’avère moyennement efficace pour l’élimination dessucres solubles totaux et des acides aminés libres. Cepen-dant, il permet une forte réduction de la microflore associée,d’où la faible contamination des essais. De plus, les rende-ments obtenus (220 g/kg) y sont très réguliers et nettementsupérieurs à ceux obtenus sur paille (25 à 160 g/kg). Cesubstrat s’avère donc très prometteur pour la culture du stro-phaire. Des essais sont en cours afin de préciser s’il est pré-férable de l’utiliser seul ou en supplément avec un substratplus classique (par exemple, une paille de céréale).

Les rafles de maïs présentent l’avantage de constituer unsubstrat dont la teneur en acides aminés libres est très faiblepar rapport aux autres substrats testés. Cependant ce subs-trat, utilisé seul, ne s’est pas avéré très prometteur pour laculture du strophaire : les rendements obtenus y sont moyens

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Paille âgée Paille jeune Fane de pois Rafle de maïs

17 h, 20°C 2 h, 65°C 2 h, 65°C 2 h, 65°C 17 h, 20°C

Rendement (g/kg) 77 135 25–160 220 150Contamination (%) 80 75 18 0 75

Nota : Les résultats sont la moyenne de plusieurs répétitions (voir Matériel et méthodes).

Tableau 4. Rendement en carpophores de strophaire récoltés (g/kg substrat) et taux de contami-nation (%) des essais selon le substrat et le mode de trempage utilisés.

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Page 6: Préparation d'un substrat de culture pour le strophaire (               Stropharia rugoso-annulata               ) par trempage de résidus ligno-cellulosiques agricoles

(150 g/kg) et ce substrat est sujet rapidement aux contamina-tions. Des essais préliminaires réalisés dans le but d’opti-miser la production de carpophores de strophaire ont montréque l’utilisation des rafles de maïs en complément d’unautre substrat (paille de céréale par exemple) pourrait s’avé-rer économiquement très intéressante (Bonenfant-Magné etal. 1997a). Des travaux sont en cours afin de confirmer et depréciser cette observation.

À l’issue de cette étude, les bases d’un schéma de culturedu strophaire ainsi que la diversification des substrats utilisa-bles sont précisées. Ceci devrait permettre de développer laculture industrielle de ce basidiomycète, et ainsi de proposeraux consommateurs un nouveau type de champignon comes-tible. Par ailleurs, la culture du strophaire sur des substratsissus de résidus lignocellulosiques agricoles courants telsque le pois ou le maïs (seuls ou en association avec les pail-les de céréales) permettra de valoriser ces résidus tout en en-visageant une production rentable économiquement.

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