Research Article

Bioconversion of agricultural lignocellulosic residues into branched-chain fatty acids using Streptomyces lividans

¹ CNRS UMR 8621, Institut de Génétique Moléculaire, 91405 Orsay, France
² Université Paris Sud, UMR 8621, Institut de Génétique Moléculaire, 91405 Orsay, France
³ INRA, UMR 1318, Institut Jean-Pierre Bourgin, Saclay Plant Sciences, 78026, Versailles Cedex, France
⁴ AgroParisTech, UMR 1318, Institut Jean-Pierre Bourgin, Saclay Plant Sciences, 78026, Versailles Cedex, France

^* Correspondence: marine.froissard@versailles.inra.fr

Received: 3 July 2015
Accepted: 7 September 2015

Abstract

Two lignocellulosic agricultural residues, sunflower stalks and rape straw, were investigated as potential low-cost, non-food substrates for the production of triacylglycerols by the oleaginous, lignocellulolytic bacteria Streptomyces lividans. Chemical analysis of each type of residue revealed similar cell wall compositions in the polysaccharides and lignins of the two feedstocks, with high lignin β-O-4 bond content compared to other angiosperms’ lignin. Growing tests of Streptomyces lividans TK 24 were performed before and after sequential water and ethanol extraction by assessing bacterial fatty acid accumulation. All extracted and non-extracted samples were found to be substrates of the bacteria with fatty acid production ranging between 19% and 44% of the production obtained with arabinose as a reference substrate. The maximum conversion rate was obtained with the less lignified, non-extracted sample. This study suggests that lignocellulosic residues from oleaginous crops could be advantageously valorized by microbial bioconversion processes for the production of lipids of interest.

Résumé

Deux types de résidus issus de l’agriculture, des tiges de tournesol et des pailles de colza, ont été étudiés afin d’évaluer leur potentiel comme substrat non alimentaire et à faible coût pour la production de triacylglycérol par Streptomyces lividans, une bactérie oléagineuse et lignocellulolytique. Une analyse chimique de chaque résidu a montré une composition des parois en polysaccharides et lignines identique avec un fort taux de liaison β-O-4, contrairement aux lignines des autres angiospermes. Des tests de croissance de la souche TK24 de Streptomyces lividans ont été effectués sur les résidus avant et après extraction séquentielle à l’eau et à l’éthanol. La croissance a été évaluée en mesurant l’accumulation des acides gras bactériens. Tous les résidus se sont révélés être des substrats pour la bactérie, avec une production allant de 19% à 44% de la production de référence obtenue sur arabinose. Le maximum de conversion a été obtenu sur le résidu le moins lignifié et non extrait. Cette étude suggère que les résidus lignocellulosiques des plantes oléagineuses de grande culture peuvent être valorisés de manière avantageuse en lipides d’intérêt par des procédés de bioconversion microbiologique.