Quantification of fungal biomass growth during citric acid production by «Aspergillus niger» on expanded clay solid substrate

The growth of fungi on sugar rich wastes can be an economical way of producing citric acid. Nevertheless, conditions for the optimum production of citric acid still need to be established. Using Aspergillus niger, the objective of the present study was to measure the effect on citric acid accumulation and fungal biomass, of sugar and nitrogen supplementation namely as glucose and ammonium, respectively. An inert solid substrate (Hydroton® or HSS) made of expanded clay and wetted with a nutrient solution was used to grow A. niger ATCC12846 and measure its fungal biomass with fermentation time. Citric acid accumulation and fungal biomass were measured during 168 h of fermentation with glucose concentrations ranging 0 to 475 g (kg HSS)-1 and ammonium ranging from 2 to 16 g (kg HSS)-1. Fungal biomass growth was monitored by measuring the change of total volatile solids (TVS) less residual glucose and citric acid, and; organic nitrogen accumulation. Glucose and ammonium had a significant effect (P < 0.10) on both fungal biomass and citric acid accumulation. For citric acid, the highest concentration of 52 g and yield of 14% were obtained with 475 and 250 g glucose (kg HSS)-1 and 8 g of N (kg HSS)-1. Nevertheless, only the glucose concentration of 475 g (kg HSS)-1 resulted in citric acid accumulation continuing after reaching a peak in fungal biomass. This high glucose concentration could have yielded more citric acid by using a pH of 5.5 during spore germination and of 2.0 during fungal biomass growth. Because the C:N ratio of the fungal biomass was observed to vary with nitrogen supplementation, it is not recommended to use organic N to quantify fungal biomass.La fermentation de champignons sur des résidus riches en sucre pourrait être une façon économique de produire de l'acide citrique, à condition de bien maîtriser les paramètres de fermentation. La présente étude avait comme objectif d'évaluer l'effet de la charge de sucre, soit en glucose, et d'azote, soit en ammonium, sur la biomasse du champignon Aspergillus niger ATCC12846 et sur sa production d'acide citrique. De l'argile expansée (Hydrotron® ou HSS) fut utilisée comme substrat solide pour le champignon A. niger ATCC 12846. Le substrat fut humecté d'une solution offrant différents taux de glucose, de 0 à 475 g (kg HSS)-1 et d'azote sous forme d'ammonium, de 2 à 16 g (kg HSS)-1. La biomasse fongique fut obtenue en mesurant la masse volatile totale moins la masse résiduelle de glucose et la masse d'acide citrique, et; l'augmentation de la masse d'azote organique. Le taux de glucose et d'ammonium a eu un effet significatif sur la biomasse fongique et la production d'acide citrique pendant les 168 h de fermentation. Une concentration en glucose de 475 et 250 g (kg HSS)-1 maximisaient la concentration de 52 g (kg HSS)-1 et le rendement de 14% en acide citrique, respectivement, avec 8g d'azote (kg HSS)-1. Par contre, seulement la concentration en glucose de 475 g (kg HSS)-1 permettait d'accumuler de l'acide citrique après avoir atteint le plus de biomasse. Un rendement supérieur exigerait un meilleur contrôle du pH à 5.5 pendant le développement des spores et à 2.0 pendant la fermentation. Puisque le ratio C:N de la biomasse fluctuait avec la concentration d'azote dans la solution, il n'est pas recommandé d'utiliser l'azote organique pour suivre l'évolution de la biomasse