Étude de gels d'arabinoxylanes de blé : relations structure, propriétés rhéologiques et libération contrôlée de protéines

par Elizabeth Carvajal-Millan

Thèse de doctorat en Science des aliments

Sous la direction de Stéphane Guilbert.


  • Résumé

    Les arabinoxylanes (AX) de blé forment des hydrogels chimiques par réticulation enzymatique de l'acide férulique qu'ils portent. La formation et la stabilité des gels ont été suivies par rhéologie et quantification des liaisons covalentes formées (dimères d'acide férulique, di-AF). La présence dans les gels formés d'un trimère d'acide férulique (tri-AF) (4-0-8', 5'-5") a été mise en évidence. Les caractéristiques structurales des gels (masse molaire de la chaîne du polymère entre deux points de réticulation adjacents, densité de réticulation, taille de pore) ont été déterminées à partir de tests de gonflement à l'équilibre. L'importance relative des liaisons covalentes (type di-AF) et liaisons faibles (type interactions hydrogène, enchevêtrements) dans la structuration des gels d'AX a été étudiée à l'aide de trois approches : a) diminution du contenu en liaisons covalentes des gels (gélification d' AX partiellement déferuloylés, concentration en AX du gel constante); b) modification du contenu du gel en liaisons covalentes et faibles (gels à différentes concentrations en AX, AX à taux de -. Féruloylation constant) et c) diminution des liaisons faibles dans les gels par emprisonnement de quantités croissantes de protéine sans modifier la teneur du gel en liaisons covalentes. Les résultats des 3 approches suggèrent une contribution simultanée de liaisons covalentes et. D'interactions physiques à la structure du gel d'AX. Les liaisons covalentes semblent toutefois jouer un rôle prépondérant. Ces liaisons covalentes ne sont pas uniquement représentées par les di-AF et tri-AF identifiés ; la participation d'autres structures impliquant également l'acide férulique (type oligomères d'acide férulique) semble très probable. La libération contrôlée de protéines dans de gels d'AX a été étudiée et reliée aux caractéristiques structurales du gel. Les protéines ont été chargées dans les gels soit par diffusion soit par gélification directe d'une solution protéine-AX. La seconde méthode permet le chargement de quantités de protéine plus élevées. La meilleure connaissance de cette relation structure-fonction permet de maîtriser la rétention des macromolécules. Les hydrogels d'AX constituent donc un nouveau système potentiel pour la libération contrôlée de macromolécules.

  • Titre traduit

    Study of wheat arabinoxylan gels : elations between structure, rheological properties and controlled release. of proteins


  • Résumé

    Feruloylated arabinoxylans (AX) extracted from wheat form chemical hydrogels by enzymatic cross-linking of ferulic acid. Gel formation and stability have been followed by rheology and quantification of dimers of ferulic acid (di-FA) as covalent cross-link structures. A trimer. Of ferulic acid (triFA) (4-0-8', 5'-5") newly identified was also taken into consideration. The structural characteristics of gels (molar weight of polymer chain between two adjacent cross-links, cross-link density, mesh size) weredetermined from equilibrium swelling measurements. The relative importance of covalent cross-links (like di-FA) and physical interactions (like hydrogen bonds, entanglements) on the gel structure has been studied by three approaches: a) decrease on the covalent cross-link content in the gels (gelation of partially deferuloylated AX at constant gel AX concentration; b) modification of the covalent cross-link and physical interactions content in the gel (gels at different AX concentrations, AX with the same ferulic acid content) and c) decrease of physical interactions in the gels by including increasing amounts of protein without modifying the gel covalent cross-link content. The results obtained by these 3 approaches suggest a simultaneous contribution of covalent cross-links and physical interactions to the AX gel structure. Covalent cross-links appeared however to play a preponderant role. These covalent cross-links were not only represented by the di-FA and tri-FA identified, the contribution of other ferulate structures (like oligomers of ferulic acid) being also possible. The controlled release of proteins from AX gels has been studied and related to the gel structural characteristics. The proteins have been loaded in AX gels either by diffusion or by gelation of protein-AX solutions. The second method allows the loading of higher amounts of proteins. A better knowledge of the gel structure-function relation would allow the control et macromolecules retention, making AX h dro els a new system for the controlled release of macromolecules.

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  • Détails : 1 vol. (109 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury

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