Matériaux thermostatiques à base de gluten de blé : influence de l'environnement physico-chimique sur la réactivité du gluten et les propriétés fonctionnelles des matériaux

par Marion Pommet

Thèse de doctorat en Sciences des aliments

Sous la direction de Stéphane Guilbert.

Soutenue en 2004

à Montpellier, ENSA .


  • Résumé

    Le gluten de blé est une ressource protéique renouvelable et abondante pouvant être utilisée pour la fabrication de matériaux thermoplastiques biodégradables. L'objectif de cette thèse était de voir dans quelle mesure les paramètres de l'environnement physico-chimique du gluten (température, cisaillement, plastifiant, agent de charge, agent réducteur de ponts disulfure et protéase) permettent de modifier sa réactivité et les propriétés fonctionnelles des matériaux. L'influence du temps et de la température d'un traitement thermomécanique sur le degré de réticulation et de dégradation des protéines de gluten a été bien caractérisée et reliée à l'évolution rhéologique de tan ô, dans le domaine linéaire. Une diminution de la taille moyenne des protéines par rupture des liaisons covalentes (disulfure ou peptidique) entraîne un ralentissement de la cinétique de réticulation. Dans le cas de la protéolyse, il contribue également à diminuer le potentiel de réactivité par formation d'espèces non réactives. La réticulation du réseau de gluten par liaisons covalentes sous l'action d'un traitement thermomécanique est enfin en grande partie inhibée en conditions acides. L'étude de différentes natures de plastifiants a montré que leur effet plastifiant était essentiellement relié à la formation de liaisons hydrogènes et nous a permis de les classer en trois familles selon leur potentiel d'interaction avec le gluten. La vitesse de plastification du gluten semble conditionnée par l'efficacité de son mouillage par le plastifiant, facilité en conditions hydratées. Un mécanisme de plastification du gluten a pu être proposé. Les propriétés mécaniques des matériaux à base de gluten varient fortement avec l'état thermoplastique des protéines. L'augmentation du degré de réticulation du réseau de gluten permet d'augmenter les résistances mécanique et à l'eau des matériaux. La résistance à l'eau est également accrue par plastification dans un environnement hydrophobe. Enfin, un comportement collant a pu être caractérisé pour certains matériaux, pouvant donner lieu à des applications dans le domaine des auto-adhésifs

  • Titre traduit

    Wheat gluten-based thermoplastic materials: influence of physico-chemical environment on gluten reactivity and materials functional properties


  • Résumé

    Wheat gluten is a renewable and abundant protein resource that can be used to make biodegradable thermoplastic materials. The aim of this thesis was to investigate in which extent parameters of gluten physico-chemical environment (temperature, shear, plasticizer, filler, disulfure bonds reducing agent, protease) could modify gluten reactivity and materials functional properties. Influence of the time and temperature of a thermo mechanical treatment on gluten proteins aggregation and degradation degree was characterized and related to the rheological evolution of tan ô, in the linear domain. A decrease in protein mean molecular size by breaking of covalent bonds (disulfure or peptidic) leads to a slowing down of gluten aggregation kinetic. In the case of proteolysis, it also contributes to decrease the reactivity potential by creation of non-reactive species. Finally, gluten network cross linking by covalent bonds induced by a thermo mechanical treatment is mostly inhibited in an acidic environment. Study of plasticizers of different natures showed that their plasticizing effect is mainly related to the formation of hydrogen bonds and enabled us to classify them in three groups according to their potential of interactions with gluten. Gluten plasticization speed rate seems to be governed by the efficiency of gluten wetting by the plasticizer. This wetting is improved in hydrated conditions. A gluten plasticization mechanism was proposed. Mechanical properties of gluten-based materials greatly change with the thermoplastic state of proteins. Increase in cross linking degree of gluten network enables to improve mechanical and water resistance of materials. Using a hydrophobic plasticizer also increases water resistance. Finally, an adhesive behaviour was characterized for some materials for which an application as pressure sensitive adhesives could be possible.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (173 p.)
  • Annexes : Bibliogr. 160 réf.

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