Biocatalyse sous irradiation micro-ondes

par Barbara Réjasse

Thèse de doctorat en Génie enzymatique. Bioconversions. Microbiologie

Sous la direction de Marie-Dominique Legoy.

Soutenue en 2005

à La Rochelle .

  • Titre traduit

    Biocatalysis under microwaves irradiation


  • Résumé

    Dans cette étude, nous avons utilisé l'irradiation micro-ondes comme source d'énergie pour réaliser différentes biosynthèses catalysées par des β-galactosidases ou la lipase B de Candida antarctica. L'influence de ce mode de chauffage alternatif sur l'activité et la stabilité enzymatiques est étudiée. Trois types de milieux réactionnels (aqueux fortement concentré en substrat, sans solvant et avec solvant organique) sont testés pour la mise en œuvre de biocatalyseurs sous irradiation micro-ondes. Dans chaque cas, le profil réactionnel obtenu est comparé à celui observé sous chauffage classique par convection, à la même température macroscopique. En milieux aqueux, nous avons étudié la biosynthèse de galacto-oligosaccharides à 40°C par transgalactosidation. La vitesse initiale de la réaction, son équilibre, ainsi que la réaction d'hydrolyse secondaire sont identiques sous irradiation micro-ondes et chauffage classique. En milieu organique, l'alcoolyse du butyrate d'éthyle par le butanol, catalysée par la lipase B de Candida antarctica, sous forme libre et immobilisée, est étudiée en système sans solvant et dans différents solvants de logP compris entre -0,15 et 3,29. En système sans solvant, de 40 à 100°C, le mode de chauffage n'a pas d'influence sur la vitesse initiale et l'équilibre de la réaction d'alcoolyse. Dans le système avec solvant, la vitesse initiale de la réaction augmente d'un facteur 1,8 sous irradiation micro-ondes, tandis que le même équilibre réactionnel est obtenu sous les deux modes de chauffage. Le facteur d'accélération de la réaction, sous irradiation, semble ne pas dépendre de la polarité du solvant utilisé. La stabilité de la lipase, en stockage dans le butanol ou le butyrate d'éthyle, est influencée par le mode de chauffage. Le processus d'inactivation enzymatique peut être ralenti ou accéléré dans le champ électromagnétique, en fonction de la température d'incubation.


  • Résumé

    In this study, we have used the microwave irradiation as energy source to carry out various biosynthesis catalysed by β-galactosidases or Candida antarctica lipase B. The influence of this alternative heating mode on the enzymatic activity and stability is studied. Three types of reactional media (aqueous highly concentrated in substrates, without solvent and with organic solvent) are tested for the implementation of biocatalysts under microwave irradiation. In each case, the reactional profile obtained is compared with that observed under traditional heating (convection), at the same macroscopic temperature. In aqueous medium, a transgalactosidation reaction is studied at 40°C. The initial rate of reaction, the reactional equilibrium and the rate of secondary hydrolysis are identical under both heating modes. In organic medium, the alcoholysis of ethyl butyrate and butanol catalyzed by Candida antarctica lipase B (free and immobilized form) is studied in a solvent free system and in various solvents (logP ranging between -0,15 and 3,29). In solvent free system, the heating mode doesn't have any effect on the initial rate and reactional equilibrium of the alcoholysis, from 40 to 100°C. In solvent system, the initial rate of the reaction increases by an 1,8-factor under microwave irradiation, while identical reactional equilibrium is obtained under both heating modes. The acceleration factor of the reaction under irradiation seems not to depend on the solvent polarity. The lipase stability in storage in butanol or ethyl butyrate is influenced by the heating mode. The process of enzymatic inactivation can be slowed down or accelerated in the electromagnetic field, according to the temperature of incubation.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (156 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. p. 141-156

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  • Bibliothèque : Université de La Rochelle. Bibliothèque universitaire.
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