New Insights of Interactions between Cell Wall Polysaccharides and Procyanidins during Processing : Fate of Polysaccharides and Polyphenols during Processing

par Xuwei Liu

Thèse de doctorat en Sciences Agronomiques

Sous la direction de Catherine Renard et de Carine Le Bourvellec.

Le président du jury était Christian Jay-Allemand.

Le jury était composé de Numo Mateus.

Les rapporteurs étaient Christian Jay-Allemand, Jean-Paul Vincken.

  • Titre traduit

    Nouvelles connaissances sur les interactions entre les polysaccharides de la paroi cellulaire végétale et les procyanidines au cours de la transformation


  • Résumé

    Le sujet de cette thèse est de développer une nouvelle vision des interactions entre les polysaccharides de la paroi cellulaire et les procyanidines au cours de la transformation des fruits et des légumes. Ainsi des parois isolées de fruits ou légumes connus comme ayant des comportements différents (pomme, betterave et kiwi) ont été soumises à une ébullition (20min) à pH de 2.0, 3.5 et 6.0. Pour toutes les parois, tous les traitements conduisent à une perte en pectines. La paroi de pomme est la plus sensible à la dégradation, que ce soit en milieu acide ou neutre, et la betterave en milieu acide. Par contre, la paroi de kiwi, pauvre en pectines, est la moins sensible à la dégradation quel que soit le pH. La dépolymérisation des pectines est moins prononcée à pH 3.5 pour toutes les parois. Le squelette principal des pectines est dégradé après traitement à pH 6.0 (milieu neutre) par β-élimination, conduisant à une extraction de petites molécules, notamment dans le kiwi. Le traitement à pH 2.0 provoque l’hydrolyse des chaînes latérales de pectines mais les polysaccharides solubilisés ont un volume hydrodynamique plus élevé, notamment dans la pomme. La cellulose, les hémicelluloses et les homogalacturonanes peuvent être distingués par ATR-FTIR contrairement aux chaines latérales d’arabinanes et de galactanes. Les parois cellulaires qui interagissent le plus avec les procyanidines sont caractérisées par leur porosité élevée ainsi que par leur teneur élevée en pectines linéaires. Par ailleurs, la prédominance de régions homogalacturoniques et le degré de méthylation élevé (par exemple, les pectines de kiwi) sont des caractéristiques structurelles clés des pectines favorisant leur affinit vis-à-vis des procyanidines, tandis qu'un degré de ramification et des teneurs en acide férulique élevés (par exemple, les pectines de betterave)sont préjudiciables. Les pectines interagissent préférentiellement avec les procyanidines hautement polymérisées sauf dans le cas des pectines de betterave. Les hémicelluloses sont en deuxième position après les pectines en termes d'affinité pour les procyanidines. Parmi elles, la plus forte interaction avec les procyanidines a été observée avec les xyloglucanes. En revanche, les xylanes présentent l’affinité la plus faible vis-à-vis des procyanidines. Ce résultat a permis de mieux comprendre les mécanismes moléculaires qui régissent les interactions entre les parois cellulaires et les polyphénols.


  • Résumé

    The subject of this thesis is to develop new insight of interactions between cell wallpolysaccharides and procyanidins during processing. Cell walls isolated from apple, beet andkiwifruit are subjected to boiling (20 min) at pH 2.0, 3.5 and 6.0, allowing the abundant cellwall polysaccharides obtained above used to model their interactions with procyanidins. Theleast disruptive condition is pH 3.5. Acid hydrolysis and β-elimination appeared to be commonmechanisms that cause loss of neutral sugars, often from pectin side-chains, and galacturonicacid, respectively, but their effects are of different intensities as function of the plant origin.The cellulose, hemicelluloses and pectin homogalacturonans can be distinguished by ATR-FTIR,contrary to arabinans and galactans. The differently structured cell wall polysaccharides furtherinteracted with procyanidins. Highly porous cell walls interact strongly with oligomericprocyanidins. The cell walls that interact more with procyanidins are characterized by their highpectin content, high linearity, and high porosity. Moreover, predominance of homogalacturonanregions and high degree of methylation (e.g., kiwifruit pectins) thus appeared key structuralfeatures of pectins for high affinity for procyanidins, while high degree of branching and ferulicacid (e.g., beet pectins) is detrimental. Pectins interacted preferentially with highly polymerizedprocyanidins except in the case of beet pectins. Hemicelluloses are second only to pectins inaffinity for procyanidins. Among them, the highest interaction with procyanidins was found forxyloglucan, and xylan exhibited the weakest. This result improved understanding of themolecular mechanisms that drive interactions between cell walls and polyphenols.



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