Utilisation et étude d'enzymes en milieux non conventionnels : solvants organiques, milieux microstructurés

par Joël Chopineau

Thèse de doctorat en Génie Enzymatique, Bioconversion, Microbiologie

Sous la direction de Marie-Dominique Legoy.

Soutenue en 1989

à Compiègne , dans le cadre de École doctorale 71, Sciences pour l'ingénieur (Compiègne) .

mots clés

• Sucro-esters
• Interactions dynamiques
• Enzymes -- Biotechnologie
• Cinétique enzymatique
• Solvants organiques
• Esters
• Estérification
• Saccharose
• Surfactants biologiques

Résumé

L'utilisation d'enzymes en milieu organique a porté sur la production de biosurfactants à partir d'alcools de sucres et d'huiles végétales catalysée par des lipases et sur l'estérification régiosélective de sucres à l'aide de protéases dans le diméthylformamide anhydre. Les travaux concernant les enzymes en milieux microstructurés ont permis d'étudier les interrelations entre une enzyme et son microenvironnement. Les lipases de pancréas de porc et de Chromobacterium viscosum catalysent des réactions de transestérification entre de nombreux alcools de sucre et une grande variété d'huiles dans la pyridine anhydre. Les produits de synthèse ont été identifiés comme des monoesters d'alcool de sucre et d'acide gras. Ces esters sont de très bons surfactants par leur capacité à réduire les tensions superficielles et interfaciales et à stabiliser les émulsions. La capacité pour la subtilisine de conserver ses capacités catalytiques dans le diméthylformamide connu comme « solvant universel » a été mise à profit pour réaliser l'estérification régiosélective d'un grand nombre de sucres et de composés contenant des sucres. Des monobutyryl esters de disaccharides (maltose, cellobiose, lactose et saccharose) ont été préparés. Il a été également possible de produire des esters entre des monosaccharides et des acides aminés N-acétylés. Il est possible à l'aide d'une activité enzymatique (β-D-glucosidase) de passer d'un milieu monophasique à un milieu biphasique contenant des cristaux liquides. La réaction enzymatique en se déroulant entraine une modification de la composition chimique du milieu et il est possible d'obtenir ainsi des successions d'états physico-chimiques différents avec des degrés de structures différents. L'enzyme modifie son propre microenvironnement, de plus l'activité enzymatique est modulée lors des changements physico-chimiques résultant de cette réaction enzymatique.

Titre traduit

Enzymes in non conventional media : organic solvents, microstructured environments

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