Mise en oeuvre d'une lipase et d'une alcool oxydase en milieu sans solvant organique (substrats purs) pour l'obtention de molécules aromatisantes

par Maha Karra

Thèse de doctorat en Génie Enzymatique, Bioconversion et Microbiologie

Sous la direction de Sylviane Pulvin.

Soutenue en 1998

à Compiègne .

mots clés

• Alcool oxydase
• Hexanal
• Butyrate de géranyle
• Estérification
• Lipases
• Estérases
• Oxydation
• Catalase

Résumé

Dans ce travail, nous nous sommes intéressés par la voie enzymatique pour produire de molécules aromatisantes naturelles, nous avons étudié essentiellement deux réactions enzymatiques. La première réaction est la synthèse de butyrate de géranyle par estérification directe entre l'acide butyrique et le géraniol, catalysée par une lipase de Mucor miehei, en milieu organique ne contenant que les substrats ce-solubles et la préparation enzymatique. Nous avons étudié l'effet de certains paramètres susceptibles d'influencer la cinétique de synthèse de butyrate de géranyle, à savoir, l'effet de la quantité de la préparation enzymatique, le rapport molaire alcool/acide, l'eau, la température et la vitesse d'agitation. La deuxième réaction est l'oxydation de l'hexanol en hexanal catalysée par l'alcool oxydase de Pichia pastoris et la catalase de foie de bovin, en deux systèmes réactionnels différents : un milieu microémulsion constitué par le substrat, le surfactant et un milieu biphasique constitué d'une phase organique (formée par le substrat) et l'eau. Nous avons testé les différents paramètres susceptibles d'influencer la réaction d'oxydation de l'hexanol tels que la quantité d'enzymes et les pourcentages en alcool et en surfactant. Enfin, nous avons terminé l'étude par une modélisation numérique de la réaction d'oxydation dans le milieu biphasique hexanol/eau. Nous avons montré que la lipase de Mucor miehei peut fonctionner en présence de fortes concentrations en substrats. La présence d'un minimum d'eau est indispensable pour assurer l'activité enzymatique, cependant cette lipase de Mucor miehei a pu garder 30% de son activité initiale maximale en milieu quasi anhydre. Cette enzyme a montré une bonne stabilité thermique lorsqu'elle est incubée seule à 60°C, cependant la présence de fortes concentrations en substrats affecte cette stabilité. Enfin, nous avons montré que cette réaction n'est pas limitée par la diffusion des réactants. La structuration du milieu réactionnel affecte l'activité catalytique de l'alcool oxydase, en effet la nanostructuration du milieu réactionnel en micelles, ainsi que le compartimentation du milieu en deux phases distinctes organique et aqueuse permettent de maintenir l'activité enzymatique de l'alcool oxydase à un niveau important.

Titre traduit

Enzymatic synthesis of natural flavour molecules by a lipase and an alcohol oxidase in a solvent-free system

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