Contribution à l'étude de la gustation des molécules sucrées à travers un processus d'adsorption. Modélisation par la physique statistique

Contribution to the investigation of sweet molecule gustation by an isotherm adsorption process. Modeling by statistical physics

• Auteur / Autrice : Salah Knani
• Direction : Mohamed Mathlouthi, Abdelmottaleb Ben Lamine
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique statistique et chimie physique industrielle
• Date : Soutenance en 2007
• Etablissement(s) : Reims

Mots clés

Mots clés contrôlés

Psychophysique

Oses

Physique statistique

Goût

Adsorption

Mots clés libres

Isotherme, Grand canonique, Microbalance à quartz

Résumé

L'adsorption des molécules sucrées sur les sites récepteurs du goût est une étape déterminante dans le mécanisme de la perception de la saveur sucrée. Naturellement, l’adsorption se situe à la périphérie dans ce mécanisme. Nous avons réalisé des courbes de réponse psychophysique à l'aide d'un dispositif approprié nommé SMURF pour quatre molécules sucrées: le saccharose, le fructose, le glucose et le maltitol. Par l'intermédiaire de l'ensemble grand canonique un traitement de physique statistique a été utilisé pour le développement des expressions analytiques de la réponse gustative en terme d'adsorption. La modélisation nous a permis d'adopter le modèle double couche pour l'interprétation du phénomène d'adsorption. Les valeurs du nombre de molécules par site trouvées nous ont permis de déterminer le type d'ancrage pour chaque molécule selon la géométrie: un ancrage parallèle et un ancrage perpendiculaire. Nous avons trouvé une corrélation entre le pouvoir sucrant d'une part et l'énergie d'adsorption, la réponse maximale, la solubilité et le taux d'occupation à la concentration seuil d'autre part. En parallèle nous avons réalisé des isothermes d'adsorption du saccharose à l'aide d'une microbalance à quartz (QCM) sur trois couches minces de porphyrine, de calixarène et d'or. La modélisation de ces isothermes par le modèle de BET modifié nous a permis de caractériser l'adsorption à l'aide des paramètres physicochimiques du modèle. Nous avons montré que les nombres de molécules par site et les énergies d'adsorption sont proches de celles de la gustation. Le saccharose présente donc le même comportement sur ces supports que dans le mécanisme de perception du goût

Adsorption of sweet molecules on gustatory receptor sites is a determining step in the mechanism of taste chemoreception. Obviously adsorption is a peripheral event. A SMURF device (Sensory Measuring Unit for Recording Flux) is used to obtain experimental psychophysical curves relative to four sweeteners: sucrose, fructose, glucose and maltitol. Through the grand canonical ensemble a treatment of statistical physics is used to develop analytic expressions of the gustatory response in terms of adsorption. The modeling allowed selecting of the double layer model which is used to interpret the adsorption phenomenon. The variation of the number of adsorbed molecules per site permitted proposing of two types of anchorage of a sweet molecule to the adsorbent surface: the first consists in a parallel anchorage and the second is a perpendicular anchorage. We found out a relationship between sweetness potency of molecules and the physical parameters of the model. Hence, a correlation was found between sweetness potency on the one hand and the maximum response, the solubility, and the occupation rate at threshold concentration on the other. In parallel we carried out using a Quartz Crystal Microbalance (QCM) adsorption isotherms of sucrose on three thin layers of porphyrin, calixarene and gold. The modeling of the isotherms by the modified BET model allowed characterization of the adsorption using physicochemical parameters of the model. We showed that the number of molecules per site and the adsorption energies are similar to those of taste. So the sucrose presents the same behavior on these supports as in taste chemoreception