Etude du devenir des substrats et produits de réaction de la lipoxygénase en milieu biphasique/bienzymatique en vue de la mise au point d'un procédé de valorisation d'huile végétale

par Matthieu Cremont

Thèse de doctorat en Microbiologie

Sous la direction de Sylvain Lamare.

Soutenue en 2008

à La Rochelle .

mots clés

• Lipases
• Lipoxygénases
• Linoléique, Acide
• Acides linoléniques
• Huiles végétales
• Acides gras

Résumé

Cette étude a montré qu’il était possible de produire des hydropéroxydes d’acides gras en milieu biphasique grâce au couplage d’une lipase et d’une lipoxygénase, à partir d’huile végétale pure. Un certain nombre de paramètres ont pu être estimés aussi bien pour les acides gras polyinsaturés que pour leurs hydropéroxydes correspondants, et l’étude s’est notamment focalisés sur leurs propriétés de partition entre les phases des systèmes testés. Un certain nombre de modèles expérimentaux biphasiques ont été proposés dans cette étude, et l’activité des différentes enzymes a pu être étudiée dans chacun d’entre eux. Des comportements très variables ont pu être constatés d’un système à l’autre. La qualité de l’interface sous l’effet des contraintes induites par l’agitation ou le recyclage constitue la clé de l’efficacité des systèmes biphasiques testés. L’ajout de protéines dans le milieu ainsi que l’accumulation interfaciale d’AGL et/ou d’HPO ont un effet sur la structuration de l’interface et donc sur l’accessibilité des enzymes à leurs substrats. Ce travail présente le développement de méthodes, permettant que quantifier au plus près le devenir des produits et substrats des différentes réactions testées, dans le but de définir à terme de nouveaux procédés plus écologiques concernant la valorisation d’huiles végétales naturelles.

Titre traduit

Study of the behaviour of the substrates and products of lipoxygenase in a biphasic/bienzymatic system in order to elaborate a process of valorization of vegetable oil

Résumé

In this study we have shown that it was possible to produce hydroperoxy fatty acids from vegetable oil, in a biphasic system by coupling the catalytic activities of a lipase and a lipoxygenase. Different parameters were studied, and a special attention was given in order to understand the partitioning of substrates and products within such complicated system. Different experimental models have been used and studied, and the catalytic activity of both tested enzymes has been characterized. Different behaviours are reported for the different systems. The quality of the interface between the non miscible phases is of crucial importance. The addition of proteins within the system, and the accumulations on the interfacial area of free fatty acids and hydroperoxy fatty acids limits or the polyunsaturated fatty acids limits the productivity of the system, by avoiding access of enzymes to their substrates and by modifying the mass transfers between the different phases. This work delivers some methodology, allowing to quantify precisely the partitioning of products and substrates for the catalytic reactions tested, in order to define in a short term, new cleaner processes devoted to the valorisation of fats and oils, avoiding the use of solvents.