Le travail de thèse présenté dans ce manuscrit a pour objectif de mettre en place un nouveau procédé d’élaboration de membranes à base de chitosane pour le traitement d’effluents acides contenants des ions métallique. Soluble en milieu aqueux acide, le chitosane présente la propriété de gélifier lorsque le pH devient basique, ce qui permet d’envisager l’élaboration de membrane sans solvant organique contrairement aux polymères synthétiques classiques. Par ailleurs, ce travail de thèse s’est intéressé à un procédé original de gélification par voie enzymatique, dans lequel la gélification in-situ de la solution de chitosane permet une structuration contrôlée de la membrane contrairement aux procédés classiques qui donnent lieu à un front de gélification. Une étude des cinétiques de gélification en fonction des paramètres d’élaboration (température et concentration en urée) a mis en évidence que seule la température est significativement influente sur le temps de gélification dès lors que la concentration en urée n’est pas limitante. Un modèle a été mis en place pour décrire la gélification enzymatique du chitosane afin de comprendre les mécanismes des cinétiques réactionnelles et de transferts lors de la formation du gel. Des membranes de chitosane ont ainsi été élaborées par le procédé par voie enzymatique, la porosité de ces membranes ayant été générée avec un agent porogène (PEG 6000) et une réaction d’acétylation du chitosane ayant permis d’obtenir des membranes insolubles en milieu acide. Les membranes obtenues ont été caractérisées en termes de morphologie et de propriétés fonctionnelles (filtration, sorption du Cu(II) comme élément métallique modèle). / The Ph-D work presented in this manuscript aims to develop a new process for elaborate chitosan membranes for treatment of acidic media containing metal ions. Soluble In acidic aqueous media, gelation occurs when the pH becomes basic, allowing elaboration of membrane without the use of organic solvents unlike classical synthetic polymers. Moreover, this Ph-D work has focused on an original process enzymatic gelation which the in-situ gelation of chitosan solution allows a controlled structuration of the membrane unlike conventional processes which leads to a front gelling.A study of gelation time as a function of the elaboration parameters (temperature and urea concentration) highlighted that only the temperature is a main parameter on gelation time since the urea concentration is not limiting. A model was developed to describe the chitosan enzymatic gelation in order to understand mechanisms of reaction kinetics and transfers during the gel formation.Chitosan membranes have been prepared by enzymatic process, the porosity of such membranes have been generated with a blowing agent (PEG 6000) and an acetylation of chitosan having yielded insoluble membranes in acid medium. The resulting membranes were characterized by their morphology and functional properties (filtration, sorption of Cu (II) as model metal element).

Orientador: Lireny Aparecida Guaraldo Gonçalves / Texto em português e inglês / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-08-21T10:35:40Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Conto_LeilaneCostade_D.pdf: 5195999 bytes, checksum: 05ac9b9628d2dacdf94c6fa8c8ba673f (MD5) Previous issue date: 2012 / Resumo: Óleos e gorduras são importantes na alimentação humana como fonte de energia,além de alguns serem considerados essenciais ao funcionamento dos organismos, tais como determinados ácidos graxos polinsaturados ômega-3. O ácido eicosapentaenóico (EPA) e o ácido docosahexaenóico (DHA), provenientes de fontes marinhas, são as principais formas de ingestão direta de ômega-3,porém estes são muito sensíveis à oxidação e apresentam flavors característicos que levam à rejeição por alguns consumidores. Uma alternativa para contornar estes problemas é a microencapsulação. Uma técnica muito difundida para este tipo de produto sensível é a coacervação, no entanto algumas novas técnicas vêm surgindo na busca de solução destas deficiências. A gelificação enzimática pode ser citada como uma nova tecnologia que objetiva reduzir algumas etapas do processo e tempo de produção, se comparado ao processo de coacervação.Neste trabalho buscou-se compreender o comportamento do material de recheio (éster etílico de óleo de peixe), visto que são encontrados poucos estudos referentes às análises da integridade dos materiais de recheio de natureza lipídica quando encapsulados, e dos materiais de parede (principalmente isolado protéico de soja e isolado protéico de soro) quando utilizados para a produção de microcápsulas por gelificação enzimática e por coacervação complexa, avaliando tanto as cargas eletrostáticas do meio pelo seu potencial zeta para a coacervação, quanto na caracterização completa das cápsulas produzidas por gelificação enzimática e coacervação. Entre os materiais de parede estudados, foram utilizados isolado protéico de soro e isolado protéico de soja, sendo que este último na concentração de 10% apresentou formação de microcápsulas com características superiores pela técnica de gelificação enzimática. Quando estudadas mais a fundo as características das microcápsulas produzidas por gelificação enzimática, a ánalise do material encapsulado constatou-se que ocorreu a encapsulação de óleo de milho da segunda emulsão, reduzindo assim a eficiência real de encapsulação, mostrando-se assim uma técnica não eficaz,mesmo se obtendo cápsulas com elevada resistência mecânica. Comparando-se os métodos de degradação destas cápsulas, foi observada a total degradação da parede para a metodologia de degradação ácida, e parcial para a metodologia de degradação enzimática alcalina. Entretanto a melhor metodologia de degradação para se determinar a composição do material encapsulado foi a degradação ácida com determinação direta da composição em ácidos graxos. No estudo estatístico de microcápsulas contendo éster etílico de óleo de peixe produzidas por coacervação complexa utilizando isolado protéico de soja e goma arábica como material de parede obteve-se cápsulas contendo mais de 20 g de EPA + DHA / 100 g microcápsulas, sendo necessária a adição de menos de 0,5 g de microcápsulas em porções de 100 g ou 100 mL de alimentos para este poder ser considerado funcional. Contudo, uma grande variação no processo foi observadalevando a um estudo mais aprofundado do processo de coacervação através do potencial zeta dos materiais de parede e de recheio separadamente e em diferentes misturas, onde foi constatado que o isolado protéico de soja, por possuir variação na sua constituição e baixa solubilidade, dificulta a determinação exata do potencial zeta zero das misturas, sendo a máxima eficiência de encapsulação encontrada quando as misturas de 1,5:1,0 (massa:massa) isolado protéico de soja:Goma arábica e 2,0:1,0 (massa:massa) material de parede:material de recheio em pH 4,0 foram testados / Abstract: Fats and oils are important energy sources in human feeding, and some, such as the omega-3 polyunsaturated fatty acids, are considered essential to the functioning of the organisms. Eicosapentaenoic (EPA) and docosahexaenoic (DHA) acids from marine sources are the principal forms used for the direct ingestion of omega-3, but are highly sensitive to oxidation and present characteristic flavors leading to their rejection by some consumers. One alternative to overcome these problems is microencapsulation, and one well known technique for this type of sensitive product is coacervation, although some new techniques are currently appearing which also attempt to overcome these deficiencies.Enzymatic gelation could be cited as a new technology which aims to reduce some of the processing steps and production time when compared to coacervation. This work aimed to understand the behavior of the core material (fish oil ethyl ester),since few studies can be found referring to analyses of the integrity of the core materials of a lipid nature when encapsulated, and of the wall materials (principally soy protein isolate and whey protein isolate), when used in the production of microcapsules by enzymatic gelation and by complex coacervation, evaluating both the electrostatic charges in the medium from their zeta potential for coacervation, and a complete characterization of the resulting capsules produced by both enzymatic gelation and coacervation. Of the wall materials studied, whey protein isolate and soy protein isolate were used, the latter, at a concentration of 10%, producing microcapsules with the best characteristics by the enzymatic gelation technique. However, when the characteristics of the microcapsules produced by enzymatic gelation were studied at greater depth, the analysis of the core material showed that lipid material from another source had been coencapsulated due to the processing conditions, thus reducing the true efficiency of the encapsulation, showing that this technique was not efficient, despite the elevated mechanical resistance of the microcapsules. A comparison of the methods used to degrade the capsules showed total degradation of the wall by the acid degradation methodology, and only partial degradation for the enzymatic alkaline degradation methodology. Thus the best degradation methodology to determine the composition of the encapsulated material was acid degradation with the direct determination of the fatty acid composition. In the statistical study of the production of microcapsules containing fish oil ethyl ester by complex coacervation using soy protein isolate and gum Arabic as the wall materials, capsules were obtained containing more than 20 g EPA + DHA / 100 g of microcapsules, requiring the addition of less than 0.5 g of microcapsules to 100 g or 100 mL portions of foods for the food to be considered functional. However considerable process variation was observed, leading to a study in greater depth of the coacervation process as from the zeta potential of the wall and core materials separately, and in different mixtures. Thus it was shown that the soy protein isolate presented variation in its constitution and low solubility, which made it difficult to determine the exact zero zeta potential of the mixtures, the maximum encapsulation efficiency being found with mixtures of 1.5:1.0 (w:w) soy protein isolate: gum Arabic as the wall material and a ratio of 2.0:1.0 (w:w) for the wall material: core material at pH 4.0 / Doutorado / Tecnologia de Alimentos / Doutora em Tecnologia de Alimentos