Univ., Diss.--Freiburg/Breisgau, 1997.

Astragalus gombo Bunge (Fabaceae) est une plante bien représentée dans le Sahara Septentrional Est Algérien (région de Ouargla, Algérie) et couramment utilisée comme fourrage pour les animaux ou en médecine traditionnelle. Malgré de nombreuses publications sur la richesse en polysaccharides d’autres espèces appartenant au genre Astragalus et la description de leurs propriétés biologiques putatives ou avérées, aucune étude ne s’est intéressée à l’espèce gombo. L’objectif de ce travail de thèse a donc été de réaliser des investigations sur plusieurs parties de cette plante en vue d’extraire, identifier et caractériser son contenu en polysaccharides. Dans un second temps les propriétés biologiques et rhéologiques de ces polymères ont été étudiées afin d’identifier d’éventuelles voies de valorisation. Les résultats obtenus ont permis de détecter la présence de composés pectiques et hémicellulosiques dans la tige d’Astragalus gombo et celle d’un galactomannane dans les graines. Le galactomannane est de haute masse moléculaire (1,1x106 Da) et est constitué d’une chaine principale de β-(1→4)-D-mannane ramifiée en α-(1→6) par des résidus Dgalactopyranoses avec un rapport M/G de 1,7. La caractérisation de ses propriétés rhéologiques a révélé un comportement typique rhéofluidifiant et des propriétés viscoélastiques. L’étude des activités biologiques associées à ce biopolymère a révélé son potentiel comme prébiotique et antioxydant. / Astragalus gombo Bunge (Fabaceae) is a terrestrial plant occuring in the East Septentrional Sahara (Ouargla, Algeria). It is commonly used as fodder or in traditional medicine by local populations. Despite numerous publications focusing on polysaccharidic contents of Astragalus species and the designation of their putative or proved biological activities, no study has examined those of A. gombo. The objective of this thesis was firstly to investigate several organs of this plant for their polysaccharide contents. In a second step, the biological and rheological properties of these biopolymers have been studied to identify ways of adding value. Results led to the identification of pectic compounds and hemicelluloses in the rods of Astragalus gombo whereas a galactomannan was detected in its seeds. This galactomannan was a high molecular weight macromolecule composed of a β-(1→4)-D-mannan skeleton ramified by residues of D-galactopyranoses. The M/G ratio was of 1.7. The characterization of its rheological behavior was typic of that of a rheofluidifiant fluid with viscoelastic properties. The study of its biological properties showed its potential as prebiotic and antioxidant agent.

Le caroubier est considéré comme l'un des arbres fruitiers et forestiers qui présente le plus grand potentiel de valorisation puisque toutes les parties de cette plante sont utilisables dans plusieurs applications industriels. Le caroubier est cultivé dans plusieurs régions du Liban mais peu d'études sont disponibles sur les voies de valorisation et sur les propriétés fonctionnelles et structurales des graines et des gousses. Ainsi, dans le cadre d'une démarche qui vise à promouvoir et contribuer à une meilleure valorisation et gestion de cette ressource renouvelable, nous avons entrepris dans cette thèse des travaux consacrés à la caractérisation et à l'évaluation de la valeur nutritive et fonctionnelle des gousses de caroube issues de plusieurs régions libanaise. Ces travaux ont porté notamment sur la caractérisation morphologique et physico-chimique des gousses et sur la purification des gommes extraits des graines. Ces gommes ont fait l'objet d'une étude approfondie portant sur leur comportement rhéologique et la relation entre ce comportement, la variété et le lieu géographique. Nous avons aussi déterminé les isothermes de sorption de ces gommes pour prédire les conditions idéales de leur conservation. Les résultats obtenus à l'issue de cette étude ont démontré clairement la présence des corrélations morphologie, composition chimique et coordonnées géographiques de différents cultivars étudiés. De même, les études structurales et rhéologiques ont montré des différences significatives entre les gommes purifiées. Cette différence semble être liée à une variation du rapport galactose/mannose et de la masse molaire observée selon les variétés. Par ailleurs, les études des isothermes de sorption ont permis de fournir des informations complémentaires sur leurs hygroscopicités et par conséquence sur les conditions idéales de leur conservation / The carob plant is considered as one of the fruit and forester tree that has the greatest potential of valorization since all the parts of this plant can be used in several food and cosmetic applications. The carob is cultivated in several areas of lebanon but few studies are available on the ways of valorization and the functional and structural properties of the different fractions of this tree (seeds and pods). Thus, in view to develop a strategy aims to promote and contribute to a better valorization and management of this renewable resource, we undertook in this thesis of work devoted to the characterization and the evaluation of nutritive and functional properties of the carob pods resulting from several lebanese areas. This work focused particularly on the morphological and physicochemical characterization of the pods and the purified fraction of gum. These gums were the subject of a thorough study relating to their rheological behavior and the relation between this behavior, the variety and the geographical localization of the studied varieties. We also determined the isotherms of sorption of these gums to predict the ideal conditions of their conservation. The obtained results clearly showed the presence of the correlations between morphology, chemical composition and geographical localization of the different studied cultivars. In the same way, the structural and rheological studies showed significant differences between purified gums. This difference seems to be related to a variation of the galactose /mannose ratio and molar mass according to the varieties. These interesting rheological properties open the carob gums a new niches of valorization with added values. In addition, the studies of the isotherms of sorption provided additional information on their hygroscopicities and by consequence on the ideal conditions of their conservation

Dans les procédés classiques d'extraction de la cellulose pour la fabrication de la pâte à papier à partir de bois, les hémicelluloses sont dégradées et sont brûlées pour alimenter l'usine en énergie. En incluant une étape préalable d'extraction de ces polysaccharides, ils pourraient alors être réintroduits en aval du procédé, après cationisation, en tant qu'agent de renfort dans la pâte à papier. Dans ce travail, la cationisation de deux hémicelluloses modèles commerciales de type galactomannane et xylane a été effectuée par éthérification avec un époxyde cationique en solution aqueuse basique, avec des degrés de substitution de 0,1 à 1,3. Les paramètres prépondérants de la réaction sont la concentration des espèces et la quantité d'agent éthérifiant, tandis que la température et le temps de réaction influent principalement sur le rendement massique. Un plan d'expérience a permis de modéliser l'interaction entre les quantités de soude et d'époxyde et d'optimiser les conditions en fonction du DS avec une efficacité de réaction de 50%. La cationisation a également été appliquée à deux hémicelluloses extraites au FCBA. La mise en oeuvre de la réaction en absence de solvant a permis d'atteindre une efficacité de réaction de 70 à 90% et de réduire considérablement les quantités de réactif utilisées et d'effluents à traiter. Parmi la gamme de DS, les dérivés cationiques de DS 0,3 ont donné les meilleures propriétés après ajout dans la pâte à papier, le galactomannane étant plus efficace que le xylane. Enfin, la réticulation des chaînes du xylane extrait a permis d'augmenter les propriétés physiques du papier de 15% supplémentaires / With current paper pulp processes, hemicelluloses are decomposed during the extraction of cellulose fibres. By including a previous step of hemicellulose extraction, these compounds could be reused as additives in the paper pulp, instead of cationic starch. In this work, two model galactomannan and xylan hemicelluloses were cationized in aqueous solution under basic conditions by etherification with a cationic epoxide. Degrees of substitution from 0.1 to 1.3 were obtained. Species concentration and epoxide amount appeared as preponderant parameters of the reaction. With an experimental design, the interaction between sodium hydroxide and epoxide amounts was modelized, and reactional conditions were optimized depending on the desired DS with a reaction efficiency of 50%. Then, cationisation was applied to two hemicelluloses extracted in FCBA. The reaction was also carried out in absence of solvent with a reaction efficiency of 70-90%, by minimising reagents consumption and effluents. Cationic derivatives with DS 0.3 gave the best performance to increase the paper resistance when they were added in paper pulp, galactomannan being more efficient than xylan. Chain reticulation allowed increasing mechanical properties of paper of 15% for the extracted xylan