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Microencapsulation par coacervation complexe des protéines du lactosérum et de la gomme d’acacia / Microencapsulation by complex coacervation of whey protein and acacia gumAch, Delphine 06 October 2014 (has links)
Ce travail porte sur l'étude de la microencapsulation d'huile de lin par coacervation complexe des protéines du lactosérum et de la gomme d'acacia. Il se focalise sur la coacervation des protéines du lactosérum et de la gomme d'acacia en milieu aqueux ainsi que sur les mécanismes impliqués dans la formation des microcapsules par coacervation complexe. La coacervation complexe est un phénomène de séparation de phase associative induit par des interactions électrostatiques entre deux polymères. Le couple de polymères le plus utilisé en coacervation complexe est le système gélatine/gomme d'acacia. Cependant, pour des raisons sanitaires et religieuses, l'utilisation de la gélatine devient controversée pour les applications alimentaires. Un substituant intéressant à la gélatine est constitué par les protéines du lactosérum ainsi que leur composant majoritaire, la bêta-lactoglobuline. L'étude de la composition du coacervat du système protéines du lactosérum/gomme d'acacia a été réalisée lors de ce travail. L'électrophorèse capillaire sur gel a été employée afin de quantifier la bêtalactoglobuline et l'alpha-lactalbumine dans le coacervat. L'influence du ratio protéine/polysaccharide et du pH sur la composition du coacervat a été étudiée. Bien que le procédé d'encapsulation par coacervation complexe soit connu depuis de nombreuses années, les mécanismes conduisant à la formation des microcapsules restent peu décrits. Le procédé d'encapsulation par coacervation complexe conduisant à la formation des microcapsules est composé de plusieurs étapes nécessitant chacune d'être examinée. L'étape d'émulsification a lieu en régime d'écoulement intermédiaire. La modélisation en régime turbulent rend compte des résultats expérimentaux et pourrait être utilisée pour une transposition d'échelle. Le suivi in situ du procédé d'encapsulation par coacervation complexe a été réalisé pour la première fois lors de cette étude. Il a été réalisé au moyen d'une sonde vidéo immergée dans le réacteur agité. Cette technique a permis de relever quatre étapes successives induites par l'abaissement du pH. Les influences des paramètres physico-chimiques (ratio protéine/polysaccharide et concentration totale en biopolymères) et des paramètres liés à l'étape de coacervation sur la formation des microcapsules ont aussi été étudiées au moyen de la sonde vidéo. Coacervation complexe, encapsulation, protéines du lactosérum, électrophorèse capillaire, suivi in situ, émulsification / This work deals with the study of linseed oil microencapsulation by complex coacervation of whey proteins and acacia gum. It focuses on the coacervation of whey proteins and acacia gum in aqueous medium as well as the mechanisms involved in the formation of microcapsules by complex coacervation. Complex coacervation is an associative phase separation phenomenon induced by electrostatic interactions between two polymers. The most widely used pair of polymers in complex coacervation is the system gelatin / acacia gum. However, the use of gelatin is a matter of controversy for food applications. An interesting alternative to gelatin consists of whey proteins and their major component, beta-lactoglobulin. An investigation of the composition of the coacervate system whey protein / acacia gum was carried out during this work. Capillary gel electrophoresis was used to quantify beta-lactoglobulin and alphalactalbumin in the coacervate. The influence of protein / polysaccharide ratio and pH on the composition of the coacervate was studied. Although the encapsulation process by complex coacervation has been known for many years, the mechanisms leading to the formation of microcapsules are not so much described. The encapsulation process by complex coacervation leading to the formation of microcapsules includes several stages that were examined. The emulsification step takes place in the intermediate flow regime. The modeling in turbulent regime accounted for experimental results and might be used for scaling-up the process. In situ monitoring of the encapsulation process by complex coacervation was performed for the first time in this study. It was carried out using a video probe immersed in a stirred reactor. This technique identified four successive steps induced by lowering the pH: the emulsification of the oil, the formation of the coacervate, the adsorption of the coacervate on the oil droplets, the formation of an encapsulation shell. The influence of physico-chemical parameters (protein / polysaccharide ratio and total concentration of biopolymers) and parameters related to the coacervation step on the formation of microcapsules were also studied by using the video probe
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Mise en oeuvre du procédé d'électrocoagulation pour le traitement des eaux usées et pour la séparation et la purification de milieux biologiques / The application of electrocoagulation process for wastewater treatment and for the separation and purification of biological mediaFayad, Nidal 19 July 2017 (has links)
L'électrocoagulation (EC) est une méthode électrochimique non spécifique couramment utilisée pour le traitement de l'eau et des eaux usées. Dans ce travail, l’EC est d'abord étudiée comme une technique classique de traitement des eaux usées dédiée à l'élimination des protéines de lactosérum de l'eau pour laquelle les mécanismes d'élimination sont expliqués et un modèle est développé. Ensuite, l'utilisation de l’EC est étendue à la séparation et à la purification d’acides gras volatils issus de la fermentation acidogénique. Dans cette deuxième étude, les effets des paramètres opératoires sur l'efficacité et le coût de l’EC sont discutés. En outre, l’EC est utilisée pour la récolte de deux espèces de microalgues de leur milieu de culture. En ce qui concerne la récolte de Chlamydomonas reinhardtii, la méthodologie de la surface de réponse est utilisée et deux modèles permettant de prédire respectivement l'efficacité de la récupération et le coût opératoire sont développés. La récolte d’une autre espèce de microalgues, Chlorella vulgaris, est étudiée en utilisant l’EC respectivement en mode discontinu et continu. En mode discontinu, les effets des principaux paramètres de fonctionnement sur l'efficacité du processus sont expliqués et les mécanismes de récupération sont discutés. Dans l'étude en mode continu, la méthodologie de la surface de réponse est utilisée et un modèle permettant de prédire l’efficacité de récupération des microalgues est développé. Enfin, la comparaison des performances de l'EC en mode continu avec et sans échange de polarité aux performances de l'EC en mode discontinu est effectuée. / Electrocoagulation (EC) is a non-specific electrochemical method usually used for water and wastewater treatment. In this work, EC is firstly investigated as a conventional wastewater treatment technique for the removal of whey proteins from water, where the mechanisms of removal are explained and a model on whey proteins elimination is developed. Then, EC use is extended for the separation and purification of volatile fatty acids issued from acidogenic fermentation. In this second study, the effects of operating parameters on EC efficiency and cost are discussed. Moreover, EC is used for the harvesting of two microalgae species from their culture medium. In the study that concerns recovering Chlamydomonas reinhardtii, response surface methodology (RSM) is employed and two models for predicting recovery efficiency and operating cost are developed. The harvesting of the other microalgae species Chlorella vulgaris is studied using EC in the batch and continuous modes. In the batch mode, the effects of the main operating parameters on the process effectiveness are explained along with discussing the mechanisms of recovery. In the continuous mode study, response surface methodology (RSM) is applied and a model for predicting microalgae recovery is developed. Finally, comparison of EC performance in continuous mode with and without polarity exchange (PE) to EC performance in batch mode is carried out.
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Étude du mécanisme de protection des spermatozoïdes de mammifères par le laitLusignan, Marie-France 06 1900 (has links)
Le lait écrémé est utilisé depuis plus d’un demi-siècle comme diluant protecteur
des spermatozoïdes de mammifères. Depuis quelques années, il existe une demande
grandissante pour des diluants exempts de produits d’origine animale. Toutefois, le
mécanisme par lequel le lait protège les spermatozoïdes n’est pas connu, ce qui rend
difficile de lui trouver un substitut.
Les protéines majeures du plasma séminal de taureau, les protéines « Binder of
SPerm » (BSP), sont néfastes lors de la conservation de la semence. Les spermatozoïdes
sont en contact avec une grande concentration de protéines BSP qui stimulent une
extraction continuelle de cholestérol/phospholipides de leur membrane plasmique. Les
lipoprotéines de faible densité (LDL) du jaune d’oeuf, un autre composé utilisé dans les
diluants, empêcheraient les protéines BSP de se lier à la membrane des spermatozoïdes de
taureaux et de stimuler un efflux des lipides membranaires, ce qui les protégerait durant la
conservation. Notre hypothèse était que les protéines du lait protègent les spermatozoïdes
durant la conservation en séquestrant les protéines BSP.
Premièrement, nous avons démontré par filtration sur gel qu’il y a une interaction
entre les protéines BSP bovines et les protéines du lait. Le lait écrémé a été fractionné en
trois fractions : F1 (alpha-lactalbumine, bêta-lactoglobuline et caséine kappa), F2 (toutes les
protéines du lait) et F3 (sels, sucres et petits peptides). Les protéines BSP1 et BSP5 ont
une affinité plus grande pour F1 que BSP3, tandis que toutes les protéines BSP ont une
affinité pour F2. Le titrage calorimétrique isotherme a permis de confirmer l’interaction
entre les protéines BSP et les protéines du lait. L’association entre la protéine BSP1
bovine et les micelles de caséines est caractérisée par une constante d’affinité (Ka) de 3.5
× 10^5 M-1 et un paramètre stoichiométrique (n) de 4,5 BSP1 pour une caséine.
L’association entre la protéine BSP1 bovine et l’alpha-lactalbumine (une protéine du sérum
principale), est caractérisée par un Ka de 2.4 × 10^5 M-1 et une valeur “n” de 0,8. Ces
résultats indiquent que le lait protège les spermatozoïdes bovins en séquestrant les
protéines BSP grâce à une interaction protéine : protéine, tandis que le jaune d’oeuf les
protège grâce à une interaction protéine : lipoprotéine. Deuxièmement, nous avons
démontré par filtration sur gel que les protéines homologues aux BSP bovines retrouvées
dans le plasma séminal de porc, d’étalon et de bélier ont une affinité avec les protéines du
lait, ce qui suggère que le mécanisme de protection des spermatozoïdes par le lait pourrait
être le même chez ces espèces. Troisièmement, nous avons caractérisé l’interaction entre
BSP1 bovine et les LDL du jaune d’oeuf qui a un Ka de 3.4 ± 0.4 × 10^6 M-1 et une valeur
de « n » de 104 BSP1 pour une particule de LDL, indiquant qu’il existe des différences
entre le mécanisme de protection des spermatozoïdes par le lait et le jaune d’oeuf.
Nous croyons que les résultats présentés dans cette thèse aideront à créer de
nouveaux diluants ne contenant pas de produits d’origine animale afin de cryoconserver
les spermatozoïdes des mammifères. / Skim milk is being used as a protective agent for mammalian semen conservation
over half a century. Recently, there has been increased interest in developing extenders
free of animal products. However, it is difficult to find suitable component in order to
replace milk as an extender, because the mechanisms by which milk protect sperm against
cooling and freezing damages during the storage is unknown.
The Binder of SPerm (BSP) proteins are the major proteins of bull seminal plasma
and they are harmful during sperm storage. In fact, sperm would be in contact with a large
quantity of BSP proteins that induce a continuous cholesterol and phospholipids efflux
from the sperm membrane during storage. When bull sperm is diluted with an extender
containing egg yolk, another compound frequently used in extender, the low-density
lipoproteins (LDL) present in the egg yolk prevent the binding of the BSP proteins to the
sperm membrane, thus, preventing the lipid efflux from the sperm membrane induced by
the BSP proteins. Our hypothesis was that milk proteins would protect sperm during
storage by binding BSP proteins.
First, we demonstrated by gel filtration that bovine BSP proteins could bind the
milk proteins. Skim milk was fractionated into three fractions: F1 (alpha-lactalbumin and beta-
lactoglobulin, the major whey proteins and kappa-casein), F2 (mainly caseins and all other
milk proteins in small amounts) and F3 (salts, sugars and small peptides). Bovine BSP1
and BSP5 have more affinity for F1 as compared to BSP3 and all the BSP proteins have
affinity for F2. We confirmed the interaction between bovine BSP proteins and milk
proteins by isothermal titration calorimetry. The binding of BSP1 to casein micelles is
characterized by an affinity constant (Ka) of 3.5 × 10^5 M-1 and of a stoichiometric
parameter for the association (n) of 4.5 BSP1 per casein. The association between BSP1
and alpha-lactalbumin (one of the major whey proteins) is characterized by a Ka of 2.4 × 10^5
M-1 and a “n” value of 0.8. These results support our contention that milk can protect
sperm by preventing the BSP proteins’ binding to the sperm membrane attributable to a
protein : protein interaction, while egg yolk sperm protection is attributable to a protein :
lipoprotein interaction. Second, our studies showed that the homologous BSP proteins
found in the boar, stallion and ram seminal plasma can bind the milk proteins. These
results indicate that the mechanism of sperm protection by milk in these species should be
similar to the one in bovine species. Third, we characterized the interaction between
bovine BSP1 protein and LDL from hen’s egg yolk. The binding was characterized by a
Ka of 3.4 ± 0.4 × 10^6 M-1 and a « n » value of 104 BSP1 per LDL particle. Our results
indicated that there is difference between the mechanism of sperm protection by milk and
egg yolk.
We believe that the results presented in this thesis may help to create new
extenders free of animal product for mammal sperm preservation in liquid or frozen state.
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Étude du mécanisme de protection des spermatozoïdes de mammifères par le laitLusignan, Marie-France 06 1900 (has links)
Le lait écrémé est utilisé depuis plus d’un demi-siècle comme diluant protecteur
des spermatozoïdes de mammifères. Depuis quelques années, il existe une demande
grandissante pour des diluants exempts de produits d’origine animale. Toutefois, le
mécanisme par lequel le lait protège les spermatozoïdes n’est pas connu, ce qui rend
difficile de lui trouver un substitut.
Les protéines majeures du plasma séminal de taureau, les protéines « Binder of
SPerm » (BSP), sont néfastes lors de la conservation de la semence. Les spermatozoïdes
sont en contact avec une grande concentration de protéines BSP qui stimulent une
extraction continuelle de cholestérol/phospholipides de leur membrane plasmique. Les
lipoprotéines de faible densité (LDL) du jaune d’oeuf, un autre composé utilisé dans les
diluants, empêcheraient les protéines BSP de se lier à la membrane des spermatozoïdes de
taureaux et de stimuler un efflux des lipides membranaires, ce qui les protégerait durant la
conservation. Notre hypothèse était que les protéines du lait protègent les spermatozoïdes
durant la conservation en séquestrant les protéines BSP.
Premièrement, nous avons démontré par filtration sur gel qu’il y a une interaction
entre les protéines BSP bovines et les protéines du lait. Le lait écrémé a été fractionné en
trois fractions : F1 (alpha-lactalbumine, bêta-lactoglobuline et caséine kappa), F2 (toutes les
protéines du lait) et F3 (sels, sucres et petits peptides). Les protéines BSP1 et BSP5 ont
une affinité plus grande pour F1 que BSP3, tandis que toutes les protéines BSP ont une
affinité pour F2. Le titrage calorimétrique isotherme a permis de confirmer l’interaction
entre les protéines BSP et les protéines du lait. L’association entre la protéine BSP1
bovine et les micelles de caséines est caractérisée par une constante d’affinité (Ka) de 3.5
× 10^5 M-1 et un paramètre stoichiométrique (n) de 4,5 BSP1 pour une caséine.
L’association entre la protéine BSP1 bovine et l’alpha-lactalbumine (une protéine du sérum
principale), est caractérisée par un Ka de 2.4 × 10^5 M-1 et une valeur “n” de 0,8. Ces
résultats indiquent que le lait protège les spermatozoïdes bovins en séquestrant les
protéines BSP grâce à une interaction protéine : protéine, tandis que le jaune d’oeuf les
protège grâce à une interaction protéine : lipoprotéine. Deuxièmement, nous avons
démontré par filtration sur gel que les protéines homologues aux BSP bovines retrouvées
dans le plasma séminal de porc, d’étalon et de bélier ont une affinité avec les protéines du
lait, ce qui suggère que le mécanisme de protection des spermatozoïdes par le lait pourrait
être le même chez ces espèces. Troisièmement, nous avons caractérisé l’interaction entre
BSP1 bovine et les LDL du jaune d’oeuf qui a un Ka de 3.4 ± 0.4 × 10^6 M-1 et une valeur
de « n » de 104 BSP1 pour une particule de LDL, indiquant qu’il existe des différences
entre le mécanisme de protection des spermatozoïdes par le lait et le jaune d’oeuf.
Nous croyons que les résultats présentés dans cette thèse aideront à créer de
nouveaux diluants ne contenant pas de produits d’origine animale afin de cryoconserver
les spermatozoïdes des mammifères. / Skim milk is being used as a protective agent for mammalian semen conservation
over half a century. Recently, there has been increased interest in developing extenders
free of animal products. However, it is difficult to find suitable component in order to
replace milk as an extender, because the mechanisms by which milk protect sperm against
cooling and freezing damages during the storage is unknown.
The Binder of SPerm (BSP) proteins are the major proteins of bull seminal plasma
and they are harmful during sperm storage. In fact, sperm would be in contact with a large
quantity of BSP proteins that induce a continuous cholesterol and phospholipids efflux
from the sperm membrane during storage. When bull sperm is diluted with an extender
containing egg yolk, another compound frequently used in extender, the low-density
lipoproteins (LDL) present in the egg yolk prevent the binding of the BSP proteins to the
sperm membrane, thus, preventing the lipid efflux from the sperm membrane induced by
the BSP proteins. Our hypothesis was that milk proteins would protect sperm during
storage by binding BSP proteins.
First, we demonstrated by gel filtration that bovine BSP proteins could bind the
milk proteins. Skim milk was fractionated into three fractions: F1 (alpha-lactalbumin and beta-
lactoglobulin, the major whey proteins and kappa-casein), F2 (mainly caseins and all other
milk proteins in small amounts) and F3 (salts, sugars and small peptides). Bovine BSP1
and BSP5 have more affinity for F1 as compared to BSP3 and all the BSP proteins have
affinity for F2. We confirmed the interaction between bovine BSP proteins and milk
proteins by isothermal titration calorimetry. The binding of BSP1 to casein micelles is
characterized by an affinity constant (Ka) of 3.5 × 10^5 M-1 and of a stoichiometric
parameter for the association (n) of 4.5 BSP1 per casein. The association between BSP1
and alpha-lactalbumin (one of the major whey proteins) is characterized by a Ka of 2.4 × 10^5
M-1 and a “n” value of 0.8. These results support our contention that milk can protect
sperm by preventing the BSP proteins’ binding to the sperm membrane attributable to a
protein : protein interaction, while egg yolk sperm protection is attributable to a protein :
lipoprotein interaction. Second, our studies showed that the homologous BSP proteins
found in the boar, stallion and ram seminal plasma can bind the milk proteins. These
results indicate that the mechanism of sperm protection by milk in these species should be
similar to the one in bovine species. Third, we characterized the interaction between
bovine BSP1 protein and LDL from hen’s egg yolk. The binding was characterized by a
Ka of 3.4 ± 0.4 × 10^6 M-1 and a « n » value of 104 BSP1 per LDL particle. Our results
indicated that there is difference between the mechanism of sperm protection by milk and
egg yolk.
We believe that the results presented in this thesis may help to create new
extenders free of animal product for mammal sperm preservation in liquid or frozen state.
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