Reproduction de : Thèse de doctorat : Chimie et physico-chimie des polymères : Le Mans : 2004. / Titre provenant de l'écran-titre. Bibliogr. p.115-121.

Thèse (Ph.D.)--Université Laval, 2003. / Titre de l'écran-titre (visionné le 22 mars 2004). Bibliogr.

Diss.--Sciences--Åbo Akademi University, Faculty of technology, 2007. / Notes bibliogr.

Les substances pectiques, polysaccharides du groupe des fibres alimentaires, sont largement utilisées comme agents gélifiants et stabilisants dans l'industrie alimentaire. Le principal procédé industriel pour l'obtention de la pectine est basé sur la solubilisation de la protopectine du marc du pomme ou du péricarpe d'agrumes, réalisée dans des conditions faiblement acide à chaud. Des travaux récents ont montré l'extraction de pectine de nouvelles matières premières et en utilisant différentes conditions, qui influencent le rendement et la qualité du produit final. Le Brésil est le plus grand producteur et consommateur mondial de fruit de la passion et les résidus de l'industrie du jus sont encore sous-utilisées. Ces écorces pourraient être une matière première alternative pour l'extraction de pectine. La quantité de ce sous-produit par année pourrait atteindre 300 mille tonnes, avec un potentiel de production de 2 mille tonnes de pectine. Le principal objectif de ce travail était d'établir un protocole d'extraction permettant de produire des pectines de qualité à partir d'écorce de fruit de la passion jaune. La caractérisation du résidu produit par les industries est la clé pour augmenter la valeur de ces produits. Ainsi, la composition des différentes fractions tissulaires de l'écorce de fruit de la passion jaune a été mesurée, ainsi que celle de la pectine extraite. Les fibres alimentaires sont le principal composant du péricarpe de fruit de la passion jaune, avec des valeurs proches de 60%, sauf pour la fraction endocarpe, la plus riche en protéines de toutes les fractions analysées. En ce qui concerne la qualité de la pectine extraite, c'est le mésocarpe qui donne les rendements les plus élevés (136 g Kg-1) avec une viscosité plus forte et une teneur en composés phénoliques totaux résiduels la plus faible (15%). La composition moyenne de cette fraction était de 3,1% de protéines; 0,6% de matières grasses ; 7,1% de cendres; 66,1% de fibres alimentaires totales ; 127 g Kg-1 de composées phénoliques, 23% de carbohydrates disponibles, 6,10% d'humidité et une valeur calorique de 242 Kcal par 100 g de produit. Les principaux composants des polysaccharides y sont le glucose (297 mg g-1), l'acide galacturonique (210 mg g-1), le xylose (32 mg g-1), le mannose (32 mg g-1) et le galactose (28 mg g-1). La pectine extraite à 80 ºC pendant 20 minutes avec 50 mm d'acide nitrique, pour un rapport liquide:solide de 1:50 (w/v) présente un degré d'estérification de 79% et de méthylation de 82%. Les pectines ont été extraites dans ces mêmes conditions de péricarpe de fruit de la passion commercial ou préparé au laboratoire, d'écorce d'agrumes et de marc du pomme. Les résultats montrent une forte influence de la matière première sur la pectine résultante et ses propriétés rhéologiques. Les caractéristiques moléculaires ont été affectées négativement quand les farines des écorces ont été soumises à de hautes températures. Des farines blanchies des fruits de la passion jaune donnent des rendements de pectine de 203,4 g kg-1 avec une teneur en acide galacturonique de 681 mg g-1, des degrés d'estérification et de méthylation de 80, une viscosité réduite de 6,8 dL g-1 et une viscosité apparente de 13,4 Pa s 103 pour une solution aqueuse à 10 g L-1. L'autoclavage et la macération avec éthanol chaud ont conduit à une réduction significative de la masse molaire (environ de trois fois) et une légère réduction du degré d'estérification (proche 20%). Des traitements thermiques sévères de matière première affectent donc la qualité de la pectine extraite. Par contre, l'absence de traitement thermique de la matière première favorise la dégradation de la pectine, par la présence d'activités pectolytiques résiduelles, mises en évidence par une libération de méthanol dans un mésocarpe fraîche lyophilisé remis en suspension aqueuse. Un blanchiment de la matière première est donc indispensable. Dans les conditions d'extraction définies ci-dessus, la pectine de pomme a présenté le rendement d'extraction le plus faible mais le degré d'estérification le plus élevé, la viscosité et la masse molaire les plus fortes. La pectine extraite de farine de fruit de la passion jaune montre des caractéristiques proches de celles de la pectine de pomme, bien que légèrement plus faibles. Cette similitude est confirmée par une analyse en composantes principales, qui a permit la discrimination entre les pectines analysées, à partir des compositions en oses neutres. La pectine extraite avec de l'eau et à froid à partir de mésocarpe de fruit de la passion jaune a des compositions en oses et un degré d'estérifications semblables à celle extraite en milieu acide à chaud, mais une masse molaire et une viscosité plus faibles. Ultérieurement, un plan d'expérience centré composite de 23 a été utilisée pour déterminer l'effet des variables indépendantes, continues et opérantes que sont la durée, la température et la concentration d'acide dans le processus d'extraction de pectine sur les variables dépendantes: rendement, degré d'estérification, teneurs et composition osidique des polysaccharides, ainsi que leur comportement rhéologique, afin de maximiser la qualité de la pectine. Les variables indépendantes étaient la durée (5-45 min), la température (63-97 ºC) et la concentration d'acide nitrique (8-92 mM). Le rendement de l'extraction et la viscosité apparent en solution saline ont été influencés significativement (> 5%) dans les essais. Les conditions idéales pour l'extraction de pectine avec la plus haute viscosité apparente et contenant les polysaccharides présentant un profil de masse molaire élevée ont été une duréecourte (5 min), une température moyenne (80 ºC) et une concentration moyenne d'acide nitrique (50 mM). Dans ces conditions, le rendement a été de 196 g kg-1 d'une pectine hautement méthylée avec une masse molaire apparent de 166.000 g mol-1, 78% d'acide galacturonique et 43 mg g-1 de sucres neutres. Néanmoins, cette pectine ne donnait pas un gel plus ferme (70% de saccharose, teneur en pectine 30 g L-1 dans un tampon citrate pH 3) que les autres échantillons analysés. Des échantillons des pectines avec des degrés d'estérification proches ont présenté des caractéristiques rhéologiques et des profils moléculaires différents. Les conditions d'extraction plus douces ont permis l'extraction de pectine des chaînes avec masse molaire plus élevée et en conséquence une viscosité plus élevée. Pour une utilisation industrielle du mésocarpe, le processus de séparation devrait inclure des opérations supplémentaires, en augmentant à la fois le coût et la durée du procédé. Cependant, étant donnée la haute valeur économique ajoutée de la pectine extraite, un traitement approprié du résidu pour l'obtention de matière première de qualité paraît primordial. Dans la mesure où il semble que le mésocarpe doive être préféré pour l'obtention d'une pectine avec une pureté et une viscosité élevées, cette fraction a été sélectionnée comme matière première pour suivre les études. Les écorces de fruit de la passion jaune, un résidu industriel du traitement de jus, peuvent constituer une matière première alternative pour extraction de pectine de haute qualité et ou une utilisation comme ingrédient fonctionnel naturel

Thèse (M.Sc.)--Université Laval, 2007. / Titre de l'écran-titre (visionné le 9 mai 2008). Bibliogr.

Th. doct.-ing.--Sci. agron.--Nancy--I.N.P.L., 1980.

La caractérisation des interactions protéines/polysaccharides a été réalisée à l’aide d’un système modèle β-lactoglobuline (β-lg)/pectine. Les pH de formation des complexes solubles entre la β-lg et la pectine faiblement ou hautement méthylée (pectine LM ou HM) mesurés par titrage potentiométrique sont de 6,1 et 5,5, respectivement. L’importance des interactions électrostatiques et la présence de liens hydrogène ont été démontrées par la dissociation des complexes en présence d’agents déstabilisants. La constante d’association, la stoechiométrie, la taille du site de liaison et la coopérativité des complexes ont été déterminés sous différentes conditions. Les paramètres d’interaction des peptides β-lg 132-148, 76-83, 41-60 et 1-14 suggèrent l’implication de ces zones peptidiques dans les complexes β-lg/pectine. L’initiation de l’interaction entre la β-lg et la pectine se traduit par la formation de complexes solubles d’origine enthalpique. La neutralisation des complexes induit leur agrégation et leur insolubilisation. Des facteurs d’origines entropique et enthalpique sont favorables à cette agrégation. La séparation de phases observée lors de l’agrégation des complexes s’effectue selon un mécanisme de nucléation et croissance. / The aim of this study was to characterize protein/polysaccharide interactions using the β-lactoglobulin (β-lg)/pectin as a model system. The pH values leading to the formation of soluble complexes (pHc) between β-lg and low or high-methoxyl-pectin (LM- or HM-pectin) measured with titration were 6.1 and 5.5, respectively. The destabilizing effect of sodium chloride, urea and temperature has demonstrated that interactions in the systems are mainly caused by electrostatic forces and, to a lesser extent, hydrogen bonding. Binding parameters of β-lg/pectin complexes were determined using frontal analysis continuous capillary electrophoresis (FACCE). At pH 4, approximately 23 β-lg molecules are cooperatively complexed on LM-pectin, where each β-lg molecule covers an average of 12 D-galA residues. The calculated binding constant is 1431 M-1. The peptides β-lg 132-148, 76-83, 41-60, and 1-14 would be involved in the interaction with the pectin. Isothermal titration calorimetry (ITC) was used to characterize the thermodynamic parameters of β-lg/LM- or HM-pectin complexes. The binding isotherms revealed the formation of soluble intrapolymer complexes further followed by their aggregation in insoluble interpolymer complexes. The soluble complexes were enthalpically driven, whereas enthalpic and entropic factors were involved in the insoluble complexes formation. Static light scattering was used to monitor the phase separation of β-lg/LM and HM-pectin mixtures as they were acidified with glucono-δ-lactone (GDL). This technique was used to confirm the two-step mechanism observed with ITC. The phase separation resulting from complexation was achieved through a nucleation and growth mechanism. The increase of complexation in solution with acidification led to a local ordering of systems. Complex formation through acidification was confirmed using phase contrast microscopy. A better understanding of β-lg/pectin interactions was required to achieve research projects using complexes as food ingredients.

Les pectines de la paroi cellulaire végétale sont impliquées dans un grand nombre de processus physiologiques. Toutefois, la fonction exacte des pectines - au niveau structurel comme dans le contexte de la biologie et du développement cellulaire - est toujours un sujet de controverses. D’autre part, des observations soulèvent la question du rôle des fragments pectiques dans le contrôle de la floraison (Marfà et al., 1991) et les changements de communication intercellulaire observés au sein du méristème apical lors de la transition florale (Ormenese et al., 2000, 2002) impliquent des modifications biochimiques de la structure de la paroi cellulaire. Comme décrit par Liners et al. (1994), nous avons étudié par immunocytochimie (microscopie électronique et confocale) la nature, la localisation et le contenu en pectines dans des méristèmes de plantes de Sinapis en conditions végétatives ainsi que lors de la transition florale. Une diminution importante mais transitoire du contenu en homogalacturonanes de la paroi cellulaire est observée au cours des premières heures de la transition florale. Cette diminution du contenu en pectines doit être la conséquence d’une libération d’enzymes pectolytiques dont les pectine méthylestérases (PME) au niveau du méristème. Afin d’étudier l’expression des PME dans le méristème lors de la transition florale, nous avons produit et caractérisé un polysérum contre un zone extrêmement conservée des gènes de PME de S. alba./Immunocytochemical study of pectins and pectin modifications at floral transition in meristems of Sinapis alba L. By Stéphanie Sobry Abstract : Plant cell wall pectins are implicated in a large number of physiological processes. However, the exact functions of pectins – at a structural level as well as in the context of cell biology and development - are still debatable. On the other hand, observations raise the question as to whether pectic fragments are involved in the in vivo control of flowering (Marfà et al., 1991) and communication changes between the cells of the apical meristem in floral transition (Ormenese et al., 2000, 2002) imply biochemical modifications of the cell wall structure. Using immunocytochemistry (electron and confocal as described in Liners et al. (1994), we studied the nature, localization and content of pectins in meristems of Sinapis in vegetative plants and at floral transition. A marked but transient decrease of the homopolygalacturonic content of the cell wall occurs in the first hours of the transition to flowering. This pectin content decrease must be due to the release of pectolytic enzymes like pectin methylesterase (PME) in the meristem. To study PME expression in the meristem at floral transition, we raised and characterized polyclonal antibodies to highly conserved sequences of S. alba PME genes.

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Les breuvages enrichis en protéines et fibres alimentaires sont des produits en croissance mais leur développement constitue un défi technologique dû à l’instabilité des protéines en milieu acide après un traitement thermique. L’objectif de cette étude était d’étudier l’effet de l’homogénéisation (1500 psi, 4°C) sur la stabilité des protéines seules et des complexes protéines/pectines en présence de β-glucan dans un jus modèle au cours de l’entreposage (4°C). La stabilité a été évaluée par observation visuelle (séparation des phases, précipitation) et la distribution des protéines dans les phases a été effectuée en fonction du temps d’entreposage (jours 1, 7, 14, 21 et 28). La taille, la charge des particules et la viscosité des solutions ont été mesurées aux jours 1 et 28. L’homogénéisation effectuée après la pasteurisation a augmenté la stabilité des protéines seules grâce à une diminution significative de la taille des agrégats des protéines. Toutefois, l’homogénéisation effectuée avant la pasteurisation n’a pas eu d’effet sur la stabilité. L’ajout de faibles concentrations de pectine n’a pas amélioré la stabilité des protéines en milieu acide après la pasteurisation. Les complexes obtenus avaient une charge faible et une taille élevée que l’homogénéisation n’a pas pu réduire. L’ajout de β-glucan a favorisé l’augmentation de la proportion de précipité pour les breuvages enrichis en protéines seules, et n’a pas modifié la stabilité des protéines en présence de pectines. Cependant, les protéines insolubles se trouvant dans les phases précipitées sont faciles à resuspendre après l’agitation des breuvages. Ce travail a démontré que l’homogénéisation est un traitement simple qui permet la stabilisation des breuvages enrichis, mais qui nécessite une adaptation au procédé habituel. / There is an increasing demand for beverages enriched with proteins and dietary fibers but this development is still a technological challenge due to protein instability in acidic condition after heat treatment. The objective of this work was to study the effect of homogenization before/after pasteurization on the stability of proteins and proteins/pectin complexes in presence of β-glucan in juice model during the storage at 4°C. The stability was evaluated by visual observation (phase separation, precipitation) and distribution of proteins was determined at storage time of 1, 7, 14, 21 and 28 days. The size, the charge of the particles and the viscosity of the solutions were measured in days 1 and 28. A homogenization step performed after pasteurization increased the proteins’ stability by significant decrease in particle size. However, the homogenization performed before pasteurization had no effect. The addition of low concentrations of pectin did not stabilize the proteins after pasteurization. The complexes obtained had a low charge and a large size that homogenization could not reduce. The addition of β-glucan promoted the proportion of precipitate for the beverage with proteins alone and did not affect proteins’ stability in the presence of pectin. However, the insoluble proteins in the precipitate phases are resuspended easily by some tube inversions. This work demonstrated that homogenization is a simple treatment that could help stabilize fortified beverages but it requires adaptation to usual procedure.