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INSTITUT NATIONAL POLYTECHNIQUE DE LORRAINE
ECOLE NATIONALE SUPERIEURE D'AGRONOMIE ET DES INDUSTRIES ALIMENTAIRES CENTRE NATIONAL DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE, U.P.R. 6811
LABORATOIRE DES SCIENCES DU GENIE CHIMIQUE
GROUPE DES PROCEDES BIOTECHNOLOGIQUES ET ALIMENTAIRES
N° attribué par la bibliothèque
T H E S E
pour obtenir le grade de DOCTEUR DE L'INSTITUT NATIONAL POLYTECHNIQUE DE LORRAINE Discipline : Procédés Biotechnologiques et Alimentaires présentée et soutenue publiquement par
Gérald CHABANON
le 19 octobre 2005 HYDROLYSES ENZYMATIQUES D'ISOLATS PROTEIQUES ISSUS
DE TOURTEAUX DE COLZA :
CINETIQUE, MODELISATION,
CARACTERISATION ET FONCTIONNALITE DES PEPTIDES
JURY Présidente : Mme Annie MARC Directeur de Recherche (C.N.R.S., Nancy) Rapporteurs : Mr Pascal DHULSTER Professeur (Institut Universitaire de Technologie de Lille) Mr Frédéric SANNIER Professeur (Université de La Rochelle) Examinateurs : Mme Magali ROCHER Ingénieur A.D.E.M.E (Angers)
Mme Nadine CHOMARAT Ingéni
eur C.U.S.T (I.R.P.F., Gaillac)
Mme Isabelle CHEVALOT
MaÓtre de ConfÈrences (E.N.S.A.I.A., Nancy)
Mr Ivan MARC
Directeur de Recherche (C.N.R.S., Nancy)
Remerciements
REMERCIEMENTS
Je tiens à remercier tous ceux qui ont contribué à l'élaboration de ce mémoire :
Mr Michel SARDIN,
Directeur du Laboratoire des Sciences du Génie Chimique (LSGC),
Mr Michel FICK,
Responsable du Groupe Génie des Procédés Biotechnologiques et Alimentaires du LSGC, qui m'ont accueilli dans leur laboratoire.
Mme Annie MARC,
Directeur de recherche au CNRS,
qui a accepté de présider cette thèse.
Mr Pascal DHULSTER,
Professeur à l'IUT de Lille,
Mr Frédéric SANNIER,
Professeur à l'Université de La Rochelle,
qui ont accepté d'être les rapporteurs de cette thèse.
Mr Ivan MARC,
Directeur de Recherche au CNRS,
qui a été le directeur de cette thèse.
Mme Isabelle CHEVALOT,
Maître de Conférences à l'ENSAIA, co-directrice de cette thèse, pour sa disponibilité, son implication, ses nombreux et bons conseils, ses encouragements, son soutien et la confiance qu'elle m 'a portée.
Mme Magali ROCHER,
Ingénieur ADEME,
Mr Stéphane CHENU,
Docteur/Ingénieur de recherche à l'Institut de Recherche PIERRE FABRE, qui ont régulièrement suivi ce travail et qui, par leurs conseils, ont permis d'enrichir ce travail.
Mme Nadine CHOMARAT
Ingénieur CUST,
qui a accepté de faire partie du jury de thèse.
Mr Frantz FOURNIER,
Maître de Conférences à l'ENSAIA,
Mr Xavier FRAMBOISIER,
Ingénieur au LSGC,
Mme Christelle HARSCOAT-SCIAVO,
Chargé de Recherche au CNRS,
Mr Fabrice BLANCHARD,
Ingénieur au CNRS,
Mr Bernard PARISET,
Ingénieur au CNRS,
qui ont réalisé certaines expériences fondamentales de ce travail tout en m'enseignant les bases des techniques utilisées.
Eric OLMOS,
Maître de Conférences à l'ENSAIA,
Emmanuel RONDAGS,
Maître de Conférences à l'ENSAIA,
pour leur convivialité et leur bonne humeur. Et enfin, tout mon entourage, qui m'a encouragé et supporté tout au long de la thèse, et particulièreme nt Alice, mes parents, ma grand-mère, mes frères et belles-soeurs, ma famille, Annette,
Bertrand, Laurent, Emilie, Florent,
Anissa
Ligia Wafa, Feno, Nadine, Bérangère, Guillaume, Sophie, Isabelle, les " anciens Prabilois » et Etapiens, Pierre-George, Jean-Claude, Pascale, Sophie,
Damien, Laurence, Michael, Gigi.
Sommaire
SOMMAIRE.
INTRODUCTION GENERALE
1
CHAPITRE : BIBLIOGRAPHIE 4
I. LE COLZA, SON TOURTEAU ET SES PROTEINES. 4
I.1. LE COLZA. 4
I.1.1. Généralités. 4
I.1.2. Production de graines et d'huile de colza. 5 I.1.3. Sélections et modifications génétiques du colza. 5 I.1.4. Procédé d'extraction de l'huile des graines. 6
I.2. LE TOURTEAU DE COLZA. 8
I.2.1. Une matière première riche en protéines. 8 I.2.2. Les protéines de la graine de colza. 9 I.2.2.1. Les différents types de protéines. 9 I.2.2.2. Valeur nutritionnelle des protéines de tourteaux de colza. 9
I.2.2.3. La cruciférine. 11
I.2.2.4. Les napines. 12
I.2.2.5. Les oléosines et la myrosinase. 13 I.2.3. Les composés " antinutritionnels ». 13
I.2.3.1. Les glucosinolates. 13
I.2.3.2. Les polyphénols. 14
I.2.3.3. L'acide phytique. 16
I.2.3.4. Les molécules d'origine protéique. 17 I.3. CONCENTRATS ET ISOLATS DE PROTEINES DE COLZA. 17 I.3.1. Préparation de concentrats protéiques. 18 I.3.1.1. Préparation classique de concentrats protéiques. 18 I.3.1.2. Autres procédés de concentration des protéines de la farine. 20 I.3.2. Préparation d'isolats protéiques. 20 I.3.2.1. Méthodes de solubilisation des protéines. 21 I.3.2.2. Méthodes de récupération des protéines solubilisées. 23 * Récupération des protéines extraites par précipitation. 23 * Récupération des protéines extraites par ultrafiltration et diafiltration. 23 I.3.3. Séparation entre les globulines et les albumines de colza. 24 I.4. PROPRIETES FONCTIONNELLES DES PROTEINES DE COLZA 24
II. PROTEOLYSE ET PEPTIDES. 28
II.1. GENERALITES. 28
II.1.1. La synthèse de peptides. 28
II.1.2. La production de peptides par protéolyse. 29 II.2. PROPRIETES NUTRITIONNELLES, SENSORIELLES ET ANTIOXYDANTES
DES PEPTIDES. 31
II.2.1. Propriétés nutritionnelles des peptides et aliments diététiques. 31
II.2.2. Propriétés sensorielles. 32
II.2.3. Les peptides antioxydants. 33
II.3. PROPRIETES FONCTIONNELLES DES PEPTIDES. 33 II.3.1. La solubilité et les propriétés rhéologiques. 34 II.3.3. Propriétés émulsifiantes. 35
II.3.3. Propriétés moussantes. 36
Sommaire
II.4. ACTIVITES PHYSIOLOGIQUES OU BIOLOGIQUES DES PEPTIDES. 36
II.4.1. Les peptides opioïdes. 38
II.4.2. Les peptides anti-ACE. 39
II.4.3. Les peptides antimicrobiens. 39
II.4.4. Multifonctionnalité d'un peptide. 39 II.5. PEPTIDES ET MILIEUX DE CULTURE POUR CELLULES
PRO- ET EUCARYOTES. 40
II.5.1. Activités des peptides dans les milieux de fermentation. 40 II.5.2. Activités des peptides dans les milieux de culture de cellules eucaryotes. 40 II.6. HYDROLYSATS DE PROTEINES DE COLZA. 42 III. PROCEDES DE PROTEOLYSE ENZYMATIQUE, MODELISATION
ET CARACTERISATION DES PEPTIDES. 44
III.1. PROCEDES DE PROTEOLYSE ENZYMATIQUE. 44
III.1.1. Les protéases et les sources protéiques. 45 III.1.1.1. Les différents types de protéases. 45 III.1.1.2. Mesure de l'activité enzymatique. 47 III.1.1.3. Les différentes sources protéiques. 48 III.1.2. Les paramètres de l'hydrolyse. 49
III.1.2.1. Le pH. 49
III.1.2.2. La température. 49
III.1.2.3. La concentration initiale en protéines (So) et en enzyme (Eo). 50 III.1.2.4. Les autres paramètres opératoires. 51 III.1.2.5. Le degré d'hydrolyse (DH). 51 III.1.3. Les méthodes de contrôle de l'hydrolyse. 51 III.1.3.1. Méthode au TCA et méthode de la dialyse. 53 III.1.3.2. Méthodes au TNBS, à l'OPA et à la ninhydrine. 53
III.1.3.3. Méthode du pH-Stat. 55
III. 1.3.4. Méthode de l'osmométrie. 56 III.1.4. Les procédés de mise en oeuvre de l'hydrolyse. 56
III.1.4.1. Réacteurs discontinus 56
III.1.4.2. Réacteurs continus. 57
III.2. MODELISATION DE L'HYDROLYSE DANS DES REACTEURS DISCONTINUS. 59 III.2.2. Modèles empiriques et phénoménologiques de la protéolyse. 61 III.2.2.1. Généralités sur les modèles. 62 III.2.2.2. Abaques du contrôle de l'hydrolyse. 62 III.2.2.3. Modèles comportementaux de la protéolyse. 63 III.2.2.4. Modèles phénoménologiques de la protéolyse. 64 * Inhibition de l'enzyme par excès de substrat. 65 * Inhibition de l'enzyme par les molécules non-protéiques du substrat. 66 * Modification du substrat protéique. 66 * Inhibition de l'enzyme par les produits de l'hydrolyse. 67 * Autolyse de l'enzyme. 67 * Dénaturation thermique, chimique ou mécanique de l'enzyme. 68 * Quelques schémas réactionnels mis en évidence. 70
III.3. CARACTERISATION DES PEPTIDES. 71
III.3.1. Les techniques chromatographiques. 71 III.3.1.1. Chromatographie haute performance en phase inverse (CLHP-PI). 72 * Séparation par CLHP-PI. 71 * Couplage CLHP-PI et spectrométrie de masse. 73 III.3.1.2. Chromatographie haute performance d'exclusion de taille (CLHP-ET). 73 III.3.1.3. Chromatographie haute performance d'échange d'ions (CLHP-EI). 74 III.3.2. Les techniques électrophorétiques. 75 III.3.2.1. L'électrophorèse sur gel (SDS-PAGE). 75 III.3.2.2. L'électrophorèse capillaire (EC). 75
Sommaire
CHAPITRE : MATERIEL ET METHODES 77
I. PREPARATION DES SUBSTRATS PROTEIQUES. 77quotesdbs_dbs4.pdfusesText_8
[PDF] Intérêt dune préparation multienzymatique unique sur différents