Elaboration en voie sèche et caractérisation de matériaux impliquant un sel de magnésium en vue de l’amélioration de la biodisponibilité des oligo-éléments

• Auteur / Autrice : Margaux Tansu
• Direction : Éric Le Fur, Thierry Bataille
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie
• Date : Soutenance le 15/09/2020
• Etablissement(s) : Rennes, Ecole nationale supérieure de chimie
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Matière, Molécules Matériaux et Géosciences (Le Mans)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut des Sciences Chimiques de Rennes
• Jury : Président / Présidente : Olivier Guillou
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Éric Le Fur, Thierry Bataille, Olivier Guillou, Isabelle Gautier-Luneau, Vanessa Prévot, Julie Duclos
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Isabelle Gautier-Luneau, Vanessa Prévot

Mots clés

Mots clés contrôlés

Oligoéléments

Mots clés libres

Bio-assimilation du zinc

Enrobage en voie sèche

Réactions solide-solide Mg-Zn-O

Théorie du mélange ordonné

Polymorphisme du stéarate de magnésium

Loi de Vegard

Retard de solubilisation du zinc

Zinc bio-assimilation

Dry process

Mg-Zn-O solid reaction

Dry Coating

Ordered mixing theory

Magnesium stearate polymorphism

Vegard law

Delay in solubilization

Résumé

L’essor de la complémentation minérale dans l’industrie agro-alimentaire a conduit le CFPR (compagnie financière et de participations Roullier) à s’intéresser à la bio-assimilation des oligo-éléments chez les ruminants, les porcs et les volailles. Les travaux présentés dans ce manuscrit constituent les fondements du projet OligoPro. Le projet impose l’utilisation d’un procédé de synthèse en voie sèche et également l’utilisation d’un sel de magnésium comme additif pour améliorer la bio-assimilation du zinc. En considérant ces contraintes, trois pistes d’amélioration de la bio-assimilation du zinc sont développées dans ce mémoire. La première stratégie de recherche consiste à caractériser les produits de réactions solide-solide entre un sel de zinc et un sel de magnésium. La seconde stratégie propose de mettre en évidence l’enrobage d’un sel de zinc par un sel de magnésium en voie sèche d’après la théorie des mélanges ordonnés développée par Hersey en 1975.Enfin, une troisième stratégie consiste à ajouter un sel gras magnésien (le stéarate de magnésium) en tant qu’additif au sel de zinc dans le but de modifier l’hydrophilie de ce dernier. Les matériaux de type Mg-Zn-O obtenus sont dissout en milieu acide afin d’évaluer les retards de solubilisation recherchés pour le zinc. Ces cinétiques sont alors utilisées pour déterminer la pertinence de chaque matériau afin d’être sélectionné comme produit OligoPro. Parallèlement, des leviers scientifiques ont pu être levés grâce à la mise en place des recherches concernant le projet OligoPro. Notamment, une loi de Vegard a pu être établie à partir des taux d’insertions de zinc dans la périclase de la magnésie. De plus, la troisième stratégie a permis de mettre en évidence un polymorphisme inédit du stéarate de magnésium.

The growth of mineral complementation in the food industry has led the CFPR (holding company Roullier) to focus on the bio-assimilation of trace elements by ruminants, swine and poultry. The work presented in this manuscript forms the foundation of the OligoPro project. The project requires the use of dry synthesis process and also the use of a magnesium salt as an additive with a zinc salt in order to improve zinc bio-assimilation. Taking into account these constraints, three ways for improved zinc bio-assimilation are developed in this submission. The first research strategy consists in characterizing the products of solid-solid reactions between a zinc salt and a magnesium salt.The second strategy intends to highlight the coating of a zinc salt with a magnesium salt in a dry process according to the ordered mixing theory developed by Hersey in 1975. Finally, the third strategy is to use a fatty magnesium salt (magnesium stearate) to modify the hydrophilicity of the zinc salt. The synthesized Mg-Zn-O type materials are dissolved in an acidic medium to extract the solubilization kinetics of Zn2+. These kinetics are then used to determine the suitability of each material to be selected as an OligoPro product. Thanks to the implementation of research as part of the OligoPro project, new scientific levers have been highlighted. In particular, a Vegard’s law was established from the effect of zinc substitution on the periclase structure of magnesia. Also, polymorphism of the magnesium stearate has been highlighted during the third approach.