Structure, propriétés rhéologiques et connectivité de gels de Carraghénanes extraits de différentes espèces d’'algues rouges

Structure, Rheological Properties and Connectivity of Gels Formed by Carrageenan Extracted from Different Red Algae Species

• Auteur / Autrice : Tran Nu Thanh Viet Bui
• Direction : Taco Nicolai, Frédéric Renou, Trong Bach Nguyen
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie et physico-chimie des polymères
• Date : Soutenance le 28/02/2019
• Etablissement(s) : Le Mans
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Matière, Molécules Matériaux et Géosciences (Le Mans)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut des Molécules et Matériaux du Mans (Le Mans ; 2012-....) - Institut des Molécules et des Matériaux du Mans / IMMM

Mots clés

Mots clés contrôlés

Gélification

Rhéologie

Carraghénanes

Vịnh Cam Ranh (Viet Nam ; baie)

Rhodophycophytes

Mots clés libres

Carraghénane

Rhéologie

Microstructure

Gel

Carrageenan

Rheology

Résumé

Les carraghénanes (Car) sont des polysaccharides linéaires sulfatés extraits d’algues rouges et sont très utilisés en tant qu’épaississants et gélifiant en industrie. Les rendements d’extraction ainsi que les propriétés physicochimiques de Car extraits de différentes espèces cultivées dans la baie de Cam Ranh au Vietnam ont été déterminés. Pour les variantes kappa et iota, les propriétés rhéologiques et de la microstructure en solution seuls ou en mélange à différentes concentrations en présence de CaCl2 ou de KCl. Leurs mélanges présentent une gélification thermique en deux étapes qui correspondent chacune aux gélifications du kappa et iota seuls. Cependant, pour les mélanges, l’élasticité du gel est nettement supérieure à la somme de celle des Car seuls. Des mesures en microscopie confocale et de turbidimétrie ont démontré que les gels obtenus avec le kappa étaient toujours plus turbides que ceux avec l’iota mais étaient moins turbides dans les mélanges. Au vus des résultats, un mécanisme de séparation de phase microscopique entre les deux Car semble très peu probable. Des mesures de FRAP (Recouvrance de Fluorescence Après Photo-blanchiment) ont permis de sonder la mobilité des chaînes de Car dans les gels pour les systèmes individuels ou les mélange. Dans tous les cas, il a été observée qu’une fraction des chaînes de Car reste mobile dans les gels. Cette fraction mobile varie de 25% à 75% selon le type de Car et le type/concentration en sel. Cette fraction n’est pas corrélée à la dureté du gel quelles que soient les conditions opératoires. De plus, il a été démontré que les chaines relarguées sont plus petites que la moyenne de l’échantillon initial.

Carrageenan (Car) is a polysaccharide extracted from red algae and is widely used as thickener, stabilizer and gelling agent in various products. Properties of Car extracted from different algae species cultured at Cam Ranh Bay in Vietnam were characterized. Kappa car extracted from K. alvarezii and iota Car from E.denticulatum were selected to study the rheological properties and the microstructure of individual and mixed car solutions in presence of CaCl2 and KCl. Mixtures showed a two-step gelation process with gelation temperatures that coincided with those of corresponding individual kappa and iota Car solutions. However, the stiffness of the mixed gels was much higher than the sum of the corresponding individual gels. Confocal laser scanning microscopy and turbidity measurements showed that the kappa Car gel was always more heterogeneous than the iota Car gel, but less in the mixture than in the individual system. The results show that microphase separation of iota and kappa Car in mixed gels is highly unlikely.The mobility of Car chains in individual gels of kappa and iota Car and their mixtures was determined using fluorescence recovery after photobleaching. Slow recovery was observed for the gels showing that a fraction of the Car chains remained mobile. The fraction of mobile chains in the gels varied between 25% and 75% depending on the type of Car and the type and concentration of salt. The fraction of mobile chains in gels was not correlated to the gel stiffness. These results were confirmed by the release of Car from gel fragments into excess solvent. It was found that released Car chains were smaller than the average size of the initial Car sample.