Etude des mécanismes de biosorption de l'acide p-coumarique et du 4-ethylphénol par des dérivés de levures

Study of biosorption mecanisms of p-coumaric acid and 4-ethylphenol by yeast derived products

• Auteur / Autrice : Elena Bakhos
• Direction : Cédric Brandam, Dominique Salameh
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie des Procédés et de l'Environnement
• Date : Soutenance le 10/12/2021
• Etablissement(s) : Toulouse, INPT en cotutelle avec Université Saint-Joseph (Beyrouth). Faculté des Sciences
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Mécanique, énergétique, génie civil et procédés (Toulouse)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de génie chimique (Toulouse ; 1992-....)
• Jury : Président / Présidente : Aude Vernhet
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Cédric Brandam, Dominique Salameh, Aude Vernhet, Marie-Hélène Manero
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Régis Gougeon, Ibrahim Bou Malham

Mots clés

Mots clés contrôlés

Vin

Aliments -- Analyse sensorielle

Mots clés libres

Vin

Paroi

Biosorption

4-éthylphénol

Acide p-coumarique

Analyse multivariée

Analyse de surface

Mannoprotéines

FTIR

XPS

Cinétique

Wine

Cell wall

Biosorption

4-ethylphenol

P-coumaric acid

Multivariate analysis

Surface analysis

Mannoproteins

FTIR

XPS

Kinetics

Résumé

L’apparition du 4-éthylphénol dans le vin lors de la réaction de bioconversion de l’acide p- coumarique par la levure du genre Brettanomyces est responsable d’altérations organoleptiques et donc de pertes économiques importantes pour le secteur de l’oenologie. Les écorces de levures et leurs dérivées sont connues comme des produits ayant un potentiel d’adsorption. Ce travail, réalisé dans un milieu vin synthétique, évalue la capacité et étudie les mécanismes de biosorption de l’acide p-coumarique et du 4-éthylphénol par des écorces de levures obtenues à partir de 2 souches d’espèce de levures, Saccharomyces et Brettanomyces, avec 2 procédés de fabrication différents, autolyse thermique ou traitement haute pression (HPH). Les produits dérivés de levures ont été caractérisés avant et après biosorption selon trois méthodes : spectroscopie infrarouge, XPS et analyse biochimique. Ces trois méthodes analysent la composition de surfaces des écorces à des profondeurs différentes. Le couplage de ces techniques complémentaires ont permis de mettre en évidence que les fonctions protéiques des parois de levures sont les principales fonctions responsables de l’adsorption des 2 composés. La cinétique de disparition d’acide p-coumarique et de 4-éthylphénols dans le milieu a été suivie par HPLC, avec la variation de paramètres tels que la masse de l’adsorbant, la concentration initiale de l’adsorbat ainsi que la compétition entre les deux adsorbats. Il s’est avéré qu’en augmentant la masse de l’adsorbant, la capacité spécifique des écorces à adsorber l’acide p-coumarique et le 4-éthylphénol diminue. La diminution de la capacité spécifique d’adsorption est également observée lorsque les deux adsorbats se trouvent en même temps dans le milieu avec probablement une compétition sur les sites d’adsorption. Des quantités maximales d’adsorption de 1,17 mg d’acide p-coumarique et de 4,25 mg d’éthylphénols/g d’écorces ont été obtenues dans les conditions testées.

The appearance of 4-ethylphenol in wine during the bioconversion reaction of p-coumaric acid by yeast of the genus Brettanomyces is responsible for organoleptic alterations and therefore significant economic losses for the wine industry. Yeast hulls and their derivatives are known for their adsorption potential. This work, carried out in a synthetic wine medium, evaluates the capacity and studies the mechanisms of biosorption of p-coumaric acid and 4-ethylphenol by yeast hulls obtained from two strains of yeast species, Saccharomyces and Brettanomyces, with two different production processes, thermal autolysis or high-pressure treatment (HPH). The yeast- derived products were characterized before and after biosorption by three methods: infrared spectroscopy, XPS and biochemical analysis. These three methods were used to analyze the surface composition of the yeast hulls at different depths. The coupling of these complementary techniques allowed highlighting that the protein functions of the yeast walls are the main functions responsible for the adsorption of the 2 compounds. The kinetics of disappearance of p-coumaric acid and 4-ethylphenols in the medium was measured by HPLC, while modifying parameters such as the mass of the adsorbent, the initial concentration of the adsorbate as well as the competition between the two adsorbates. It was found that by increasing the mass of the adsorbent, the specific capacity of the yeast hulls to adsorb p-coumaric acid and 4-ethylphenol decreased. The decrease in specific adsorption capacity is also observed when both adsorbates are in the medium at the same time with probably a competition on the adsorption sites. Maximum adsorption amounts of 1.17 mg of p-coumaric acid and 4.25 mg of ethylphenols/g of yeast hulls were obtained under the tested conditions.