Propriétés rhéologiques et interactions au sein de suspensions de cellulose et de systèmes biomimétiques cellulose/pectines

Английский. The influence of the presence of pectins on the rheological and structural properties of cellulose suspensions was studied in a double goal: to propose controlled model "cellulose/pectins" systems, having interesting texturing properties, and to better understand the mechanical properties of the cell walls, particularly the mechanisms responsible for their structuration and the role of each polysaccharidic component. The rheological properties of the cellulose/pectins mixtures in variable proportions were compared with those of the individual biopolymers. The influence of the presence of calcium and/or sodium ions on the properties of the mixed systems was studied. The structure of the resulting gel was studied by transmission electron microscopy, confocal laser scanning microscopy and atomic force microscopy. The present study highlights and original alternative way for microfibrillated cellulose storage, which is freezing at -20°C. In presence of low methoxyl pectins (LM pectins), a synergistic effect was observed in presence of calcium and sodium ions, leading to increased rheological properties of the composites. The characterizations of the mixtures made with cellulose and high methoxyl (HM pectins) or fairly methoxyl pectins (MM pectins) rich or low in side chains of neutral sugar, showed that whatever the structural characteristics of these pectins, the ionic conditions of the medium and the biopolymers concentrations, the gelation of the mixtures is mainly controlled by cellulose. Thus, the cellulose network would be the principal component governing the mechanical properties of the cell walls. However, the neutral sugar side chains seem to play a part in the interactions with cellulose, as shown by the interesting viscoelastic properties of cellulose/apple HM pectins systems. The rigidity of cellulose/pectins composite gel is strongly influenced by the structural characteristics of pectins. The structuration of plants cell walls would thus result from the properties of solid viscoelastic properties of cellulose, its interactions with pectins according to their structural characteristics (implication of the neutral sugar side chains and the specific potential calcic interactions) and of the distribution of the components in the medium.

Французский. L'influence de la présence de pectines sur les propriétés rhéologiques et structurales des suspensions de celulose a été étudiée dans une double perspective : d'une part, proposer des systèmes modèles contrôlés "cellulose/pectines" ayant des propriétés texturantes intéressantes, d'autre part, mieux comprendre les propriétés mécaniques des parois végétales, notamment les mécanismes responsables de leur structuration et le rôle de chaque constituant polysaccharidique. Les propriétés rhéologiques des mélanges cellulose/pectines dans des propertions variables ont été comparées aux propriétés des constituants seuls. L'influence de la présence ou non des ions calcium et/ou sodium sur les propriétés des systèmes mixtes a été étudiée. La description de la structure des gels résultants a été étudiée par des techniques microscopiques d'observations à différentes échelles (microscopie électronique à transmission, microscopie confocale à balayage laser et microscopie à force atomique). Cette étude a permis de mettre en évidence une méthode originale de conservation des suspensions de cellulose microfibrillée par la congélation à -20°C. En présence de pectines faiblement méthylées (LM), un effet de synergie a été observé en présence d'ions calcium et sodium, donnant lieu à une augmentation des propriétés rhéologiques des composites. Les caractérisations des mélanges cellulose et pectines hautement méthylées (HM) ou moyennement méthylées (MM) riches ou pauvres en chaînes latérales d'oses neutres ont montré que, quelles que soient les caractéristiques structurales de ces pectines, les conditions ioniques du milieu et les concentrations en biopolymères, la gélification des mélanges est principalement gouvernée par la cellulose. Ainsi, le réseau cellulosique serait le principal constituant régissant les propriétés mécaniques des parois végétales. Cependant, les chaînes latérales d'oses neutres semblent jouer un rôle dans les interactions avec la cellulose, car les propriétés viscoélastiques des systèmes cellulose/pectines HM de pomme apparaissent particulièrement intéressantes. La rigidité du gel composite cellulose/pectines est donc fortement influencée par les caractéristiques structurales des pectines. La structuration des parois végétales résulteraient donc des propriétés de solide viscoélastique de la cellulose, de ses interactions avec les pectines selon leur caractéristiques structurales (implication des chaînes latérales d'oses neutres et des ponts calcium ponctuels) et de la répartition des composants dans le milieu.