ETUDE DES INTERACTIONS PEPTIDES/MEMBRANE DANS LE FRACTIONNEMENT SELECTIF DE PEPTIDES PAR ELECTRODIALYSE AVEC MEMBRANES DE FILTRATION

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Benoît Bibeau
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ETUDE DES INTERACTIONS PEPTIDES/MEMBRANE DANS LE FRACTIONNEMENT SELECTIF DE PEPTIDES PAR ELECTRODIALYSE AVEC MEMBRANES DE FILTRATION Amirouche Djaoudi a, b, Loubna Firdaous a, Laurent Bazinet b,

1 ETUDE DES INTERACTIONS PEPTIDES/MEMBRANE DANS LE FRACTIONNEMENT SELECTIF DE PEPTIDES PAR ELECTRODIALYSE AVEC MEMBRANES DE FILTRATION Amirouche Djaoudi a, b, Loubna Firdaous a, Laurent Bazinet b, Pascal Dhulster a. a ProBioGEM, Polytech Lille, Avenue Paul Langevin, Villeneuve d Ascq CEDEX, France. b Institut des Nutraceutiques et des Aliments Fonctionnels (INAF), Département des sciences des aliments et de nutrition, Université Laval, Québec, Canada G1V 0A6. 1

2 Sommaire Introduction. Electrodialyse avec membrane de filtration. Electromigration de peptides synthétiques modèles. Conclusion et perspectives. 2

3 Introduction: La production de peptides bioactifs suscite un intérêt croissant. Ces peptides bioactifs sont issus d hydrolysats enzymatiques. Nécessité d envisager des procédés de fractionnement sélectifs. Techniques membranaires s'avèrent limitantes : UF, NF, Technique innovante : L électrodialyse avec membrane de filtration. 3

4 MEA MUF MUF MEC Anode - peptide - + peptide + Cathode Peptide neutre récupération KCl1 alimentation Electrolytes récupération KCl2 Cellule d'électrodialyse avec deux membranes d'ultrafiltration 4

5 Exemples d application : Enrichissement en polyphénols naturels d un jus de canneberges (Bazinet et al 2011). Séparation d un peptide anticancéreux à partir d un hydrolysat de coproduit du crabe des neiges (Doyen et al, 2010). Concentration d un peptide antihypertenseur à partir d un hydrolysat de protéines blanches de luzerne (Firdaous et al 2009). Isolement d un peptide antimicrobien à partir d un hydrolysat de caséines (Bargeman et al, 2002). Jusqu à présent peu ou pas d études pour la compréhension des phénomènes de transfert de matière. 5

Les différents flux de transfert de matière en EDUF: Electro-osmose Diffusion Electromigration MEA MUF MEC électro-osmose Anode diffusion électromigration - peptide - Cathode récupération

6 Les différents flux de transfert de matière en EDUF: Electro-osmose Diffusion Electromigration MEA MUF MEC électro-osmose Anode diffusion électromigration - peptide - Cathode récupération alimentation Electrolytes Electrolytes Schéma de la configuration de la cellule de l électrodialyse avec membrane d ultrafiltration. MEC : membrane échangeuse de cations ; MEA : membrane échangeuse d anions ; MUF : membrane d ultrafiltration. 6

7 2 peptides modèles: Propriétés chimiques : Propriétés physiques : Charge Taille en Da Peptide acide: (charge négative à ph7) asp-asp-asp-asp pi : 3.52 : Peptides basiques: (charge positive à ph7) lys-lys-lys-lys pi : :

8 Electromigration d un peptide anionique: asp-asp-asp-asp Tension 20V. [KCl] 0,5 et 2 g/l. [peptide] à 0,1%. Trois répétitions. MEA ph 7 MUF PES 10 KDa MEC Anode - 4-asp - Cathode récupération KCl 2 g/l alimentation 4-asp 1 g/l KCl 0,5 g/l Electrolytes Na 2 So 4 20g/L Electrolytes Na 2 So 4 20g/L Schéma de la configuration de la cellule de l électrodialyse avec membrane d ultrafiltration. MEC : membrane échangeuse de cations ; MEA : membrane échangeuse d anions ; MUF : membrane d ultrafiltration. 8

9 Transfert par diffusion: Expériences menées sans application d un champ électrique: Pas de migration de peptide constaté. La diffusion semble ne pas intervenir dans le transfert de masse. 9

10 Electromigration d un peptide anionique: asp-asp-asp-asp Observation d un plateau de migration de 4-asp après 1h. L ajout de KCl a permis de relancer le transfert de 4-asp. Le courant reprend sa valeur initiale. Un taux de transfert de 9%. Absence de transfert par diffusion. Présence d un flux électo-osmotique. 10

11 Electromigration d un peptide cationique: lys-lys-lys-lys L électromigration de 4-lys suit deux cinétiques. L ajout de KCl n a pas permis de relancer ou peu le transfert de 4-lys. Le courant ne reprend pas sa valeur initiale après ajout de KCl. Présence d un colmatage membranaire. Un taux de transfert de 51%. Absence de flux diffusionnel et électo-osmotique. 11

12 III) Conclusion et perspectives: 4-asp: Electromigration : Taux de transfert sur 5h: 9%. L ajout de KCl a permis de relancer l électromigration. Un flux électro-osmotique est observé. Absence de flux diffusionnel. Colmatage membranaire (22%) 4-lys: Electromigration : Taux de récupération sur 5h: 51%. L ajout de KCl n a pas permis de relancer l électromigration. Absence de flux diffusionnel et électro-osmotique. Colmatage membranaire est constaté (25%). Cette étude confirme un transfert de peptides régi essentiellement par électromigration. Perspectives: Analyse des membranes (en cours). Etude de la séparation simultanée des deux peptides (en cours). Etude de l influence du seuil de coupure et de la nature du matériau membranaire. 12

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