Cours 5 - Bio nanocomposites Flashcards
Donnez des polymères de source naturelle pouvant servir à l’emballage des produits alimentaires
- polymère de source naturelle
- polysaccharides : cellulose, amidon
- des protéines isolées du soja, gélatine
- polyesters : polyhydroxyalcanoate (PHA) => produit par les bactéries
Dans les pellicules à base de biopolymères naturels, quelles sont les 2 classes ?
1 ) les polymères naturels biodégradables ( produits par des systèmes biologiques => animaux, plantes, micro-organismes)
2) Polymères synthétiques biodégradables (dérivés de précurseurs biologiques produisant des acides aminés, des sucres et/ou des huiles naturelles)
Les polymères naturels tels que les protéines et les polysaccharides peuvent avoir de bonnes propriétés en tant que pellicule avec
- des valeurs satisfaisantes d’effet barrière aux gaz
- un faible coût de fabrication
- perméabilité élevée à la vapeur d’eau, à cause du caractère hydrophile du polymère.
Il y a actuellement bcp de recherche dans la production de pellicules à base de
protéines et polysaccharides afin d’améliorer la qualité de l’emballage pour la conservation des aliments
Qu’est-ce qu’un polysaccharide ?
- polymère d’hydrate de carbone formé par l’union de nombreux monosaccharides avec la formule structurelle CnH2nOn tels que le glucose.
Quel est le polysaccharide le plus abondant dans la nature ?
L’amidon
En pellicule d’emballage, l’amidon a des caractéristiques uniques du sa composition en
Amylose et amylopectine
L’amidon est un mélange d’amylose qui contient un lien
alpha 1-4
L’amylopectine contient
des liaisons alpha 1-6 et est ramifié
Les ramifications de l’amylopectine ( groupement OH ) cause des problèmes car
L’eau va venir s’y lier donc ceci est une problématique lors des emballages alimentaires.
Il est préférable d’avoir une source d’amidon ayant
Moins d’amylopectine et plus d’amylose
Quelle céréale contient moins d’amylopectine ?
Les légumineuses
Quelles sont les caractéristiques de l’amylose qui en font de bons composés pour faire des emballages alimentaires ?
Les molécules d’amylose en raison de leur linélarité ont tendance à être orienté parallèlement, suffisant pour qu’ils forment des liaisons hydrogènes entre des polymères adjacents.
=> ceci résultera d’une faible affinité du polymère à l’eau
=> ce qui produit des pellicules opaques et moins cassant
Qu’est-ce qui est problématique avec l’amidon ?
=> parce que l’amidon ne contient pas 100% d’amylose, les ramifications de l’amylopectine modifient ses propriétés.
Ainsi, selon la proportion d’amylose, les biopellicules à base d’amidon offrent une faible barrière à la vapeur d’eau et aux gaz tels que Co2, O2 en plus d’être friable.
Pour utiliser l’amidon comme emballage il faut donc
Ajouter des additifs pour accroître ses propriétés => nanocomposites
Quels sont les polysaccharides utilisés pour la production de pellicules d’emballage ?
- cellulose
- Chitosane
- Alginate
- Pectine
- Carraghénane
Quel est le % de biomasse de la cellulose ?
50%
La cellulose est un ….. de structure
Homopolysachharide
Quel sont les liens des glucose linéaire de cellulose ?
Les liens B1-4
Qu’y a t’il entre les OH équatoriaux de la cellulose et que cela fait-il ?
- Il y a des pont H entre les OH équatoriaux ce qui résulte de :
=> formation de fibres étirées et rigides
= > formation de faisceaux insolubles ( bois, coton, cellophane )
La chitine comporte
Un homopolymère linéaire de N-acétylglucosamine avec des liaisons B1-4
La liaison de cations de la chitine permet d’avoir
de la rigidité et force ( carapace des homards )
Quel est le second polymère naturel le plus abondant dans la nature ?
- la chitine
Où retrouve t’on la chitine ?
- dans la carapace des crustacés, cuticules d’insectes et les parois cellulaires des champignons
La chitine possède quoi comme activités au niveau des micro-organismes ?
Des propriétés antifongiques et antibactériennes
La chitine est insoluble dans l’eau et
dans les solvants organiques les plus courants ce qui limite son utilisation
Le chitosane est un polysaccharide obtenu par
Désacéthylation de la chitine ( on enlève le groupement acétyl de la chitine
La chitosane est
- biodégradable
- bioadhésif
- bactériostatiques
- fongistatique
- permet l’introduction de propriétés souhaitées par sa modification chimique ou sa conjugaison avec d’autres polymères
Alginates provient d’où ?
De certaines algues brunes
La pectine est
- un polymère linéaire d’acide galacturonique en liaison alpha 1- 4
- elle est faiblement ramifié
Qu’est-ce que la carraghénane ?
Un polymère de carabiose en liaison alpha 1-3
- le carabiose : 2 galactoses en liaison B1-4
Concernant les pellicules de protéines, elles sont synthétisées par qui ?
Elles sont synthétisées par des organismes vivants qui condensent différents acides aminées par des liens alpha-peptidiques
Comme les protéines sont composés d’une grande variété dans leurs acides aminés, cela leurs confèrent
Des propriétés particulières
Les protéines de quel aliment ont de bonnes propriétés adhésives lorsqu’utilisées en pellicules biodégradables ?
Fèves de soya
Quelles sont les protéines végétales qui sont étudiées pour la formation de pellicules d’emballage ?
- Zéine ( protéine du mais)
- protéines de blé
- protéines de gluten
Quelles sont les protéines animales qui sont étudiées pour la formation de pellicules d’emballage ?
- collagène
- gélatine
- caséine
- protéine du lactosérum
Les protéines de zéine ( protéine du maïs) possède quel genre de caractère et cette propriété produit des pellicules qui sont ?
- Un caractère hydrophobe
Cette propriété produit des pellicules qui sont :
1) dure
2) transparente
3) grande stabilité face à l’humidité et à la chaleur car elle ne veut pas se lier à l’eau
Les interactions entre polysaccharides et protéines sont largement utilisé pour contrôler quoi ?
- la structure
- la texture
- la stabilité des emballages pour produits alimentaires
Les propriétés des pellicules d’emballage obtenues des interaction entre les protéines et les polysaccharides vont dépendre de
1) ration polysaccharide / protéine
2 propriétés de chacun des polymères
3) Conditions de la solution génératrice (ph, force ionique, concentration totale)
Quels sont les secteurs qui auraient un potentiel d’utiliser les nanotechnologies dans l’industrie alimentaire ?
1) agriculture
2) transformation des aliments
3) emballage des aliments
4) suppléments nutritifs
Quel est le secteur le plus actif pour intégrer la nanotechnologie ?
- celui de l’emballage alimentaire car les consommateurs sont plus enclin à accepter les nanotechnologie dans les emballages que dans les aliments.
Qu’est-ce qu’un composite ?
deux ou plusieurs substances combinés ayant des propriétés uniques qui ne sont pas susceptibles d’être obtenus à partir de ses composants individuels
Les nanocomposites sont à l’échelle
sont à l’échelle nanométrique et ont des propriétés particulières liées à leur taille (nano)
Qu’est-ce qu’un bionanocomposite ?
biodégradable
Quels sont les types de matériaux utilisés pour la production de bionanocomposites ?
- minéraux argileux (inorganiques)
- fibres de cellulose ( organiques, obtenues de plantes )
=> biodégradables et renouvelables
=> moins d’impact sur l’environnement que leurs homologues synthétiques
La cellulose est produite par
les plantes et les bactéries
Pourquoi les bionanocomposities sont de bons potentiels car
- accessibilité
- durabilité
( les fibrilles de cellules sont alignés dans le même sens, ce qui crée une propriété de traction et de flexion maximale et assure la rigidité - grande surface relativement à leur volume
( donne d’excellentes propriétés mécaniques, électriques et thermiques aux nanocomposites)
Quel est l’inconvénient majeur des fibres de cellulose ?
Leur nature fortement polaire
- incompatibilité avec les polymères non polaires
- faible résistance à l’absorption d’humidité
- l’utilisation de fibres naturelles moins attrayants pour les applications d’emballage
Comment améliore t’on la compatibilité entre les nanofibres de cellulose et matrices hydrophobes ?
- des méthodes physiques
- des méthodes chimiques
Pourquoi les nanofibres de cellulose suscite bcp d’intérêt commercial en tant que nanomatériel de remplissage dans une matrice de polymère ?
- grande disponibilité
- améliorent la durabilité
- très grand rapport surface-volume
- haute résistance à la traction
- rigidité élevée
- grande flexibilité
- bonnes propriétés :
- dynamiques,
- mécaniques,
- électriques,
- thermiques
Des recherches récentes sur deux protéines comme nanoparticules quelles sont-elles ?
- Viciline (protéine de réserve de légumineuse telle le pois )
- gliadine (protéine de réserve du blé)
Quel est la nanoparticule la plus utilisée dans les nanocomposites ? (examen question)
La réponse serait l’argile.
Il existe deux classes de protéines végétales, quelles sont-elle ?
1) les protéines fibreuses
2) les protéines globulaires
Que sont les plastifiants ?
des composés ajoutés à d’autres matériaux, sous certaines conditions, pour modifier certaines propriétés physiques et mécaniques. Des plastifiants à faible volatilité peuvent être ajoutés pour donner de la flexibilité à une pellicule polymérique.
Quels sont les plastifiants usuels ?
- monosaccharides
- dissacharides
- oligossacharides
- polyol
L’argile comme agent de remplissage fait quoi ?
- L’ajout de moins de 5% de MMT :
- améliore les propriétés des pellicules thermoplastiques à base d’amidon
- augmentation de la température de décomposition
- augmentation de la résistance à la traction et à l’allongement
- diminution de la diffusion de la vapeur d’eau
