2011 (04) : "Elaboration de matériaux à base de farine de maïs : évaluation et compréhension des relations entre structure et cinétique de biodégradation" (thèse de Fouzia JBILOU)

Fouzia JBILOU a soutenu sa thèse de Doctorat intitulée :

Elaboration de matériaux à base de farine de maïs : évaluation et compréhension des relations entre structure et cinétique de biodégradation

le 29 AVRIL 2011

devant un jury composé de :

  • Pr. Anne BERGERET (Ecole des Mines d’Alès) Rapporteur
  • Pr. Yves GROHENS (Université de Bretagne Sud, Lorient) Rapporteur
  • Pr. Françoise SILVESTRE (ENSIACET, Toulouse) Rapporteur
  • Pr. Pascal DEGRAEVE (IUT Université Lyon1) Directeur de thèse
  • Dr. Sophie GALLAND (IUT Université Lyon1) Co-directrice de thèse
  • Dr. Nadia OULAHAL (IUT Université Lyon1) Examinateur
  • Dr. Valérie DESJARDIN (INSA Lyon) Membre invité
  • Dr. Patrice DOLE (CTCPA Bourg en Bresse) Membre invité

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Résumé

Dans le but de développer des matériaux à partir d’une ressource renouvelable de moindre coût que l’amidon, des matériaux à base de farine de maïs ont été élaborés par extrusion-injection. La caractérisation des propriétés physico-chimiques de ces matériaux a révélé que le taux de glycérol (ajouté à la farine de maïs en tant que plastifiant) et le profil des zones de cisaillement employé lors de l’extrusion influencent significativement le taux de déstructuration de l’amidon et des protéines de la farine de maïs. Ceci a pu être établi en croisant notamment les résultats de l’analyse par diffraction aux rayons X, par spectroscopie infra-rouge à transformée de Fourier, de l’analyse calorimétrique différentielle à balayage à des observations par microscopie confocale à balayage laser des matériaux. De plus, le suivi des cinétiques d’hydrolyse en sucres réducteurs de l’amidon par des enzymes amylolytiques en présence et en absence d’enzymes protéolytiques a pu être relié à la déstructuration des protéines. Les matériaux obtenus présentent cependant des inconvénients rédhibitoires pour certaines applications comme l’hygroscopie élevée et le vieillissement rapide dans le temps. L’ajout de polybutylène succinate (PBS) au mélange farine-glycérol a cependant permis de conduire à une amélioration des propriétés mécaniques et à une réduction de l’hygroscopie de ces matériaux. Les observations de la morphologie de ces matériaux par microscopie électronique à balayage ont montré que la farine de maïs et le PBS sont incompatibles et présentent une morphologie qui varie selon le taux de PBS dans le mélange (30, 50 ou 70%). L’étude de la cinétique d’hydrolyse de l’amidon de la farine de maïs par des enzymes amylolytiques a permis de mettre en évidence l’influence de plusieurs facteurs : (i) la cristallinité de l’amidon, (ii) l’aire spécifique, (iii) la porosité et (iv) la morphologie des matériaux. De plus, l’évaluation de la biodégradation par voie microbienne en milieu liquide et solide par voie aérobie ou anaérobie a montré les mêmes tendances globales que les résultats obtenus par voie enzymatique. Ainsi, les matériaux élaborés à partir des formulations présentant des proportions de PBS excédant 50 % ne sont pas biodégradables au sens de la norme ISO 14855/1999 et sont également faiblement hydrolysés par les enzymes amylolytiques.

Valorisation :

  • Publications dans des revues à comité de lecture :
    • Fouzia Jbilou, Sophie Galland, Farouk Ayadi, Laurent Belard, Charlyse Pouteau, Patrice Dole, Valérie Desjardin, Rémy Bayard, Pascal Degraeve (2011). Biodegradation of corn flour-based materials assessed by enzymatic, aerobic, and anaerobic tests : influence of specific surface area. Polymer Testing, 30 , 131-139.
    • Fouzia Jbilou, Farouk Ayadi, Sophie Galland, Catherine Joly, Patrice Dole, Laurent Belard, Pascal Degraeve (2011). Effect of shear stress extrusion intensity on plasticized corn flour structure : proteins role and distribution. Journal of Applied Polymer Science, 123(4) , 2177–2186
  • Communications à des congrès nationaux et internationaux :
    • Fouzia Jbilou, Pascal Degraeve, Issam Sebti. Synthèse sur les différentes méthodes d’évaluation de la biodégradabilité des polymères à base de ressources renouvelables.Colloque National de la Recherche dans les IUT (CNRIUT) les 29 et 30 mai 2008 à l’IUT A et l’IUT B, Université Claude Bernard Lyon 1. Lyon-Villeurbanne. (Communication orale et article de 8 pages)
    • Fouzia Jbilou, Sophie Galland & Pascal Degraeve. Estimation de la biodégradabilité d’un matériau d’emballage alimentaire à base de farine de maïs par voie enzymatique. Colloque National de la Recherche dans les IUT (CNRIUT) 8-10 Juin 2009 à l’IUT A de Villeneuve d’Ascq Lille1. (Communication orale et article de 8 pages)
    • Fouzia Jbilou, Sophie Galland, Laurent Belard, and Pascal Degraeve. Effect of corn flour extrusion on its enzymatic degradation : impact of shearing zone profile. Congrès Matbim : First International Meeting on Material / Bioproduct Interactions. 3-5 March 2010 AgroParisTech, Paris. (Communication par affiche)
    • Fouzia Jbilou, Sophie Galland, Nadia Oulahal, Pascal Degraeve. Effet de la formulation et du procédé sur la biodégradation d’un matériau à base de farine de maïs. 15 éme journée scientifique de l’Ecole Doctorale Interdisciplinaire Sciences-Santé le 17 Mars 2010 à l’université Lyon1. (Communication par affiche)
    • Fouzia Jbilou, Sophie Galland, Laurent Belard, Valérie Desjardin, Rémy Bayard, Pascal Degraeve. Biodegradation of corn flour-based material intended for food packaging under aerobic and anaerobic conditions. Congrès Plovdiv, Bulgarie au Food Science Engineering and Technologies. 15 et 16 octobre 2010. (Communication orale)