Présentation Christian Sanchez (Gomme) - IATE

Acacia gum: an history
of the future
C. Sanchez
UMR Ingénierie des Agro-Polymères et Technologies (IATE)
Emergentes, UM2-INRA-CIRAD-Montpellier SupAgro
2, place Pierre Viala
F-34060 Montpellier cedex 1
An exudate from Acacia-type trees
An history
Iron-gall ink was the most important ink in Western history. Leonardo da Vinci wrote his notes using iron-gall ink. Bach composed with it. Rembrandt
and Van Gogh drew with it. The Constitution of the United States was drafted with it
An article of commerce
Maures traitant de la gomme à l'escale de Bakel (illustration de Côte occidentale d'Afrique du
Colonel Frey, pl. en reg. p. 100), 1890, Source, Jeanniot (grav.)
A highly strategic agro-polymer
Valorisation des produits forestiers non-ligneux des zones arides et semi-arides
La moitié des pays du monde se situent pour tout ou partie dans des zones arides et semi-arides. Celles-ci, avec leurs marges
sub-humides couvrent une superficie totale d'environ 45 millions de km², soit le tiers de la superficie totale des terres
émergées. La dégradation écologique s'étend à une vitesse alarmante dans ces zones, où elle menace les moyens d'existence
d'environ 850 millions d'habitants.
La gomme arabique: Une source de croissance et une opportunité d'affaires
Par Yaya Sidibe/L’indépendant - 11/11/2010
Le Tchad a fait passer, ses exportations de 500 millions de FCFA à…13 milliards de FCFA.
Jeudi 4 novembre 2010 18:25
La gomme arabique : Une source de croissance et une opportunité d'affaires pour le Mali
Les approches africaines de Coca Cola
Le 10 mars 2010
Les entreprises multinationales ont aujourd’hui une fâcheuse tendance à confondre la communication, le marketing, la
conformité et l’habillage humanitaire de leurs opérations de terrain. La firme Coca Cola est-elle tombée dans cette facilité ?
On peut se poser la question en analysant les tentants et les aboutissants de ses actions caritatives sur le sol africain, comme
la construction de points d’eau au Soudan ou au Sénégal.
A l’instar du pétrole qui voit son cours grimper lorsque les pays producteurs menacent de fermer le robinet, le prix de la
gomme arabique va-t-il s’envoler, suite aux déclarations de l’ambassadeur du Soudan aux Etats-Unis ? Dans la conférence de
presse qu’il a tenue, à Washington, la semaine dernière pour récuser les accusations de génocide au Darfour, le diplomate
soudanais a sorti son joker : son pays pourrait suspendre ses exportations de gomme arabique vers les Etats-Unis en
représailles aux sanctions économiques aggravées prises par la Maison Blanche. Ce qui compromettrait la production de
Coca Cola.
Production
raw gum
grinding
1 à 5 mm
Dissolution
Decantation
Centrifugation
Filtrations
Atomisation
55 000 tons
Production
Utilisation
E414
“a dried exudation obtained from the stems of
A. Senegal (L) Willdenow or closely related species of
Acacia (family leguminosea)” (FAO, 1999)
Une gomme qui va effacer
les effets du vieillissement
Composition (1)
(Renard et al., 2006, Biomacromolecules)
Composition (2)
Charged heteropolyosides type arabinogalactan-protein
AG : arabinogalactan (88%) (9-17%)
AGP : arabinogalactan-protein (10%) (81-90%)
GP : glycoprotein (2%) (1-3%)
Mw: ~3 105 g/mol (2.6-4.0)
Mw: ~2 106 g/mol (1.6-3.0)
Mw: ~3 105 - 3 106 g/mol
Acacia
Gum
AG
(fraction I)
AGP
(fraction II)
GP
(fraction III)
Neutral sugars (%)
Arabinose, Galactose
Rhamnose,
82.1
73.7
68.8
59.1
Charged sugars (%)
Glucuronic acids
4-O-methyl-glucuronic acids
15.4
15.6
11.8
8.8
Proteins (%)
Rich in Hyp, Ser, Pro
2.4
1.1
9
24.6
Based on fractionation by hydrophobic interaction chromatography
Rhamnoglucuronoarabinogalactan + polypeptide rich in Hyp
(Renard et al., 2006, Biomacromolecules)
Structure
F2 (AGP)
F1 (AG)
0.4
1.5
-8
1.13
[h] = 4.6 10 Mw
0.3
1.2
-4
[h] (ml/g)
[ h ] (ml/g)
0.46
[h] = 5.9 10 Mw
0.2
0.9
-5
0.69
[h] = 3.4 10 Mw
0.6
0.1
100000
1000000
Mw (g/mol)
-3
0.36
[h] = 4.2 10 Mw
1000000
2E6
Mw (g/mol)
3E6
4E6
Structure
Table 1. Radii of gyration (Rg, nm), hydrodynamic radii (Rh, nm) and structure
factors  of Acacia Gum (TAG), arabinogalactan (F1) and arabinogalactan-protein
(F2) molecular fractions measured by HPSEC-MALLS or small angle neutron
scattering (SANS) and dynamic light scattering (DLS)
HPSEC-MALLS
Rha
Rg
a
TAG
F1
F2
18.5
11.3
13, 15
1.42, 1.23
14.1
10.7
1.32
9.3
1.22
6.3
9.1
0.69
25.2, 26.9, 27.8
1.19, 1.12, 1.08
21.5
34.4
0.625
c
30
b
SANS and DLS
Rg
Rh
b
from Rh = (3Mw[h]/10NA)1/3. b  = Rg/Rh. c Rg value calculated using the Flory-Fox equation [h]Mw =
63/2Rg3
Mw/Mn
F1
F2
1.28
1.33
: 0.775 hard sphere
1.5
monodisperse random coil in a good solvent
>2
polydisperse randon coil or rigid rod
Small angle scattering : principle
I(q) (cm-1)
Solid sphere
Long rod
Flat disk
Hollow sphere
Dumbbell
I(q) = P(q) I(q): scattering intensity
depends on C, M, shape
q: scattering vector (nm-1)
i.e. observation scale
—> invert of a microscope
P(r)
q
(nm-1)
P(r) pair distance distribution
function
r: distance (nm)
—> like a microscope
r (nm)
Size: 0.1 – 100 nm
Structure F1
0.008
1
IFT
P(q) ~ q2.03
disque
0.006
P(r)
P(q) (absolute units)
PDDF
Form factor
10
Rg: 6.4 nm
D: 20 nm
0.004
0.1
sphère
Dmax
0.002
0.01
P(q) ~ q2.61
0.001
0.01
0.000
0.1
1
q
TEM
1
b
0
(nm-1)
a1
a
10
5
10
15
20
r (nm)
ab initio DAM model
a2
2
b1
c
10 nm
b3
b2
AFM
cryo-TEM and Image analysis
(Sanchez et al., 2008; Biophysical J.)
Structure F2
« wattle-blossom model »
(Fincher et al., 1983)
a)
(F1)
b1
b2
50 nm
(Baldwin et al., 1993; Carrot, spheroidal shape)
« twisted-hairy rope model »
(Qi et al., 1991)
(F1)
c1
c2
c3
100 nm
(Qi et al., 1991; Acacia gum, worm-like shape)
(Renard et al., 2011; Biomacromolecules)
Physico-chemical properties: a survey
Rg: 20 to 50 nm
from 0.0413 to 5.21 g/L-1
(Wang et al., 2008, Biomacromolecules)
100 nm
10 µm
-
Solvation properties
Self-assembly
Complex coacervation
Surface properties
Rheological properties
Plant Exsudate Project
Acacia gum project
raw gum
Large scale fractionation/purification
Molecular fractions
Structure
Physico-chemical properties
Enzymatic
modifications
Structure
Physico-chemical properties
New ways of use