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Makromol. Chem. 181,2009-2018 (1980) 2009 CinCtique de cristallisation de la gClatine en solution aqueuse. Influence des diffbrents composCs molCculaires Pierre Godard, Jean-Jacques Biebuyck, Paul-Andre! Barriat, Henry Naveau, Jean-Pierre Mercier* Laboratoire de Physique et de Chimie des Hauts Polymtres, Place Croix du Sud, 1, B-1348 Louvain-la-Neuve, Belgique (Date de rbeption: 11 juillet 1979) SUMMARY: The gelation kinetics of gelatin of various molecular structures and also of different molec- ular components is studied by polarimetry. The gelation phenomenon can be analyzed as a con- ventional crystallization process assuming predetermined primary nucleation and unidirectional growth. The study of gelation kinetics of the different fractions displayed important alterations induced by the manufacturing process on the molecular structure and on the number of nucleation sites. Introduction Dans une publication rtcente’), nous avons analyst le mtcanisme de la gklification de la gtlatine 11 partir des thtories cinttiques de la croissance des cristaux polymtri- ques tlaborks par Hoffman2) et rkemment adaptkes 11 la croissance des cristaux fibrillaires par Pennings3). Cette ttude a montrt que le phtnomtne de gklification de la gtlatine peut s’interprtter 11 partir du modtle 11 frange micellaire. L’ttape de ger- mination primaire est instantante et se produit en des sites prtdttermints; cette &ape est suivie d’une croissance unidirectionnelle qui proctde via un mkanisme de ger- mination secondaire. Cette ttude, r t d i s k par microcalorimttrie difftrentielle sur une gtlatine industrielle, a permis de calculer le diamhtre des fibrilles renaturks. Les valeurs trouvtes sont en trhs bon accord avec celles dttermintes par Tomka et aL4), par microscopie tlectronique. La gtlatine peut &re fabriquk par plusieurs proctdts nkcessitant un ensemble de traitements trhs varits, aussi bien du point de vue du temps, de la temptrature que de la nature des rtactifs. I1 en rtsulte la production de gtlatines qui possMent des carac- ttristiques tr&s difftrentes. En particulier, la rtpartition moltculaire des gtlatines est tr&svaste, allant de petits peptides de poids moltculaires inftrieurs 11 1OOOOO (poids molkculaire des composts a) jusqu’ii des composts comme le microgel constituk par l’association d’une dizaine de chalnes a. L’objectif de ce travail est de mettre en tvidence les param&tresqui rtgissent la gklification et, en particulier, de dtterminer l’influence des difftrents composts molkulaires de la gtlatine. A cette fin, nous avons proctdt 11 une stparation de la gtlatine en plusieurs fractions molkulaires et ttudik stpartment leur gtlification. Cette ttude a t t t rtaliske par polarimttrie car, contrairement 11 la microcalorimttrie difftrentielle, cette technique permet de determiner la totalitt de la cinttique de gtlification en une seule experience.

Cinétique de cristallisation de la gélatine en solution aqueuse. Influence des différents composés moléculaires

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Makromol. Chem. 181,2009-2018 (1980) 2009

CinCtique de cristallisation de la gClatine en solution aqueuse. Influence des diffbrents composCs molCculaires

Pierre Godard, Jean-Jacques Biebuyck, Paul-Andre! Barriat, Henry Naveau, Jean-Pierre Mercier*

Laboratoire de Physique et de Chimie des Hauts Polymtres, Place Croix du Sud, 1, B-1348 Louvain-la-Neuve, Belgique

(Date de rbeption: 1 1 juillet 1979)

SUMMARY: The gelation kinetics of gelatin of various molecular structures and also of different molec-

ular components is studied by polarimetry. The gelation phenomenon can be analyzed as a con- ventional crystallization process assuming predetermined primary nucleation and unidirectional growth. The study of gelation kinetics of the different fractions displayed important alterations induced by the manufacturing process on the molecular structure and on the number of nucleation sites.

Introduction

Dans une publication rtcente’), nous avons analyst le mtcanisme de la gklification de la gtlatine 11 partir des thtories cinttiques de la croissance des cristaux polymtri- ques tlaborks par Hoffman2) et rkemment adaptkes 11 la croissance des cristaux fibrillaires par Pennings3). Cette ttude a montrt que le phtnomtne de gklification de la gtlatine peut s’interprtter 11 partir du modtle 11 frange micellaire. L’ttape de ger- mination primaire est instantante et se produit en des sites prtdttermints; cette &ape est suivie d’une croissance unidirectionnelle qui proctde via un mkanisme de ger- mination secondaire. Cette ttude, r t d i sk par microcalorimttrie difftrentielle sur une gtlatine industrielle, a permis de calculer le diamhtre des fibrilles renaturks. Les valeurs trouvtes sont en trhs bon accord avec celles dttermintes par Tomka et aL4), par microscopie tlectronique.

La gtlatine peut &re fabriquk par plusieurs proctdts nkcessitant un ensemble de traitements trhs varits, aussi bien du point de vue du temps, de la temptrature que de la nature des rtactifs. I1 en rtsulte la production de gtlatines qui possMent des carac- ttristiques tr&s difftrentes. En particulier, la rtpartition moltculaire des gtlatines est tr&s vaste, allant de petits peptides de poids moltculaires inftrieurs 11 1OOOOO (poids molkculaire des composts a) jusqu’ii des composts comme le microgel constituk par l’association d’une dizaine de chalnes a. L’objectif de ce travail est de mettre en tvidence les param&tres qui rtgissent la gklification et, en particulier, de dtterminer l’influence des difftrents composts molkulaires de la gtlatine. A cette fin, nous avons proctdt 11 une stparation de la gtlatine en plusieurs fractions molkulaires et ttudik stpartment leur gtlification.

Cette ttude a t t t rtaliske par polarimttrie car, contrairement 11 la microcalorimttrie difftrentielle, cette technique permet de determiner la totalitt de la cinttique de gtlification en une seule experience.

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Cet article est divisk en d e w parties. Dans la premiere, nous rapportons les rksultats cinktiques obtenus en utilisant la mSme gklatine que celle que nous avions ktudike par microcalorimktrie’). Ceci devrait nous permettre de vkrifier si le modtle dkduit par cette technique pour la gklification de la gklatine en solution aqueuse dans le domaine des concentrations 5 il 3 1,5% a) reste valable dans le domaine des basses concentrations, en particulier A la concentration de 1070 utiliske en polarimktrie.

La seconde partie de cet article vise essentiellement il mettre en kvidence les para- mttres molkculaires qui dkterminent la gklification. A cette fin, nous avons, d’une part, compare la cinktique de gblification de diffkrentes fractions et, d’autre part, ktudik leur action en tant qu’additif afin de voir leur influence sur la cinktique de gklification d’une gklatine trts dkgradke, difficilement cristallisable.

Partie exphimentale

Maf~riaux: I1 s’agit des gtlatines industriellesb) (pAB 3468 - pD 3470) fabriquks A partir d’osskine chaulk, d’une gtlatine t r h dtgradk (ZE 513) produite au dernier bouillon au dtpart d’une osstine chaulk et dtmintralisk, ainsi que d’une gtlatine de laboratoire (LA 2910) possidant une structure molbculaire trts proche de celle du collagene soluble. Nous avons tgalement prtpart difftrentes fractions appeltes < a , a, B + r, et microgel au dtpart de la gklatine LA 2910, ainsi qu’un microgel 8 partir de la gtlatine pD 3470. Ces difftrentes fractions on t t t obtenues par coacervation suivant une mtthode dkrite dans la suite de cet expost. Les principales caractkristiques molkulaires de ces gtlatines et des fractions, dtterminks par klectrophortse sur gel d‘acrylamide suivant la mtthode de Tomka et aL4) sont reprises au Tab. 1, ainsi qu’8 la Fig. 1 od nous avons reprtsente les densitogrammes des principales gklatines. Les solutions de gtlatine ont ktt p r t p a r k en dew ttapes. La gtlatine est mise A gonfler pendant trois heures 8 temperature de chambre dans de l’eau distillk addition& de pentachlorophknol (0,lVo pour tviter toute contamination bacttrienne. La solution est ensuite rMisk 8 60°C pendant 30 min avant d’&tre introduite dans la cellule du polarim6tre.

n Gilat inr pAB 3468

G h i n e ZE 513 - Fig. 1. Densitogrammes d’tlectrophorhe des gtlatines LA 2910, pAB 3468 et ZE 513 (cf. Tab. 1)

a) Grammes de gtlatine par 100 grammes de solution. b, P. B. -latines S.A., Marius Lhchtstraat, Vilvoorde, Belgium.

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Techniques: Les cinttiques de gtlification ont t t t dtterminks en utilisant un polarim6tre automatique de la firme Optical Activity Ltd., modtle AA-10; la longueur d'onde utiliske etait de 589 nm. En utilisant un systtme de refroidissement en ecoulement (stopflow) similaire A celui mis au point par Tomka4), nous avons obtenu un temps de refroidissement (de 60°C il la temptrature de gtlification) excessivement court, ce qui a permis d'exclure toute cristallisation non isotherme. Nous avons tgalement effectut quelques mesures de la tempkrature de fusion des gels (T,) par microcalorimttrie difftrentielle (DSC) en utilisant l'appareil DSC 2 de Perkin- Elmer. La vitesse de chauffe ttait de 2,5 "Clmin. Les conditions expkrimentales prkises ont t t t dttaillks prtctdemment I ) . La technique de fractionnement que nous avons utiliske est similaire A celle mise au point par Pouradier '1. Le traitement consiste tout d'abord A prtparer une solution de gtlatine A 4% en deux ttapes (gonflement et dissolution). La solution est ensuite introduite dans un rbcteur thermostatist A 40 "C. Le fractionnement s'optre classiquement en ajoutant un non-solvant, l'alcool isopropylique (PA). Les difftrentes fractions sont ensuite recoacervks en regroupant au prtalable les fractions similaires, la concentration des solutions ttant cette fois de 1% afin d'amtliorer l'efficacitt de la stparation. Nous avons finalement obtenu les fractions <a, a, B + r, et microgel. Comme on peut le voir au Tab. 1, ce frac- tionnement, sans Stre parfait, permet d'obtenir des fractions moltculaires relativement homoghes.

Tab. 1. Principales caracttristiques des gtlatines et des fractions

Gelatines Caracttristiques molkulaires Viscositt Force intrin- en s h u e gel&

< a a Ba) rb) pgel endl .g- ' eng

pAB 3468 43,3 28,6 15,7 12,4 0 ZE 513 62,4 -37,6 - 0 LA 2910 22,3 28,6 16,4 23,6 9,l

a (LA 2910) 30,7 42,3 19,l 7,9 0 B + r (LA 2910) 8,6 13,5 23,6 42.3 11,8 pgel (LA 2910) 8,9 10,l 15,9 24,l 49 LA 2910 reconstitukc) 27,5 22,5 17,3 23,3 9,4 pD 3470 34,3 14,1 17,6 30,6 3,5 pgel (pD 3470) 16,6 16,5 15,4 21,O 30,5

*) B = constituant p + peptides intermdiaires entre a et p. b, r = constituant y + peptides intermtdiaires entre p et pgel. ') A partir des fractions.

< a (LA 2910) 643 30,2 5,O 0 0

Rbultats et discussions

I . Influence de la tempkrature sur la cinetique de gelipcation. Comparaison des paramPtres cinktiques avec cewr obtenus par DSC

Cette skrie d'expkriences a comme objectif de verifier si les parametres cinktiques obtenus B partir de mesures polarimktriques sont comparables B ceux dkterminks prk- ckdemment') par DSC. I1 est important de souligner que, par DSC, on doit opkrer B une concentration en gklatine kgale B 5% au moins afin que l'effet calorifique lit B la

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cristallisation soit detectable, tandis qu’en polarimttrie, on utilise des concentrations plus faibles, de l’ordre de 1%’- lo).

Nous avons ttudit la cinttique de gtlification de la gtlatine pAB (concentration IVo) A difftrentes temptratures. La Fig. 2 montre l’tvolution du pouvoir rotatoire sptcifique (a) en fonction du logarithme du temps. Les isothermes de gtlification prtsentent une allure sigmofdale caracttristique d’une cristallisation primaire. On observe ensuite sur certaines courbes l’amorce d’une partie lintaire typique de la cristallisation secondaire. Cette observation est tout A fait comparable A celle que nous avions effectute prtctdemment l ) ,

t/min Id 1 a’ ld 10

I a r I I , 1500

2000

25V

30V

Fig. 2. Cinltiques de renaturation de la gllatine pAB 3468 (concentration 1070) A difflrentes temp&atures ([a] = pouvoir rotatoire sp6cifique)

Nous avons dttermint les paramttres cinttiques en traitant ces rtsultats par la mtthode d’Avrami”). Au Tab. 2, nous avons repris le demi-temps de cristallisation ( fo,5) , I’exposant d’Avrami (n), la constante de vitesse (2) et les pouvoirs rotatoires spkifiques au temps initial et final de la cristallisation primaire.

On peut observer que les valeurs du pouvoir rotatoire sptcifique au temps zero (ao) sont voisines de 155 O . Cette valeur de 155 O est pratiquement celle reprise dans la litttrature’*) pour le pouvoir rotatoire sptcifique de la gtlatine amorphe. Ceci montre que le systtme de refroidissement en tcoulement permet d’obtenir une cristallisation totalement isotherme qui peut ainsi Stre suivie dks les moments initiaux.

Les exposants d’Avrami (n) sont dans la plupart des cas proches de l’unitt, ce qui confirme le mtcanisme de la gtlification propost, A savoir une germination primaire instantante en des sites prtdttermints, suivie d’une croissance unidirectionnelle A partir de ces germes. D’autre part, I’augmentation considtrable des demi-temps de cristallisation (to.5) avec la temperature de cristallisation (T,) indique que la croissance

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Tab. 2. Param&res de renaturation dWuits des cinttiques selon la mtthode d‘Avram”’) pour la gtlatine pAB (conc. 1%); Tc est la temperature de cristallisation, n et z sont l a constantes de l’tquation d’Avrami, t1,2 le temps de demi-cristallisation du phtnomene primaire, [a,] et [a,] le pouvoir rotatoire spkifique au temps initial et final de la cristallisation primaire

TC n Z t1/2 - [ad - [a,] O C min degrts degrks -

0

5 7 s

10 12,5 15 17,5 20 223 25

2,5 0,57 0,63 0,74 0,83 0,65 0,86 0,92 0,85 0,77 0,94 0,67

0,20 0,16 0,12 0,lO 0,14 0,07 0,03 0,02 0,Ol 0,Ol 0,Ol

16 10 9

10,5 11,3 14 19 59

145 430

1 422

160 161 160 159 149 152 153 156 151 152 149

322 313 31 1 297 300 276 266 275 263 25 1 243

de la phase cristalline proctde via un mkcanisme de germination secondaire. I1 en rtsulte donc une croissance longitudinale des cristallites, I’ktape dtterminante de vitesse ttant la formation d’un germe secondaire sur la base du cristallite cylindrique I ) .

La dttermination de I’kpaisseur de ces cristallites nkessite la connaissance des points de fusion (T,) des gels et des points de fusion extrapolks (pd. A cette fin, nous avons mesurk les pics de fusion des gels cristallists aux difftrentes temptratures. Toutes ces mesures ont ttk effectutes sur des tchantillons cristallisks pendant des temps de cristallisation infkrieurs au demi-temps de cristallisation du processus primaire, afin d’kviter toute augmentation du point de fusion qui rtsulterait de la cristallisation secondaire I ) .

Les valeurs des pics de fusion T, rapportkes au Tab. 3 permettent de calculer un point de fusion extrapolt (T:) de 36,2 “C.

En utilisant le processus de calcul dktaillk prkckdemment I), on a pu dkterminer une knergie libre de surface kgale rl 8,0 erg-cm-2, en bon accord avec la valeur exptrimentale 7,s erg cm-2 a) obtenue par microcalorimktrie difftrentielle. On a pu kgalement calculer la variation de l’tpaisseur des fibrilles reconstitukes en fonction de la tempkrature de gklification (Tab. 3). Nous y avons tgalement repris, A titre de comparaison, les rtsultats obtenus rl partir des mesures DSC‘).

Du Tab. 3, il ressort que les analyses effectukes rl partir des determinations polari- mktriques et calorimktriques sont parfaitement cohtrentes. On observe bien, dans chaque cas, que le diamttre des fibrilles reconstitutes augmente avec la temperature et diminue avec la concentration en gklatine. Ces valeurs calculkes sont en bon accord avec celles mesurkes par microscopie tle~tronique~).

a) Enunitt SI: 1 erg = J.

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Tab. 3. Temp&ratures de cristallisation (T,) et de fusion (T,) la concentration 1’70 et valeurs calculks du diamhtre des fibrilles de collaghe reconstitub

T,/ “C T,/ ‘C Diam6tre en A pour les concentrations en ‘70 1 a) 5 b) 9,8b) 20b) 31,Sb)

10 26 63 58 56 53 50 12,s 26,2 70 15 26,s 78 72 68 64 59 17,s 21,l 88 81 76 71 65 20 28,s 102 93 86 79 72 22,s 29,7 121 109 101 91 81 25 30,8 148 131 119 106 93

a) Diamktres calcul6s il partir des rksultats de polarimktrie. b, Diamktres calculks il partir des reSultats de microcalorimktrie diffkrentielle (DSC)’).

- - - -

2. Influence de la constitution molkculaire sur la cinktique de gkli3cation

Nous avons tout d’abord ttudit la cinttique de gtlification des gels obtenus il partir des gtlatines LA 2910, pD 3 470 et ZE 513 et des fractions <a, a, B + r, et microgel issues de la gtlatine LA 2910 et du microgel provenant de la gtlatine pD 3470. L’ttude a t t t rbliske il la temptrature de 10°C en utilisant une concentration en gtlatine de 1%. Comme prkckiemment, le calcul des param&tres cinttiques a t t t effectuk en traitant les rtsultats par la mtthode d’Avram”’). Le Tab. 4 reprend l’ensemble de ces determinations.

On peut y observer que les demi-temps de cristallisation des difftrentes fractions sont pratiquement identiques il celui de la gtlatine dont elles sont issues. La seule difftrence se marque dans l’amplitude de la cristallisation primaire qui est d’autant plus importante que le poids moltculaire de la fraction est plus faible.

Afin de vtrifier si certaines fractions gtlifiantes n’ont pas t t t t l i inkes lors du fractionnement, nous avons reconstitub la gtlatine mhre A partir des difftrentes fractions. Les caracttristiques moltculaires de cette gtlatine sont reprises au Tab. 1 t t les paramktres cinktiques (10/0, 10°C) au Tab. 4. On peut constater que cette gklatine reconstitute est pratiquement kquivalente il la gtlatine LA 2910, tant du point devue molkculaire que du point de vue cinttique.

On peut encore observer au Tab. 4 que des fractions comparables issues de gklatines diffkrentes prksentent des demi-temps de cristallisation difftrents. Ainsi, le microgel issu de la gklatine LA 2910 a un tos de l’ordre de 7 min, alors que celui provenant de la gtlatine pD 3470 a un to,s de 15 min. Ceci montre que le demi-temps de cristallisation, et donc aussi le temps de fige, ne sont pas lits il la nature des fractions, mais dkpendent bien davantage du traitement qu’a subi le mattriau pendant sa fabrication. I1 rtsulte de ces observations que les sites de germination primaire se retrouvent en nombre pratiquement kquivalent dans toutes les fractions moltculaires d’une m&me gklatine. D’autre part, le nombre de ces sites peut &re considkrablement affect6 par le traitement d’hydrolyse en particulier par des procMts qui touchent aux liens peptidiques intramoltculaires.

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Tab. 4. Paramttres de renaturation calculb par la mtthode d’Avrami. Polarimktrie: concen- tration en gtlatine 1 To, tempkrature 10°C; n et z sont les constantes de I’kuation d’Avrami, to,* est le temps de demi-cristallisation du phtnomtne primaire, [ao] et [a,] sont les pouvoirs rotatoires splxifiques au temps initial et final de la cristallisation primaire

Gklatine *0,5 n 2 - [awl - [a01 min degrks degrb

~~

ZE 513

LA 2910

< a < a (reprod.)

a a (reprod.)

B + T B + r (reprod.)

Microgel (LA 2910) Microgel (LA 2910) (repr.)

GUatine reconstituk semblable ii LA 2910

pD 3470

Microgel (pD 3470)

93 1 , 1

995 0,92

8 3 0,75 995 0966

10,4 0,71 8,1 0,82

797 0 9 8,O 0,82

7.2 0,86 7,o 0,78

993 0,81

15,O 0,75

15,O 0,71

0.004

O,@

0,14 0.15

0,13 0,12

0,11 0,12

0,13 0,15

0,ll

0.20

0,lO

23 5

260

285 280

270 265

225 235

240 245

255

245

260

155

145

145,40 144,30

146,75 146,80

145 146

145,75 145,50

145

149,50

145,70

Dans une seconde strie d’expkriences, nous avons ttudit l’influence de l’addition des diffkrentes fractions sur la cinttique de renaturation (1010, 10°C) d’une gklatine fortement dkgradke (ZE 51 3). Nous avons utilid diffkrentes concentrations de chaque fraction (1 Yo, 5% et 10% par rapport il la gtlatine ZE 5 13). Les paramhtres cinktiques sont repris au Tab. 5 . Nous y avons tgalement notk les paramhtres dtduits des cinttiques lorsqu’on incorpore 5 et 10% de la gtlatine LA 2910 dont proviennent les diverses fractions.

On constate, dans chaque cas, une diminution considtrable du demi-temps de cristallisation par rapport il celui de la gklatine dtgradke (ZE 513), et c’est en utilisant les fractions de plus hauts poids moltculaires que l’on obtient l’acctltration la plus notable. On observe tgalement que l’amplitude de la cristallisation primaire n’est pas modifite.

D’autre part, l’effet acctlkrateur induit par les fractions, et ceci quelle que soit leur structure moltculaire, est nettement plus important que celui obtenu lorsqu’on ajoute une quantitt tgale de la gtlatine de depart LA 2910. Ainsi, l’addition A la gtlatine ZE 513 de 10% de microgel entrafne une diminution trhs importante du demi-temps de cristallisation de 93 min il 15 min, alors que 10% de la gtlatine LA 2910 n’abaisse le demi-temps de cristallisation qu’il 59 min. Nous ne posskdons par d’tlkments thhriques capables de justifier cette observation.

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Tab. 5 . Influence de l’addition de differentes fractions (concentrations 1,5 et 10% en poids) sur la cinetique de gtlification de la gtlatine ZE 513. (Polarimttrie: concentration en gtlatine 1 Vo, tempkrature 10 “C)

na) p) -[a,] a) -[a,] a) - - t0,S a) - GClatine min degrts degrts

ZE 513 93 1,l 0,004 235 155 ZE 513 + 1% pgel 36,2 0,79 0.040 220 1 45

ZE 513 + 10% pgel 15,4 0,98 0,056 m7,5 145 ZE 513 + 1% B + r 4494 0,79 0,034 222,5 144,75 ZE 513 + 10% B + r 25,3 0,74 0,063 220 145 ZE 513 + 1% a 31 0,76 0,051 217,5 143,4 ZE 513 + 10% a 29,4 0,67 0,070 230 143,5 ZE513 + 1% < a 35,4 0,71 0,055 222,5 143 ZE513 + 10% < a 32,2 0,63 0,075 232,5 146 ZE 513 + 5% LA 2910 72 1,15 0,005 243 154 ZE 513 + 10% LA 2910 59 0,92 0,016 243 154,4

a) Explications des symboles cf. Tab. 4.

ZE 513 + 5% pgel 26 0,73 0,065 2223 146

Dans une dernitre skrie d’expkriences, nous avons mis en kvidence la cinttique de gklification d’un mtlange, en diffkrentes proportions pondkrales, d’une gklatine (LA 2910) de structure moltculaire assez proche de celle du collagkne de dkpart et d’une gklatine fortement dtgradke (ZE 513). Les paramttres cinktiques sont rapportks au Tab. 6 et la variation des demi-temps de cristallisation suivant la composition, A la Fig. 3. On peut remarquer que 10% en poids de la gklatine LA 2910 permettent dkjA

0- a sa 100 ‘1. LA2910

1W 50 0 % ZE 513

Fig. 3. Evolution du temps de demi-cristallisation de melanges de gtlatines LA 2910 et ZE 513 en fonction de leur composition

de diminuer le demi-temps de cristallisation de la gtlatine ZE 513 d’un facteur voisin de 2 et que le mtlange 50/50 en poids posstde un demi-temps de cristallisation tres proche de celui de la gklatine LA 2910. Ce rtsultat montre qu’on peut faire varier considerablement le temps de fige en mklangeant des gklatines de structures molk- culaires diffkrentes.

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Cinttique de cristallisation de la gtlatine en solution aqueuse. Influence. . . 201 7

Tab. 6. gtlatine ZE 513. (Polarimktrie: Concentration en gklatine 1 To, temptrature 10 “C)

Influence de I’addition de la gtlatine LA 2910 sur la cinttique de gtlification de la

-[%%I a) -[%I a) - - Gklatine to,s a) na) za) min degrb degrb LA2910 ZE 513

(Or0 en (To en poids) poids)

100 50 40 30 20 10

5 0

0 50 60 70 80 90 95

100

993 0,81 11,8 0,68 18,s 0,80 23,3 0,70 46 0,97 59 0,92 73 1,15 93 1,lO

0,11 0,12 0,067 0,076 0,016 0,016 0,0049 0,004

lob) 90 61 0,82 0,024 lob) 90 (reprod.) 58 0,68 0,043

a) Explications des symboles, cf. Tab. 4. b, 10% en poids de la gklatine reconstitub LA 2910.

250 145 257,5 150 240 145 241,s 145 242 154 243,s 154,4 243,75 154 235 155

250 150 245 150

Conclusions

Dans ce travail, nous avons ktudik par polarimetrie la renaturation d’un ensemble de gklatines de structures molkulaires tres varikes, ainsi que de diffkrentes fractions obtenues par coacervation. L’ktude cinktique confirme que le phknomtne de re- naturation peut &re analysk comme un processus de cristallisation.

L’ktape de germination se produit instantankment en des sites prkdkterminks et est suivie d’une &ape de croissance unidirectionnelle i partir de ces germes. Ce rtsultat justifie la grande similitude des cinktiques de cristallisation des fractions et de la gklatine dont elles sont issues. Cette etude met kgalement en kvidence les changements importants induits par le processus de fabrication sur la structure molkculaire et sur le nombre de sites de germination des gklatines. Un traitement industriel qui hydrolyse les liens peptidiques dans de grandes proportions entraine une diminution con- sidkrable de la capacitk de renaturation de la gklatine.

Ce travail a encore montrk qu’il ktait possible de diminuer le demi-temps de cristallisation de gklatines trts dkgradkes en leur incorporant en proportions relative- ment faibles certaines fractions molkculaires ou certaines gklatines de structures voisines de celle du collagene soluble.

Nos remerciements vont au Fonds National de la Recherche Scientifque, 8 I’I. R.S. I.A. et B la P. B. Gelatines, S.A. pour leur aide financike.

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201 8 P. Godard, J.-J. Biebuyck, P.-A. Barnat, H. Naveau, J.-P. Mercier

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