Multi-methodological approach to study complexation and complex coacervation between proteins and polysaccharides
Mise en place d'une approche multi-méthodologique de l'étude de la complexation et de la coacervation complexe entre protéines et polysaccharides
Résumé
A multi-methodological approach coupled with slow in situ acidification was used to determine pH-induced structural and morphological transitions during complexation and complex coacervation between j3-lactoglobulin (BLG) and Acacia gum (AG). First soluble complexes were formed at pHsc (4.9) induced by the neutralization of AG negative charges by positively charged BLG. A loss of 0;- helix structure of the protein was observed at pHpct (4.8) after first interactions between BLG and AG occur. Soluble complexes aggregated at pHca (4.7) then, evolved toward a transition pH region between BLG/AG complexation and coacervation, comprised between pHpSi (4.4) and pHps (4.2). The increase of BLG positive charges induced interactions of complexed BLG with other AG molecules, involved or not in complexes. Aggregated complexes formed clusters at pHpSi inducing an irreversible destabilisation of the system, which separated at pHps. Higher order aggregation of complexes and phase separation were controlled by charge neutralization of complexes induced by the decrease of negative charges of AG complexed or free. Destabilisation of mixed dispersion was controlled by a critical size/charge ratio parameter. This could explain that large-scale aggregation of complexes and coacervation Gan occur without the requirement of aggregate neutrality. Clusters of aggregated complexes were identified as "critical nuclei" initiating the nucleation and growth, which was identified as the dynamic mechanism of complex coacervation between BLG and AG. At microscopically level, first coacervates appeared at pHcoa (4) near the maximum of turbidity. Their size grew with coalescence phenomenon. A gain in BLG secondary structure was observed near pHcoa.
Une approche multi-méthodologique a été mise en place pour déterminer les transitions structurales et morphologiques lors de la complexation et la coacervation complexe dans un mélange j3-lactoglobuline/gomme d'Acacia (BLG/GA) acidifié in situ par la glucono-ô-lactone. Les premiers complexes solubles ont été formés au pHsc (4,9) par neutralisation des charges négatives de la GA par des charges positives de la BLG. Une perte de la structure en hélice 0; de la protéine a été observée à pHpct (4,8) après l'établissement des interactions entre la BLG et la GA. L'augmentation des charges positives de la BLG a induit la premiére agrégation des complexes solubles à pHca (4,7) (interaction entre la BLG complexée avec d'autres molécules de GA complexées ou libres). Ces complexes agrégés ont ensuite évolué vers une zone de transition entre la complexation et la coacervation comprise entre pHpSi (4,4) et pHps (4,2). Des amas de complexes agrégés ont été formés à pHpSi induisant une déstabilisation irréversible du systéme qui s'est séparé à pHps. L'agrégation des complexes à plus grande échelle et la séparation de phase ont été contrôlées par la neutralisation de charges des complexes induite par la diminution des charges négatives de la GA impliquées dans les complexes agrégés. La déstabilisation du systéme a été contrôlée par un ratio taille/charge critique pouvant expliquer l'initiation de la séparation de phase malgré la charge globale négative des complexes agrégés. Les amas de complexes agrégés ont été identifiés comme des ± nucléi critiques, précurseurs de la nucléation et croissance, identifiée comme le mécanisme dynamique de la coacervation complexe entre la BLG et la GA. A l'échelle microscopique, les premiers coacervats sont apparus à pHcoa (4) (prés du maximum de turbidité) puis ont augmenté en taille par coalescence. Un gain en structure secondaire de la protéine a eu lieu prés de pHcoa.