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Etude Structurale et Dynamique de Solutions de Sucre Confinées

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par Gérald LELONG
Université d'Orléans - Thèse 2007
  

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2.2.2.5. Conclusion

De cette étude sur les solutions de D-fructose, il en ressort que la dynamique de l'eau est fortement affectée par la présence du monosaccharide. Les dynamiques rotationnelle et translationnelle présentent une dépendance en température qui suit une loi d'Arrhenius. Notons également que la dynamique de l'eau est deux fois plus rapide que celle du D-fructose à 280 K pour une concentration en sucre de 29 wt.%.

2.2.3. Comparatif D-glucose / D-fructose

Malgré une même formule brute C6H12O6, le D-fructose et D-glucose présentent des stéréochimies différentes entraînant un caractère légèrement plus hydrophobe du D-fructose. La comparaison de la dynamique de ces deux monosaccharides présente des dissemblances qui peuvent s'expliquer par leurs différences stéréochimiques :

Dynamique du sucre

A 280 K, le coefficient de diffusion du D-glucose à 33 wt.% (Dglucose= (0,1 #177; 0,01) ×10-5 cm2 s-1) et du D-fructose à 29 wt.% (Dfuctose = (0,14 #177; 0,01) ×10-5 cm2 s-1) sont différents et nous remarquons que Dglucose < Dfructose Etant donné la différence d'hydrophilie entre ces deux sucres, il s'ensuit que le fructose aura moins tendance à se lier aux molécules d'eau environnantes que son congénère. En conséquence, le D-fructose va présenter une plus grande mobilité.

Dynamique du solvant

A 280 K, le coefficient de diffusion de l'eau en présence de D-glucose (33 wt.%) (Deau(gluc)= (0,53 #177; 0,05) ×10-5 cm2 s-1) est inférieur à celui de l'eau en présence de D-fructose (29 wt.%) ( Deau(fruc)= (0,3 #177; 0,04) ×10-5 cm2 s-1). En contraste, la dynamique de l'eau pure donne un coefficient Deau = (1,5 #177; 0,05) ×10-5 cm2 s-1, valeur ~ 3 fois supérieure à celle de l'eau dans une solution de D-glucose, et ~ 5 fois supérieure à celle de l'eau dans une solution de D-fructose. A concentration égale, le D-fructose réduit donc davantage la dynamique de l'eau que ne le fait le D-glucose.

La légère hydrophobicité du fructose va l'entraîner à moins se lier aux molécules d'eau environnantes, qui vont par conséquent s'organiser en agrégats plus stables, et réduire la dynamique de l'eau. Au contraire, le glucose, qui a plus d'affinité avec les molécules d'eau, va présenter plusieurs couches d'hydratation. Les molécules d'eau libres, c-à-d non liées au sucre, vont donc être plus nombreuses, et la dynamique du solvant plus rapide.

Comparatif Dynamique du soluté / Dynamique du solvant

A 280 K et pour une solution de D-glucose à 33 wt.%, la différence relative de dynamique entre l'eau et le soluté est de 5. (Deau(gluc)= (0,53 #177; 0,05) ×10-5 cm2 s-1 et Dglucose = (0,1 #177; 0,01) ×10-5 cm2 s-1). En revanche, pour une solution de D-fructose à 29 wt.% à 280 K, la différence relative entre la dynamique de l'eau et celle du soluté n'est que de 2 (DeauOEruc)= (0,3 #177; 0,04) ×10-5 cm2 s-1 et Dfructose = (0,14 #177; 0,01) ×10-5 cm2 s-1).

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