Extraction caracterisation et biotransformation de la lignine alcaline de l epinette noire Picea mariana (Mill ) B S P

Abstract

La lignine est un biopolymère intégré aux parois cellulaires de toutes les plantes vasculaires. Des découvertes récentes dans le domaine médical quant à l'utilisation de la lignine et de ses produits de biotransformation laissent entrevoir l'avenir de ce biopolymère avec beaucoup d'optimisme. En effet, des propriétés antitumorales, antivirales (anti-SIDA, anti-herpès), anticholestérolémiques et anti-influenza ont été signalées dans la littérature récente (Sakagami et al., 1991). La lignine alcaline de l'épinette noire est extraite selon le procédé KRAFT modifié pour les besoins de cette étude, ce qui permettra l'obtention d'une lignine soluble. Pour ce faire, le bois est préalablement débarrassé des extractibles lors d'une extraction au soxhlet dans un mélange de solvant éthanol:toluène (1:2). La farine de bois ainsi préparée sera cuite durant une heure à l'autoclave dans une solution alcaline de NaOH 5% (M/V) à une pression de 5,44 atm (80psi) et une température de 150oC. Une filtration permet ensuite de séparer la lignine de la cellulose et des hémicelluloses, pour obtenir une lignine soluble. La lignine recueillie est ensuite purifiée par précipitation avec de l'acide sulfurique (Mansour et al., 1984). Des analyses spectroscopiques sont effectuées sur les échantillons de lignine alcaline de l'épinette noire afin de caractériser ce polymère. La spectroscopie infrarouge permet l'identification des différents groupements fonctionnels qui caractérisent la lignine. L'unité guaïacyle est caractéristique de la lignine extraite des bois mous comme l'épinette noire et se caractérise par une bande d'absorption à 1270 cm (1). La spectrométrie à résonance magnétique nucléaire (RMN) est utilisée conjointement avec la spectrométrie de masse avec atomes rapides (FAB/MS) afin de confirmer la présence de certaines structures dimériques dans la lignine. Les structures dimériques ayant des liaisons inter-unités de type B-O-4', B-5', B-1', B-B, 5-5' et 4-O-5' sont identifiées dans la lignine alcaline de l'épinette noire. De plus, des techniques récentes de spectrométrie à résonance magnétique nucléaire à deux dimensions (RMN-2D) sont maintenant des méthodes de choix pour l’élucidation des structures de biomolécules comme la lignine. Différentes techniques de RMN 2D homonucléaires 1H1H (ROESY et TOCSY) et hétéronucléaire 13C-1H (HMQC), ont été appliquées à la lignine alcaline de l'épinette noire. L'interprétation de ces spectres permet de confirmer la présence des principales unités dimériques de la lignine déjà proposées. La lignine alcaline de l'épinette noire est ensuite biotransformée par la moisissure blanche Phanerochaete chrysosporiwn. La culture de ce champignon en présence de lignine permet la dégradation des polymères de lignine en unités plus petites. Des mécanismes de polymérisation et dépolymérisation sont aussi observés par chromatographie d'exclusion sur gel. On remarque deux populations de masses moléculaires différentes d'environ 75 000 et 450 Daltons qui varient selon les temps de biotransformation.