Acacia gum: an historyof the future
C. Sanchez
UMR Ingénierie des Agro-Polymères et Technologies (IATE)Emergentes, UM2-INRA-CIRAD-Montpellier SupAgro
2, place Pierre VialaF-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'Afriquedu Colonel Frey, pl. en reg. p. 100), 1890, Source, Jeanniot (grav.)
A highly strategic agro-polymer
La gomme arabique: Une source de croissance et une opportunité d'affaires Par Yaya Sidibe/L’indépendant - 11/11/2010Le 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 ColaLe 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, commela construction de points d’eau au Soudan ou au Sénégal.
Valorisation des produits forestiers non-ligneux des zones arides et semi-arides
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.
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.
Production
55 000 tons
raw gum
Decantation
grinding1 à 5 mm
Dissolution
Centrifugation
Filtrations
Atomisation
Production
Utilisation
E414“a dried exudation obtained from the stems ofA. Senegal (L) Willdenow or closely related species ofAcacia (family leguminosea)” (FAO, 1999)
Une gomme qui va effacerles effets du vieillissement
Composition (1)
(Renard et al., 2006, Biomacromolecules)
Charged heteropolyosides type arabinogalactan-protein
AcaciaGum
AG(fraction I)
AGP(fraction II)
GP(fraction III)
Neutral sugars (%)Arabinose, GalactoseRhamnose,
82.1 73.7 68.8 59.1
Charged sugars (%)Glucuronic acids4-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
AG : arabinogalactan (88%) (9-17%) Mw: ~3 105 g/mol (2.6-4.0)AGP : arabinogalactan-protein (10%) (81-90%) Mw: ~2 106 g/mol (1.6-3.0)GP : glycoprotein (2%) (1-3%) Mw: ~3 105 - 3 106 g/mol
Based on fractionation by hydrophobic interaction chromatography
Rhamnoglucuronoarabinogalactan + polypeptide rich in Hyp
Composition (2)
(Renard et al., 2006, Biomacromolecules)
Structure
1000000 2E6 3E6 4E6
0.6
0.9
1.2
1.5
[η] = 4.6 10-8
Mw1.13
[η] = 3.4 10-5 Mw0.69[ η
] (m
l/g)
Mw (g/mol)
[η] = 4.2 10-3
Mw0.36
100000 10000000.1
0.2
0.3
0.4
[η]
(m
l/g)
Mw (g/mol)
[η] = 5.9 10-4
Mw0.46
F1 (AG) F2 (AGP)
Mw/Mn
F1 F2
1.28 1.33
Table 1. Radii of gyration (Rg, nm), hydrodynamic radii (Rh, nm) and structure
factors ρ 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 SANS and DLS
Rg Rha ρb Rg Rh ρb
TAG 18.5 13, 15 1.42, 1.23 14.1 10.7 1.32
F1 11.3c 9.3 1.22 6.3 9.1 0.69
F2 30 25.2, 26.9, 27.8 1.19, 1.12, 1.08 21.5 34.4 0.625 a from Rh = (3Mw[η]/10πNA)
1/3. b ρ = Rg/Rh. c Rg value calculated using the Flory-Fox equation [η]Mw =
63/2ΦRg3
Structure
ρ: 0.775 hard sphere1.5 monodisperse random coil in a good solvent>2 polydisperse randon coil or rigid rod
Small angle scattering : principle
I(q) (cm-1)
q (nm-1)
r (nm)
P(r)
I(q): scattering intensitydepends on C, M, shape
q: scattering vector (nm-1)i.e. observation scale
—> invert of a microscope
P(r) pair distance distributionfunction
r: distance (nm)
—> like a microscope
Solid sphereLong rodFlat diskHollow sphereDumbbell
Size: 0.1 – 100 nm
I(q) = P(q)
0.001
0.01
0.1
1
10
0.01 0.1 1 10
P(q
) (a
bso
lute
uni
ts)
q (nm-1)
P(q) ~ q2.03
P(q) ~ q2.61
0.000
0.002
0.004
0.006
0.008
0 5 10 15 20
sphère
disque
Dmax
r (nm)
P(r
)IFT
Form factor
ab initio DAM modelTEM
cryo-TEM and Image analysis
PDDF
Rg: 6.4 nmD: 20 nm
Structure F1
(Sanchez et al., 2008; Biophysical J.)
10 nm
a a1 a2
1 2
b b1
b2b3
c
10 nm10 nm
a a1 a2
1 2
b b1
b2b3
c
AFM
(Qi et al., 1991; Acacia gum, worm-like shape)
(Baldwin et al., 1993; Carrot, spheroidal shape)
« wattle-blossom model »(Fincher et al., 1983)
« twisted-hairy rope model »(Qi et al., 1991)
(F1)
(F1)
100 nm
50 nm
Structure F2
(Renard et al., 2011; Biomacromolecules)
10 µm
Physico-chemical properties: a survey
Rg: 20 to 50 nmfrom 0.0413 to 5.21 g/L-1(Wang et al., 2008, Biomacromolecules)
100 nm
- Solvation properties- Self-assembly- Complex coacervation- Surface properties- Rheological properties
Acacia gum project
raw gum
Molecular fractions
StructurePhysico-chemical properties
StructurePhysico-chemical properties
Large scale fractionation/purification
Enzymaticmodifications
New ways of use
Plant Exsudate Project