Etude des mécanismes de pyrolyse en présence d'hydroxyde de tetramethylammonium de composés protéiques modèles. Implication pour la détection de matériel azoté dans la matière organique naturelle et l'identification de macromolécules sources

Abstract

Despite its implication in many environmental processes, Natural Organic Matter (NOM) is only partially characterised, mainly due to its refractory nature. Amide functions have been revealed by spectroscopic studies, but the molecular structure of the concerned units remains unknown. Pyrolysis coupled to Gas Chromatography and Mass Spectrometry (Py-GC-MS), in the presence of Tetra-Methyl-Ammonium Hydroxyde (TMAH) is considered to be a convenient tool to investigate these structures. For a better understanding of the behaviour of nitrogen-containing structures of NOM upon Py-GC-MS/ TMAH, we used this technique to analyse the 20 proteic amino acids, 17 dipeptides, 4 polypeptides and a protein, the Bovin Serum Albumin (BSA). This study allowed highlighting the main pyrolysis mechanisms undergone by the amino acids (direct methylation, cyclisation, dimerisation, homolysis, decarboxylation and deamination) and the influence of the peptidic bond on these mechanisms. Py-GC-MS/TMAH of dipeptides and polypeptides pointed to the importance of cyclisation products, mainly diketopiperazines and more complex compounds based on 3 amino acids, and homolysis products for aromatic amino acids. Morever, this study allowed creating a database for the pyrolysis products arising from amino acids and dipeptides. Finally, pyrolysis of mixtures of BSA with the main two macromolecules of the biomass (lignin and cellulose) showed that response factors are unfavourable to the protein.Malgré son implication importante dans de nombreux processus environnementaux, la matière organique naturelle (MON) reste mal caractérisée, principalement à cause du caractère réfractaire des structures dans lesquelles elle est impliquée. Si des fonctions amides ont été mises en évidence dans la MON, la structure moléculaire des unités associées est encore inconnue. La pyrolyse couplée à la chromatographie gazeuse et à la spectrométrie de masse (Py-GC-MS) en présence de Tetra-Methyl-Ammonium Hydroxyde (TMAH) est a priori un outil pertinent pour l'analyse de ces structures. Pour mieux comprendre le comportement des structures azotées de la MON au cours de la Py-GC-MS/TMAH, nous avons étudié par cette méthode, les 20 acides aminés protéiques, 17 dipeptides, 4 polypeptides et une protéine, la Sérum Albumine Bovine (SAB). Cette étude a permis de mettre en évidence les principaux mécanismes de pyrolyse des acides aminés (méthylation directe, cyclisation, dimérisation, homolyse, décarboxylation, et déamination), et l'influence de la liaison peptidique sur ces mécanismes. La Py-GC-MS/TMAH des dipeptides et des polypeptides a montré l'importance des produits de cyclisation, en particulier des diketopiperazines et de structures plus complexes basées sur 3 acides aminés, et des produits d'homolyse pour les acides aminés aromatiques. De plus, cette étude a permis d'établir une base de données des produits de pyrolyse des acides aminés et des 17 dipeptides. Enfin, la pyrolyse de la SAB en mélange avec les deux principales macromolécules présentes dans la biomasse (lignine et cellulose) montre que les coefficients de réponse sont défavorables à la protéine