FR2631976A1

FR2631976A1 - Polyglycannes hydrosolubles possedant notamment des proprietes viscosantes

Info

Publication number: FR2631976A1
Application number: FR8807117A
Authority: FR
Inventors: Louis Chavant; Jean-Pierre Forestier; Christine Rozieres; Jacques Pradere
Original assignee: Universite Toulouse III Paul Sabatier
Current assignee: Universite Toulouse III Paul Sabatier
Priority date: 1988-05-27
Filing date: 1988-05-27
Publication date: 1989-12-01
Anticipated expiration: 2008-05-27
Also published as: FR2631976B1

Abstract

L'invention concerne des polyglycannes hydrosolubles à base essentiellement du motif de répétition suivant : (CF DESSIN DANS BOPI) ayant un PM de 600 000 à 1 200 000 environ, ayant des propriétés rhéologiques pseudoplastiques pratiquement indépendantes du pH et de la température dans un intervalle de 20 à 60 degre(s)C. L'invention concerne aussi la préparation et l'utilisation de ces polyglycannes, en particulier en tant qu'agents épaississants dans des formulations.

Description

POLYGLYCANNES HYDROSOLUBLES POSSEDANT NOTAMMENT DES
PROPRIETES VISCOSANTES.

L'invention concerne des polyglycannes hydrosolubles ayant notamment des propriétés viscosantes, leur préparation et leur utilisation en particulier en tant qu'agent épaississant dans des compositions chimiques.

On sait qu'il est nécessaire de rendre plus visqueuses de nombreuses compositions chimiques, en particulier des formulations cosmétiques ou alimentaires.

L'une des premières raisons est liée au mode d'utilisation. Dans le cas par exemple d'un shampooing, on verse tout d'abord une dose dans le creux de la main puis on la dépose sur la tête. Le shampooing doit être alors suffisamment visqueux pour ne pas couler entre les doigts, ou, lorsqu'il est déposé sur la tête, dans les yeux.

Pour un lait démaquillant, la composition ne doit pas être trop fluide car elle imbiberait trop rapidement le coton ou l'éponge utilisés pour l'appliquer.

L'addition de viscosant est également indispensable avec des formulations contenant de grosses molécules dont la densité est très différente de celle de la base.

La densité de ces molécules sera plus importante que celle de la composition de base dans le cas des masques cosmétiques renfermant par exemple des particules de silice. Elle peut l'être au contraire plus avec des agents nacrants utilisés dans les shampooings, des globules de lipides d'une émulsion de lait. L'agent viscosant aura pour effet d'éviter îa sédimentation ou la flottaison.

Ces diverses compositions chimiques doivent donc présenter une rhéologie de type rhéofluidifiant et pseudoplastique (comme défini par Stoltz et al. dans "Techniques en biorhéologie" éditions INSERM, 1986).

Un fluide pseudoplastique de ce type est caractérisé par la diminution de sa viscosité apparente lorsque la vitesse de déformation à laquelle il est soumis augmente, ce qui traduit le passage de l'état pseudogélifié, au repos, à l'état de fluide lorsque le seuil de contrainte est dépassé. Par ce seuil, on entend la contrainte limite au-delà de laquelle se manifeste l'écoulement des solutions.

On a déjà proposé différents agents viscosants constitués par des polyglycannes obtenus par synthèse chimique, ou à partir de substances végétales ou encore à partir de bactéries mises en culture.

Parmi les polyglycannes connus, on citera - la gomme arabique composée principalement de sels de polygalactopyranoses. Mise en oeuvre dans les shampooings elle est cependant très peu viscosante et nécessite l'emploi de concentrations élevées de l'ordre de 10%.

- l'agar agar, produit à partir d'algues rouges et constitué par des esters sulfates de polygalactose, présente l'inconvénient de former des gels thixotropes à partir de concentrations variant de 1% à 3%.

- les dérivés cellulosiques traités pour être plus hydrophiles, dont la rhéologie est pseudoplastique et qui forment des gels transparents à partir de concentrations de 1 à 2%. Ces dérivés présentent cependant le défaut d'être sensibles aux attaques bactériennes, à la lumière ultra-violette et de s'hydrolyser au cours du temps ce qui diminue leur caractère viscosant.

- la carboxyméthylcellulose qui, du fait de sa nature anionique (entre 0,5 et 0,8 groupe carboxyle fixé en moyenne par maillon de glucose), n'est pas compatible avec les surfactif s cationiques. On retrouve ce type d'incompatibilité ionique avec les gommes végétales citées ci-dessus qui sont anioniques et ne peuvent être utilisées avec des agents surfactif s anioniques.

- les polymères d'acide acrylique du type CARBOPOL (marque déposée) mis au point par la société GOODRICH.

Natifs, à pH acide, ils sont uniquement dispersables dans l'eau, ils se gélifient lorsqu'on ramène le pH de la dispersion à la neutralité. Très pseudoplastiques, avec un seuil de contrainte important, ils permettent de viscoser les laits et les lotions dont la ' base émulsionnante n'est pas ionique, ceci en utilisant des teneurs très faibles : en général 0,5 suffit. En revanche leur viscosité diminue brusquement en présence d'électrolytes (le CARBOPOL 1342 qui vient d'etre mis au point supporte mieux les électrolytes) ce qui interdit leur utilisation dans les shampooings ioniques.

- les scléroglucanes, polyglycannes d'origine microbiologique, obtenus à partir de la culture de champignons du genre Sclerotium. Il sont formés d'un enchainement de motifs glucose, liés par des liaisons ss (1-3) avec des ramifications constituées par un motif glucose lié à la chaine principale par des liaisons ss (1-6)-. Ces motifs présentent la structure suivante

Dans le brevet US 3,301.848, on décrit des scléroglucanes de ce type présentant un poids moléculaire (PM) de 19000 à 25000 environ. Ces motifs peuvent etre substitués par exemple par des radicaux. Le PM des sclérogucanes peut alors atteindre 280 000 environ.

Des scléroglucanes de PM atteignant 5,7.10bDa sont décrits dans l'article D.Lecacheux et al, publié dans la revue "Carbohydrate Polymer 6 (1986)477-492".

Les scléroglucanes présentés dans le brevet US précité sont des produits fibreux et plus ou moins transparents, ceci pouvant être attribué à la présence d'impuretés non déterminées.

Or pour certaines applications notamment en cosmétique, il est indispensable de disposer d'un produit transparent ou, selon la concentration, translucide. Pour répondre à ces exigences, il serait nécessaire de purifier les scléroglucanes ce qui entraine des difficultés.

Ces divers produits utilisables en tant qu'agents viscosants ne permettent pas de résoudre de façon totalement satisfaisante les problèmes habituellement rencontrés, lorsqu'il est nécessaire de viscoser une composition chimique avec un agent viscosant transparent, stable en présence d'ions et à des températures élevées, dépourvu d'ions, compatible avec des surfactifs amphotères, cationiques ou anioniques. Certaines applications requièrent en outre l'utilisation d'un produit peu délipidant et conditionneur. Il s'avère également que nombre des produits de l'art antérieur doivent être mis en oeuvre à des concentrations élevées ce qui pose parfois le problème de leur intérêt économique.

L'invention a pour but de fournir un polyglycanne capable de remédier au moins en partie aux inconvénients ci-dessus.

A cet effet elle concerne un polyglycanne ramifié hydrosoluble à base du motif répétitif de structure ci-dessus, caractérisé en ce que - il possède un poids moléculaire (PM) de 600 000 à 1 200 000 environ, - il est capable d'induire une rhéologie pseudoplastique, - ses propriétés rhéologiques, à un gradient de vitesse y donné, ne sont pratiquement pas modifiées en présence d'ions, ni par le pH qu'il soit acide ou basique, ou la température dans un intervalle de 20'C à 60*C environ.

- il est transparent, - il est stable pendant au moins 24 heures à une température d'environ 60"C.

Des polyglycannes avantageux ayant un poids moléculaire de l'ordre de 600 000 à 800 000 Da, notamment aux environs de 650 000 Da, possèdent une rhéologie pseudoplastique à une concentration supérieure à 0,125 g/l. A un gradient de vitesse j de 60s 1, il présente un seuil de contrainte de l'ordre de 549mPa lorsque son poids moléculaire est d'environ 650 000 Da et qu'il est préparé à une concentration de Igil.

Avantageusement, le polyglycanne ainsi formé n est pas un composé thixotrope. On n'observe pas en effet de diminution de la viscosité en fonction de la durée d'écoulement.

Un autre avantage résulte de l'existence d'un seuil de contrainte qui rend les solutions de polyglycannes intéressantes pour la stabilisation de suspensions ou d'émulsions.

L'intérêt du polyglycanne de l'invention est encore mis en évidence par les propriétés suivantes - il présente de bons résultats lors d'essais de vieillissement, sa viscosité reste effectivement constante après plusieurs mois de stockage. On notera à cet égard que la viscosité de ses solutions dans l'eau ou en présence de sels n'est pas affectée par une stérilisation dépassant lOO"C, notamment 120su, pendant au moins 30 minutes. il présente une capacité à viscoser des formulations contenant des surfactifs réputés difficiles à viscoser comme les lauryl bétaines, les lauryl carboxyglycinates, les lauryl sarcosinates, le chlorure de laurylbenzyldiméthylammonium (ou chlorure de benzalkonium), ou un mélange commercialisé par SIDOBRE SINNOVA sous la marque TEXAPON ASV, - en outre, ce polysaccharide est particulièrement résistant aux attaques bactériennes, - enfin, sa mise en oeuvre est aisée puisqu'il est incorporable à froid et peut être dissous dans l'eau.

Dans un mode de réalisation particulier de l'invention, le polyglycanne est encore caractérisé en ce que les groupements hydroxyle libres des molécules de glucose formant les unités de répétition sont substitués par des groupements alcoyle, en particulier de C1 à C4, ou acyle en particulier acétyle.

Selon une autre disposition de l'invention, le polyglycanne est un polyglycanne d'origine fongique, hydrosoluble, exogène, tel qu'obtenu par fermentation dans un fermenteur, à une température de l'ordre de 25su, et en présence d'un milieu de culture approprié, à partir du mycélium d'une souche provenant de la culture de cellules de carpophore d'un champignon saprophyte, filamenteux, vivant sur le bois et qui se nourrit essentiellement de la lignine ou de la cellulose du bois sur lequel il se développe. Son caractère exogène permet sa récupération en continu du milieu de culture. En outre, il s'ensuit que sa solution, contrairement aux glycannes bactériens ne contient pas de capsule, ce qui diminue considérablement les risques d'intolérance.Une souche préférée est celle obtenue à partir de champignons de la famille des Polyporacées, notamment de
Piptoporus betulinus en particulier la souche déposée à la Collection Nationale de Cultures de Microorganismes de l'institut Pasteur de Paris (CNCM) sous le n' I-76 le 20 Mai 1988.

L'invention concerne en outre un procédé pour la production du polyglycanne décrit précédemment, caractérisé par les étapes suivantes
a/ fermentation en aérobiose dans un fermenteur à une température de l'ordre de 25'C, en présence d'un milieu de culture approprié, du mycélium d'une souche telle qu'obtenue par culture de cellules de carpophore d'un champignon saprophyte filamenteux, vivant sur le bois, se nourrissant essentiellement de la lignine ou de la cellulose du bois sur lequel il se développe, capable de donner des cultures stables,
b/ récupération à partir du milieu de culture, du polyglycanne exogène formé.

Les conditions de réalisation de l'étape de fermentation du procédé sont déterminées de façon à obtenir la production d'une quantité importante de polyglycanne. Le tri des souches capables de produire le polyglycanne peut être réalisé par précipitation dans l'alcool du milieu de culture de toutes les souches testées. Lorsqu'après précipitation on remarque la formation d'un précipité, on peut supposer qu'il y a eu production de molécules de haut poids moléculaire. On peut alors rechercher si ces molécules sont des polyglycannes intéressants dans le cadre de l'invention.

Le nombre de jours utiles pour obtenir le polyglycanne à partir d'une souche sélectionnée est fonction de la nature et des quantités des constituants dans le milieu de culture. Des résultats avantageux à partir d'une souche sélectionnée, sont obtenus en réalisant la fermentation pendant 6 jours sur un milieu approprié, tel qu'illustré dans la suite.

Généralement le mycélium n'est pas fixé durant la fermentation. il peut toutefois être fixé sur un support physique, par exemple sur une trame synthétique, notamment une trame de nylon si on le souhaite.

L'optimisation de la production de polyglycanne peut être obtenue en agissant sur les paramètres constitués par la durée de la culture, la composition du milieu. Cette optimisation peut consister dans l'augmentation du rapport polyglycanne produit/ biomasse formée.

Dans un mode de réalisation préféré, le procédé ci-dessus est caractérisé en ce que le champignon saprophyte appartient à la famille des Polyracées.

De façon particulièrement avantageuse, le
Polypore choisi est Piptoporus betulinus.

Le procédé selon l'invention est mis en oeuvre de façon avantageuse en utilisant la souche telle qu'obtenue à partir de Piptoporus betulinus et qui correspond à la souche déposée à la CNCM sous le n 1-765.

La souche utilisable dans le procédé de l'invention est avantageusement conservée sur un milieu tel qu'un milieu "L" de Oddoux gélifié qui comprend de façon préférée les constituants suivants glucose 16,5g extrait de malt 3,5g tartrate neutre NH4 0,35g L.asparagine 0,50g
Hydrolysat de caséine 0,5g KH2P04 O,5g MgSO47H2O 0,25g
H20 1000ml
Plus agar 2%
D'autres milieux de conservation sont par exemple le PDAs ou le malt-agar commercialisés par
DIFCO, ou encore le milieu carotte d'utilisation courante dans les laboratoires.

La conservation est réalisée entre 4*C et 25-C, à l'abri de la lumière.

D'autres milieux de conservation appropriés seront aisément déterminés par l'homme de l'art.

Le milieu de culture mis en oeuvre dans l'étape de fermentation est avantageusement un milieu liquide qui contient une source carbonée, une source azotée, des vitamines et des sels minéraux, ces substances étant présentes en des quantités suffisantes pour obtenir la formation de polyglycanne à partir de la souche. Ces milieux sont stérilisés à 115in pendant 30mn.

Le milieu de culture comprend notamment de l'extrait de malt, de l'hydrolysat de caséine, un sucre, de préférence le glucose ou le saccharose.

A titre d'exemple, un milieu de culture adéquat pour la réalisation de l'étape de fermentation comprend les constituants suivants sucre 5 à 50gel
de préférence 6g/l de glucose extrait de malt 0 à 20g/l de préférence 10gel liqueur de mais o à 20g/l hydrolysat de caseine 0,25 à 1,2g/l
de préférence 0,4g/l
KH2P04 0,5 à 5g/l
de préférence 0,5gl
MgSO4, 7H20 0,25 à 2,5g/l
de préférence 0,5 g/l tartrate neutre d'ammonium 0,2 à 0,5g/l
NH4N03 o à 10g/l NaNO3 o ê 3g/l CaCO3 0 à 3g/l CaHPO4 O à 2,5
Après l'étape de fermentation, la récupération du polyglycanne peut avantageusement être réalisée par séparation du milieu de culture et du mycélium, suivie de l'isolement du polyglycanne précipitable par un solvant alcoolique non dénaturant tel qu'un alcanol inférieur notamment l'éthanol, ou l'alcool isopropanolique.

Différentes procédures peuvent être mises en oeuvre pour réaliser la séparation. On peut notamment séparer le mycélium du milieu de culture par filtration en particulier par filtration sous vide suivie avantageusement d'un rinçage. On peut aussi opérer par exemple par centrifugation.

La récupération du polyglycanne libéré dans le milieu de culture est par exemple réalisée à l'aide d'éthanol à 95 ou d'alcool isopropanolique, à raison d'environ 2 volumes pour un volume de milieu de culture, sous agitation. Le caractère tota-lement exogène du polyglycanne est particulièrement précieux pour sa récupération et constitue un avantage par exemple par rapport au scléroglucane qui est exocellulaire mais est en grande majorité lié à la paroi de Sclerotium rolfsii, dont il difficileà séparer de manière satisfaisante. Le mycélium est recueilli par filtration et le polyglycanne est obtenu par précipitation.

Ce polyglycanne peut être conservé dans l'alcool, en particulier dans l'éthanol.
On notera que la fabrication du polyglycanne de l'invention en fermenteur et la possibilité de le recueillir en continu dans le milieu de culture permettent son obtention à faible coût.

Le procédé décrit ci-dessus peut avantageusement comporter une étape préalable de préculture de la souche dans des conditions adaptées pour le développement de la biomasse, suivie si besoin d'un fractionnement du mycélium pour obtenir des fragments de ce mycélium permettant l'ensemencement en vue de l'étape de fermentation.

Cette préculture est par exemple effectuée sur milieu du type "L" de Oddoux décrit ci-dessus, en fiole conique, en utilisant un inoculum obtenu par grattage doux de la surface de la gélose d'un milieu de conservation. Le maintien de cette préculture pendant 5 jours, à température ambiante notamment 23'C, à l'abri de la lumière,permet d'obtenir un développement satisfaisant de la biomasse.

Les propriétés rhéologiques de type pseudoplastique des polyglycannes de l'invention leur confèrent un grand intérêt comme agents viscosants ou épaississants de nombreuses formulations.

Ils sont ainsi particulièrement appropriés pour induire, et ce à faible concentration, des propriétés rhéologiques pseudoplastiques dans des formulations cosmétiques et alimentaires, étant de plus avantageusement compatibles avec les produits de base utilisés de manière classique pour élaborer de telles formulations.

En cosmétique, ils conviennent notamment comme agent viscosant de shampooings, laits démaquillants, gels pour la douche. Leur stabilité avec des pH très basiques permet de les utiliser notamment dans des teintures capillaires, des savons à barbe, des produits pour permanentes et des dépilatoires.

Grâce à leur qualité de transparence, leur champ d'appliciation est particulièrement large, cette transparence étant tout à fait intéressante par exemple dans les produits pour bébé.

La concentration en polyglycanne dans ces compositions peut être aussi faible que 0,07% en masse, ce pourcentage variant dans une large mesure avec le produit ou l'ensemble des produits à viscoser.

Elle est aisément choisie par l'homme. du métier selon l'application envisagée.

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront dans les exemples qui suivent et en se reportant aux figures - la figure 1 représentant les courbes de variation de la viscosité relative d'un polyglycanne de l'invention, à différentes concentrations, en fonction du gradient de vitesse, - la figure 2 représentant la variation de T (contrainte de cisaillement) en mPa en fonction du gradient de vitesse y , pour une concentration donnée en polyglycanne.

- la figure 3, représentant la variation du gradient de vitesse X en s 1, en fonction de la contrainte de ci- saillement appliquée t en mPa, pour une concentration de produit de 2g/l en solution dans l'eau, à une température de 25'C.

- la figure 4 représentant la variation de la viscosité relative nrel en cp, en fonction du pH, pour une concentration donnée de polyglycanne P.

- la figure 5 représentant simultanément la courbe d'étalonnage de la masse moléculaire des dextranes et du lactose en logMW en fonction du volume d'élution en ml et la courbe obtenue après spectrophotométrie du polyglycanne P.

ExemPle 1
OBTENTION D'UN POLYGLYCANNE A PARTIR DE PIPTOPORUS
BETULINUS.

On a utilisé la souche Piptoporus betulinus déposée à la CNCM sous le n I-765. Cette souche peut être conservée sur le milieu tel que le milieu "L"
Oddoux gélosé dont la composition a été donnée plus haut, à pH 5,30. Un milieu du type PDAou malt agar peut aussi être utilisé. La souche incubée à 23C à l'obscurité sur milieu "t" Oddoux est repiquée régulièrement chaque mois.

1/ Obtention de la biomasse
A partir de la souche Piptoporus betulinus de départ, on a réalisé dans une fiole conique une préculture à partir d'un inoculum provenant d'un milieu de conservation gélosé (culture pendant 21 jours) pendant 5 jours. Les fioles sont placées en agitation alternative à 23 C à l'obscurité pendant 5 jours sur le milieu "L" Oddoux.

A l'issue de cette préculture des pelotes se sont formées dans le liquide, constituant la biomasse.

Ces pelotes de mycélium sont soumises à un fractionnement stérile à l'ultra thurax pendant 30 secondes à 30% de la puissance maximale de l'appareil, soit 15w. 100ml de cette solution sont utilisés pour ensemencer le fermenteur.

2/ Ensemencement du réacteur et culture de la susPension de mvcélium.

L'ensemencement est réalisé par la solution de mycélium de la souche Piptoporus betulinus obtenue à l'étape précédente. On a utilisé un fermenteur de type
Air-lift ou un fermenteur SGI, type SET 2 commercialisé par la Société SETRIC.

On peut également effectuer la culture en fioles coniques.

Différents milieux de culture ont été utilisés pour la production du polyglycanne P. Tous ces milieux ont été stérilisés à 115"C pendant 30 minutes avant l'emploi.

Dans le tableau suivant on rapporte la composition du milieu "L" et des milieux A et B décrits dans le brevet US 4051 314.

TABLEAU II
Composés (girl) milieu "L" milieu A milieu B glucose 16.5 40 saccharose 50 extrait de malt 3.5 corn steep liquor 20 hydrolysat de caseine 0.5
KH2P04 0.5 -0.5 5
MgSO4, 7H20 0.25 2.5 tartrate neutre d'ammonium 0.35
NH4N03 10 NaN03 3 CaCO3 3
CaHPO4 2.5 pH du milieu 5.30 5.00 5.50
3/ SéParation du Dolvalvcanne produit.

Après 6 jours de culture sur le milieu "L" la biomasse (mycélium) est séparée du milieu de culture contenant le produit formé, par filtration sous vide. Ce mycélium est ensuite rincé abondamment.

Le filtrat contenant le polyglycanne exogène est recueilli et traité par de l'éthanol à 95 à raison de deux volumes pour un volume de milieu de culture, sous agitation magnétique.

On rapporte ci-apres les résultats obtenus concernant
I/ l'analyse chimique
II/ l'étude rhéologique III/ la détermination du poids moléculaire du polyglycanne P.

I/ ANALYSE CHIMIOUE DU POLYGLYCANNE P. DETERMINATION QUALITATIVE ET ANALYSE STRUCTURALE
On indique ci-après différentes opérations réalisées pour déterminer la structure du polyglycanne
P: - hydrolyse acide totale à l'aide d'acide trifluoroacétique 4N, pendant 4 heures à 100'C ; l'acide est ensuite éliminé, le résidu repris dans de l'eau, chromatographié, puis analysé en HPLC, - méthanolyse selon la méthode de Zanetta et al. 1972, décrite dans "J.Chromatogr.69 : 291-304" et analyse du produit obtenu par CPG, - méthylation selon la méthode de Paz-Parente et al.

1985, décrite dans XCarbohydr.Res.141: 41-47" au lithium méthyl sulfinyl carbanion ou selon la méthode de Isogai et al. 1985, décrite dans "Carbohydr. Res.138 : 99-108" à la soude, hydrolyse du polyglycanne perméthylé, acétylation et analyse des éthers méthyliques acétylés par CPG, - oxydation periodique puis dégradation de Smith selon la technique de Goldstein et al. 1965,rapportée dans "Méth. Carbohydr. Chem., 5 : 361-370" suivies d'une analyse en HPLC et CPG des oligosaccharides obtenus.

- RMN C sur un spectromètre Brèker WP 100 à 25 MHz à 297K sur 4Omg de polyglycanne dissous dans 150'il d'hexadeutérodiméthyl sulfoxyde (DMSO d6).

Les résultats obtenus confirment la présence d'un seul motif ose, à savoir le glucose. Ces unités sont liées entre elles par des liaisons de type ss(1 - 3) et comportant des ramifications latérales fixées à la chaîne principale par des liaisons osidiques de type (3(1-6) II - ETUDE RHEOLOGIOUE
Pour étudier les propriétés rhéologiques du polyglycanne de l'invention, on a réalisé des mesures à l'aide de rhéomètres rotatifs de type COUETTE à cylindres coaxiaux, l'un des cylindres étant en rotation à vitesse angulaire connue.

On a donc mesuré la contrainte subie par le cylindre intérieur sous l'effet de la rotation du cylindre extérieur.

Etude de la viscosité
Les viscosités relatives sont calculées selon la formule
fl mesurée '00 où nO = viscosité du solvant à une température donnée.

Les viscosités obtenues en fonction du gradient de vitesse appliqué sont reportées sur la figure 1. Les mesures sont réalisées sur des solutions- de différentes concentrations en polymère dans du chlorure de sodium O,lM. Ces concentrations, exprimées en g/l., sont les suivantes, la courbe correspondante étant indiquée entre parenthèses 1

0,5

0,25

0,125

0,0625

0;03125

0,015625

L'examen de cette figure montre que le polyglycanne P présente un comportement pseudoplastique caractéristique sur une grande plage de concentration et de gradient de vitesse (forte diminution de la viscosité quand le gradient de vitesse augmente).

On a cependant noté que des solutions très diluées (concentration inférieure à 0,031g/l) présentent un comportement newtonien pour de faibles gradients de vitesse. La viscosité est alors constante et indépendante du gradient de vitesse.

Etude de la viscoélasticité
On a réalisé une expérience d'hystérésis sur le polyglycanne P à une concentration de 2gjl, le gradient de vitesse j appliqué augmente de O à 60s 1 puis revient à sa valeur initiale selon une loi linéaire, en un temps de 10 secondes.

Le rhéogramme obtenu correspondant à la variation de T en mPa en fonction du gradient de vitesse j est représenté sur la figure 2. On constate une boucle d'hystérèsis qui permet de déduire que la contrainte de cisaillement t au sein du fluide est plus faible quand le gradient de vitesse reprend lors du retour, la même valeur qu'à l'aller.

Une autre étude a permis de comparer la variation du gradient de vitesse j en fonction de la contrainte de cisaillement appliquée, pour le polyglycanne P et pour le scléroglucane. Les résultats de cette étude, donnés à la figure 3, montrent la différence de comportement de ces deux produits, notamment lors de la transition gel/sol.

Etude de l'influence de facteurs externes 1/ Influence de la force ionique
Des solutions à 1g/l dans l'eau, dans le chlorure de sodium 0,1 M (5.8g/l) et 1,7 M (100g/l), dans le chlorure de calcium 0,3 M (20g/l) ont été analysées.

Le tableau ci-dessous donne les viscosités pour des gradients de vitesse de 0,15, 0,3, 3
TABLEAU : Influence de la force ionique sur la viscosité
d'une solution à Igil de polyglycanne P.

gradient H20 NaCl 0.1M NaCl t.M CaCl2 0.3M de vitesse mPa.s Pa.s mPa.s mPa.s
0.15 1804 1857 1687 1845
0.3 969 970 1060 1060
3 247 204 201 204
On observe que la viscosité n'est pas modifiée par l'addition d'électrolytes.

2/ Influence du pH.

L'étude rapportée à la figure 3/ des viscosités relatives de solutions à IgIl de polymère ajustées à différents pH par de l'acide chlorhydrique (HCl) et de la soude (NaOH) pour un gradient de vitesse appliqué de 0,3 s 1 montre que la viscosité des solutions du polyglycanne P est pratiquement indépendante du pH, aussi bien dans des conditions acides que basiques.

3/ Influence de la température.

Des études de stabilité thermique ont été effectuées sur le polyglycanne P dans l'eau, HC1 2,5N, et NaOH 5.10 -2 N.

Les résultats obtenus montrent une excellente stabilité thermique du polyglycanne P en milieu acide et basique.

On a constaté une augmentation de la viscosité dans HCl 2,5 N en fonction du temps, lorsque la température augmente. Ceci doit être attribué à une hydrolyse préférentielle des liaisons ss(1 ~~~ 6) conduisant à un glucane 8(1 3) de type curdlane.

Etude de la viscosité en Présence de surfactifs.

On a étudié la viscosité du polyglycanne de l'invention en présence de surfactifs. Les résultats rapportés dans le tableau qui suit montrent qu'une solution de polyglycanne à 0,1% renfermant des surfactifs à raison de 15 permet d'atteindre des viscosités de 700 à 900 centipoises. La rhéologie reste pseudoplastique et à fort gradient de vitesse la viscosité n'est plus que de 5 à 10 centipoises.

Solution Viscosité mPa.s témoin sans surfactif 620 lauryl bétaine 890 lauryl carboxyglycynate 780 chlorure de laurylbenzyldimethylammonium 890 ou chlorure de benzalkonium médialenR KF 730
III - DETERMINATION DU POIDS MOLECULAIRE DU POLYGLY
CANNE P.

Le poids moléculaire moyen du polyglycanne P a été déterminé en utilisant une technique classique de mesure du poids moléculaire d'une macromolécule, la chromatographie d'exciusion moléculaire.

Le principe de cette méthode consiste à séparer les molécules les unes des autres par leur masse moléculaire et leur taille. Le mélange à analyser, dissous dans un tampon convenable, traverse par gravité une colonne contenant des billes tassées d'un matériel inerte extrêmement hydraté et polymérique. Les colonnes habituellement employées sont formées de dérivés polysaccharidiques (Séphadex, Sépharose) ou d'agarose dont la porosité est soigneusement calibrée. Les molécules seront d'autant mieux retenues qu'elles peuvent pénétrer plus facilement à l'intérieur du gel.

Pour déterminer la masse moléculaire moyenne d'un polymère, on réalise l'étalonnage de la colonne par plusieurs polymères de masse moléculaire connue. Les volumes d'élution sont portés sur un graphique en fonction. de leur masse moléculaire. Grâce à son volume d'élution, la masse moléculaire du polymère étudié peut etre calculée à partir de la courbe étalon (fig. 5).

L'intérêt de cette méthode réside notamment dans l'importance du pouvoir de résolution de la chromatographie d'exclusion moléculaire.

Pour estimer le PM moyen du polyglycanne P, une chromatographie d'exclusion moléculaire (appelée aussi gel de filtration moléculaire) est réalisée sur une colonne de Sépharose 4B (commercialisée par
PHARMACIA, 92 x 1,8cm) équilibrée dans du tampon phosphate 5 mM, pH = 6,15. Le domaine d'exclusion est de 3.104 à 5.106 daltons. La colonne est étalonnée à l'aide de témoins dextran de masses moléculaires 5.106 2,3.1ou ; 4.104 daltons (commercialisés par Sigma) et de lactose.

La chromatographie est effectuée à 15ml/h dans le même tampon. 2,5mg de polyglycanne P sont ainsi analysés.

Les profils d'élution des dextrans, lactose et du polyglycanne P (rapportés- sur la figure 5) sont obtenus par la méthode de dosage des sucres au phénol sulfurique (méthode de'DUB0IS).. On observe la coloration orangée des produits par spectrophotométrie à une longueur d'onde de 492 nm.

La détermination du PM du polyglycanne P est faite à partir de son profil dlélution et de la courbe d'étalonnage précitée. Les résultats obtenus montrent que le poids moléculaire moyen du polyglycanne est environ 650.000 Da.

EXEMPLE 2
APPLICATION DU POLYGLYCANNE P EN TANT OU'AGENT VISCOSANT
DANS DES PREPARATIONS COSMETIOUES.

. PréParation d'une base Pour un shampooing transParent.

Une formulation adaptée à la réalisation d'une base pour shampooing, dont la concentration en matière active serait environ 10% est la suivante
Précipité alcoolique de Polyglycanne P qsp 0,1% DehytoK K 3% Texaponi ASV 30%
Base parfumante pour shampooing qs
Eau qsp 100%
Conservateur pour shampooing qs
Un mode opératoire convenable pour l'obtention de cette base peut être celui dont la description suit
Le précipité alcoolique de Polyglycanne P est trituré pendant 5 minutes avec le Dehyto ffi R (surfactif en solution à environ 30% de laurylamidobétaine, commercialisé par la société SIDOBRE SINNOVA) puis laissé reposer environ 15 minutes à la température ambiante ou à 32'C. Le Texapon ASV auquel a été ajoutée la base parfumante pour shampooing est ajouté doucement, l'ensemble est homogénéisé en prenant soin de ne pas incorporer de bulles d'air. L'eau est ensuite ajoutée avec le même soin, puis la solution de conservateur.

Le temps de repos n'est pas indispensable, mais permet une meilleure incorporation des autres constituants de la formulation.

L'addition préalable d'un minimum de surfactif amphotère est indispensable pour éviter la floculation du Polyglycanne p par les surfactifs anioniques contenus dans le Texapon ASV.

D'autres surfactifs amphotères peuvent être utilisés à la . place de DehytonX K, notamment les carboxyglycinates comme le Cocoamphocarboxyglycinate.

Le Texapon ASV est un mélange de surfactifs principalement anioniques en solution, commercialisé par
SIDOBRE SINNOVA. Ce produit est particulièrement bien toléré par la peau, mais n' est pas viscosable par le procédé habituel d'addition de chlorure de sodium.

La base parfumante est additionnée au préalable aux surfactifs pour éviter qu'elle ne donne un "louche" à la formulation.

Préparation d'une base moussante transDarente Pour la douche -
La formulation du gel obtenu est la suivante, dans laquelle la concentration en matière active est d'environ 17% :
Précipité alcoolique de Polyglycanne P qsp 0,1% Dehyto nR K 30% Texapons ASV 20%
Base parfumante qs
Eau qsp 100%
Conservateur qs
Un mode opératoire de réalisation de cette.

base est donné ci-après. Le précipité alcoolique de
Polyglycanne P est mélangé grossièrement pendant 2 minutes avec le Dehyton K, puis laissé reposer environ 1 à 2 heures à température ambiante ou à 32 C. Après cette "digestion", le mélange est homogénéisé par agitation lente. Le Texapon ASV est ajouté doucement, l'ensemble est homogénéisé en prenant soin de ne pas incorporer de bulles d'air. L'eau est ensuite ajoutée avec le même soin, puis la solution de conservateur.

Il est possible d'ajouter la base parfumante au DehytonR K avant de l'incorporer au Polyglycanne P.

L'addition préalable d'un surfactif amphotère est indispensable pour éviter la floculation du Polyglycanne P par les surfactifs anioniques contenus dans le Texapo ffi ASV. Comme dans le cas de la préparation du shampooing, d'autres surfactif s amphotères peuvent être utilisés à la place du DehytonR K. Pour obtenir un gel douche on utilise une concentration en précipité alcoolique de polyglycanne P supérieure a' 0,1% par exemple l'b.

Préaration d'une base Pour un Produit démaquillant transParent moussant et rincable à l'eau.

Une base pour produit démaquillant ayant une concentration en matière active d'environ 6% et respectant la formulation suivante peut être obtenue en appliquant le mode opératoire rapporté ci-après
Précipité alcoolique de Polyglycanne P qsp 0,1% Dehyto nR G 10%
MedialanR KF 10%
Base parfumante qs
Eau qsp 100%
Conservateur qs pH réglé à 5,5-6
Le précipité alcoolique de Polyglycanne P est mélangé grossièrement pendant 2 minutes avec le Dehyton
G (surfactif en solution à environ 30% de carboxyglycinates dont la base lipophile est constituée par les acides gras de l'huile de coco, commercialisé par la société SIDOBRE SINNOVA) auquel a été ajouté au préalable la base parfumante, puis laissé reposer environ 1'à 2 heures à la température ambiante ou à 32"C. Après cette "digestion", le mélange est homogénéisé par agitation lente. Le MedialanO KF (surfactif anionique dé sel de triethanolamine d'alkylsarcosines dont les chaînes lipophiles sont constituées par les acides gras de l'huile de palme, commercialisé par la Société
HOECHST) est ajouté doucement, l'ensemble est homogénéisé en prenant soin de ne pas incorporer de bulles d'air. L'eau est ensuite ajoutée avec le même soin, puis la solution de conservateur, puis on procède éventuellement à l'ajustage du pH.

L'addition préalable d'un surfactif amphotère est indispensable pour éviter la floculation du
Polyglycanne P par le Mediala A KF. Le MedialaKF utilisé est particulièrement bien toléré par la peau, mousse très bien en eau dure, en présence de sébum et à pH légèrement acide, mais n' est pas viscosable par le procédé habituel d'addition de chlorure de sodium.

La base parfumante est additionnée au préalable aux surfactif s pour éviter qu'elle ne donne un "louche" à la formulation.

Un surfactif cationique comme le chlorure de laurylbenzyldimethylammonium connu dans la Pharmacopée française sous le nom de chlorure de benzalkonium peut être ajouté de manière que la concentration finale soit par exemplé de 1%. La formulation ainsi élaborée pourrait avoir des propriétés désinfectantes.

Une autre méthode de préparation de.cette formulation peut être la suivante
On additionne du propylène glycol au précipité à l'alcool de Polyglycanne P (2 parties pour 100 parties de la formulation totale). Le mélange est trituré pendant 4 à 5 minutes, puis laissé reposer environ 15 minutes, retrituré pendant 1 minute. Le surfactif amphotère est ajouté; le mélange homogénéisé.

La suite est réalisée comme précédemment.

L'avantage de l'utilisation de propylène glycol est de faciliter les incorporations des composants suivants, notamment les surfactifs anioniques, ou cationiques et surtout de peau, qui dans ce cas, peut être ajoutée très rapidement.

D'autres solvants peuvent remplacer le propylène glycol, notamment le butylène glycol.

Claims

REVENDICATIONS

1/ Polyglycanne hydrosoluble, à base essentiellement du motif de répétition suivant

caractérisé en ce que - il possède un poids moléculaire (PM) de 600.000 à 1.200.000 environ, - il est capable d'induire une rhéologie pseudoplastique - ses propriétés rhéologiques-, à un gradient de vitesse y donné, ne sont pratiquement pas modifiées en présence d'ions, ni par le pH, qu'il soit acide ou basique, ou la température dans un intervalle de 20'C à 60il.

2/ Polyglycanne selon la revendication 1, caractérisé en ce que son PM est de l'ordre de 600.000 à 800.000 Da, notamment aux environs de 650.000 Da.

3/ Polyglycanne selon la revendication 2, caractérisé par une rhéologie pseudoplastique à une concentration supérieure à 0,125g/l avec un seuil de contrainte de l'ordre de 549 mPa pour une concentration en polyglycanne de IgIl à un gradient de vitesse X de 60s 4/ Polyglycanne selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les groupements hydroxyle libres des molécules de glycose sont substitués par des groupements alcoyle, en particulier de C1 à C4, par des groupes acyle en particulier acétyle.

5/ Procédé pour la production du polyglycanne selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé par les étapes suivantes

a/ fermentation en aérobiose dans un fermenteur à une température de l'ordre de 25 C, en présence d'un milieu de culture approprié, du mycélium d'une souche telle qu'obtenue par culture de cellules de carpophore d'un champignon saprophyte filamenteux, vivant sur le bois et qui se nourrit essentiellement de la lignine ou de la cellulose du bois sur lequel il se développe,

b/ récupération à partir du milieu de culture, du polyglycanne exogène forme.

6/ Procédé selon la revendication 5, caractérisé en . ce que le champignon saprophyte apparient à la famille des Polyporacées en particulier Piptoporus betulinus.

7/ Procédé selon la revendication 5, cdaractérisé en ce que la souche telle qu'obtenue à partir de

Piptoporus betulinus correspond à celle déposée à la

CNCM sous le n I-765.

8/ Procédé selon l'une quelconque des revendications 5 à 7 caractérisé en ce que le milieu de culture est un milieu liquide, qu'il contient une source carbonée, une source azotée, des vitamines et des sels minéraux, ces substances étant présentes en des quantités suffisantes pour obtenir la formation de polyglycanne à partir de la souche, ce milieu de culture comprenant en particulier de l'extrait de malt, de l'hydrolysat de caséine, un sucre, de préférence le glucose ou le saccharose.

9/ Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que le milieu de culture pour la fermentation est liquide et comprend les constituants suivants sucre 5 à 50g/l - de préférence

6g/l de. glucose extrait de malt 0 à 20g/l - de préférence

10g/l liqueur de mals -o à 30g/l hydrolysat de caséine 0,25 à 1,2g/l

de préférence 0,4g/l

KH2P04 0,5 à 5g/l

de préférence 0,5g/l MgS04, 7H20 0,25 à 2,5g/l

de préférence 0,5g/l tartrate neutre d'ammonium 0,2 à 0,5g/l NH4No3 o à logis NaN03 0 à 3g/l CaC03 o à 3g/l CaHP04 O à 2,5 10/ Procédé selon l'une quelconque des revendications 5 à 9, caractérisé en ce qu'on sépare du milieu de culture et du mycélium, le polyglycanne P précipitable par un solvant alcoolique non dénaturant tel qu'un alcanol inférieur notamment l'éthanol, ou l'alcool isopropanolique.

11f Procédé selon l'une quelconque des revendications 5 à 10, caractérisé en ce qu'il comporte une étape préalable de préculture de la souche dans des conditions permettant le développement de la biomasse, avantageusement suivie d'un fractionnement du mycélium pour obtenir des fragments de ce mycélium permettant l'ensemencement en vue de l'étape de fermentation.

12/ Application du polyglycanne selon l'une quelconque des revendications 1 à 4 comme agent viscosant pour l'élaboration de formulations cosmétologiques ou alimentaires.

13/ Polyglycanne d'origine fongique, hydrosoluble, exogène tel qu'obtenu par le procédé selon l'une quelconque des revendications 5 à 12.