Propriétés émulsifiantes
Fondamental :
Une émulsion est une dispersion de deux liquides non miscibles sous la forme de fines gouttelettes (0,1 à 50 µm de diamètre) de l'un des liquides dans l'autre. Il existe de ce fait ce qu'on appelle une phase dispersée (discontinue) et une phase dispersante (continue). Il existe deux types d'émulsion
émulsion de gouttelette d'huile dans l'eau : O/W (Oil / Water)
émulsion de gouttelette d'eau dans de l'huile : W/O (Water / Oil)
Définition :
Lorsqu'on mélange de l'huile dans de l'eau et que le rapport O/W n'est pas supérieur à 0,74 on est en présence d'une émulsion huile dans eau (mayonnaise par exemple). Au delà de 0,74 il y a une inversion de phase et on est en présence d'une émulsion eau dans huile (cas du beurre). La formation d'une émulsion entraîne une augmentation de la surface interfaciale entre les gouttelettes de liquide non miscible. Cette augmentation est d'autant plus importante que la taille des gouttelettes est plus petite. L'émulsion d'un volume équivalent de 1mL d'huile sous la forme de gouttelettes de 1 µm de diamètre va donner 2 1012 gouttelettes développant une surface de l'ordre de 6 m². Une surface interfaciale importante nécessite un apport d'énergie libre important pour être stabilisée. L'énergie doit être proportionnelle à la surface et à la tension superficielle.
Tout liquide pris séparément à tendance à réduire autant que possible sa surface de contact avec l'air ou un autre liquide non miscible ce qui à terme entraîne une déstabilisation de l'émulsion.
Cette déstabilisation peut être caractérisée par les phénomènes suivants :
un crémage qui est une séparation des gouttelettes de la phase dispersante due à la différence de densité (il y a remontée ou sédimentation de l'une des phases),
une floculation qui est une association réversible des gouttelettes les unes aux autres due à la suppression des charges de surface des gouttelettes (à partir d'une certaine taille les flocs entraînent le crémage),
une coalescence qui est due à une fusion des gouttelettes et entraîne une augmentation du crémage et une séparation de phase.
Les facteurs qui favorisent la déstabilisation sont la centrifugation, les chocs thermiques.
Une émulsion sera stabilisée de la façon suivante :
une tension interfaciale faible,
une couche interfaciale résistante,
une identité de charge en surface,
un faible diamètre des gouttelettes,
une forte viscosité du milieu.
Explications
Les protéines vont présenter des propriétés de stabilisation des émulsions qui seront variables en fonction de la conformation de la protéine. Les propriétés émulsifiantes ainsi dégagées sont dues à la capacité de diffuser à l'interface et de s'y adsorber. Ainsi plus la protéine sera hydrophobe ou présentera des parties hydrophobes, plus elle sera en forte concentration à l'interface et plus faible sera la tension interfaciale. Les protéines globulaires (protéines du lactosérum, lysozyme, ovalbumine) sont moins performantes que les caséinates par exemple. Dans ce dernier cas la structure polydispersée favorise les interactions. Dans le cas des protéines globulaires on peut augmenter les propriétés stabilisatrices en dénaturant plus profondément la protéine.
Une protéine dénaturée qui viendra se fixer à l'interface va augmenter l'épaisseur de la couche interfaciale et s'opposer aux phénomènes de coalescence et va de la même façon uniformiser la charge globale nette au niveau de l'interface. Dans ce cas il y a répulsion entre les gouttelettes chargées identiquement.
La présence de protéine dénaturée peut aussi entraîner une augmentation de la viscosité du milieu. Cette augmentation de viscosité va diminuer les mouvements des gouttelettes qui auront ainsi moins de probabilité de se rencontrer et d'interagir ensemble.
La capacité émulsifiante des protéines est représentée par la quantité d'huile émulsifiée par gramme d'émulsion au point d'inversion de phase.
Voir tableau :
Capacité émulsifiante des protéines
L'activité émulsifiante se définie comme la surface de l'interface stabilisée par une concentration donnée en protéine (m²/g).
Voir tableau :
