Emulsions de Pickering stabilisées par des poudres végétales : propriétés et rôle des paramètres de composition et de formulation

Pickering emulsions stabilized by vegetal powders : properties and role of composition and emulsification parameters

• Auteur / Autrice : Cécile Joseph
• Direction : Fernando Leal-Calderon, Chrystel Faure
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physico-chimie de la matière condensée
• Date : Soutenance le 07/12/2018
• Etablissement(s) : Bordeaux
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale des sciences chimiques (Talence, Gironde ; 1991-....)
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : Colloïdes et lipides pour l'industrie et la nutrition (CLIP'IN)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Chimie et Biologie des Membranes et des Nanoobjets (Bordeaux ; 2007-....)
• Jury : Président / Présidente : Aristotelis Xenakis
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Fernando Leal-Calderon, Chrystel Faure, Aristotelis Xenakis, Isabelle Capron, Isabelle Pezron, Hervé Deleuze, Didier G. Pintori, Nathalie Vouillon
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Isabelle Capron, Isabelle Pezron

Mots clés

Mots clés contrôlés

Surfactants

Lyophilisation

Atomisation

Coproduits

Poudres

Lupins

Colza

Cacao

Émulsions de Pickering

Mots clés libres

Émulsions de Pickering

Coproduits végétaux

Cacao

Colza

Lupin

Atomisation

Lyophilisation

Émulsion sèche

Pouvoir antioxydant

Pickering emulsions

Vegetable byproducts (cocoa. rapeseed. lupin)

Cocoa

Rapeseed

Lupin

Atomization

Lyophilization

Dry emulsion

Antioxidant power

Résumé

L’objectif de cette étude est de valoriser des coproduits végétaux tout en proposant une alternative biosourcée, économique et performante aux tensioactifs classiques. Des émulsions de type huile-dans-eau sont fabriquées à partir de poudres végétales finement broyées comme seul matériel tensioactif. Les systèmes dispersés qui en résultent, stabilisés par des particules solides, sont des émulsions dites de Pickering. La première partie de ce manuscrit décrit l’influence du procédé d’émulsification (rotorstator en régime turbulent, ultrasons et homogénéisation haute pression) et des paramètres de formulation sur les propriétés d’émulsions stabilisées par de la poudre de cacao. Le rôle des différentes fractions de la poudre est déterminé et le phénomène de coalescence limitée propre aux émulsions de Pickering est étudié. Nous mettons en évidence une évolution structurale des particules (« dépliement ») sous l’effet du cisaillement appliqué lors de l’émulsification, permettant d’augmenter leur performance en tant qu’agents stabilisants. L’influence de la nature végétale est explorée en élargissant l’étude à des poudres de compositions différentes issues de tourteaux de colza et de lupin. La stabilité de ces émulsions face à l’élimination de la phase continue est ensuite évaluée au regard de la technique de séchage, par lyophilisation et atomisation. Des émulsions sèches riches en huile et redispersables dans l’eau sont ainsi obtenues. Enfin, le pouvoir antioxydant des poudres végétales avant et après séchage des émulsions est caractérisé.

This study aimed at valorizing vegetal byproducts while offering a bio-sourced, cheap and efficient alternative to conventional surfactants. Oil-in-water emulsions were obtained from finely ground plant powders as the only surfactant material. The resulting dispersed systems, stabilized by solid particles, are so-called Pickering emulsions. The first part of this manuscript describes the influence of the emulsification process (rotor-stator in turbulent regime, sonication and high-pressure homogenization) and of the formulation parameters on the properties of emulsions stabilized by cocoa powder. The role of the different fractions of the powder was determined and a phenomenon characteristic of Pickering emulsions, namely limited coalescence, was identified. We evidenced a structural evolution of the particles ("unwrapping") under the effect of the shear applied during the emulsification process, allowing to increase their performance as stabilizing agents. The influence of the vegetal origin was explored by extending the study to powders deriving from rapeseed and lupin oilcakes. The stability of these emulsions with respect to the elimination of the continuous phase was evaluated using 2 drying techniques, freeze-drying and spray-drying. Dry emulsions rich in oil and redispersable in water were obtained. Finally, the antioxidant properties of vegetable powders before and after the drying process were characterized.