A. Caractéristiques physico-chimiques des matrices
IV. B Microstructure des matrices
Les figures (13) et (14) montrent la microstructure de la matrice 1 et la matrice 3. On remarque que sur toute la zone d’observation 100*100 µm2 les matrices 1 et 3 sont homogènes. Les zones sombres visibles dans la matrice 1 correspondent à des micro-poches de sérum. En zoomant 4 fois plus, on observe alors une parfaite homogénéité sur 30 µm2 sans présence d’aucun défaut (Figure 15 et Figure 16); Une différence est d’avantage observée entre les matrices 1 et 3 au niveau du réseau. Le réseau est un plus espacé (relâché) et tortueux pour la matrice 3 que pour la matrice 1 en zoom 4. Les trous noirs sont beaucoup plus visibles dans la matrice 3 que dans la matrice 1 Il a été montré dans la thèse d’Aly (2011) effectuée au laboratoire que les zones noires présentes au niveau de la matrice 3 correspondent en fait à la gélatine. En effet, par un marquage préalable de la gélatine avec du FITC au mélange avec le rétentat, on s’est aperçu que le bleu de Nile ne marquait pas les protéines de gélatine alors qu’il marquait les protéines de lait.
A l’échelle macroscopique, le rétentat mélangé à la gélatine (matrice 3) forme donc un réseau qui semble relativement homogène, alors qu’à l’échelle microscopique, on observe la formation d’un réseau protéique où les différents types de protéines (de lait et gélatine) ne sont pas parfaitement mélangés, La microstructure de la matrice 3 est donc beaucoup moins homogène que la matrice 1 composée de protéines de lait seulement.
Tableau 8. EST, Aw, et pH des différentes matrices obtenues sur 2 fabrications indépendantes
Matrice 1 Matrice 3
Aw (Sans unité) 0.967±0.005 0,971±0.002
pH final 6,63 6,58
33 Figure (13). Microstructure révélée au bleu de Nile de
la matrice 1
Figure (14) Microstructure révélée au bleu de Nile de la matrice 3
Figure (15). Microstructure révélée au bleu de Nile de la matrice 1 au ZOOM x4
Figure (16). Microstructure révélée au bleu de Nile de la matrice 3 au Zoom x4
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C Rhéologie
Etude de la coagulation pendant 1 heure à 30°C
Refroidissement en 15 minutes à 19°C Suivi du gel à 19°C pendant 2 heures
Figure 17. Courbes d’évolution de G’ des différentes étapes le suivi de 1 heure après la présure, le refroidissement à 19°C en 15 minutes, le suivi après pendant 2 heures pour la matrice 3. -500 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 0 50 100 150 200 250 G ' ( Pa) Temps (minutes)
G' 1er essai Autre jour G' 2ème essai Autre jour G'' 1er essai
G' 2ème essai
Tableau 9. Comparant les moyennes sur chaque essai des modules G’ ,G’’ ainsi que le déphase delta après deux heures de coagulation à 30°C
G’après 2 heure à 19°C (Pa) G’’après 2 heure à 19°C (Pa)
Delta après une heure à 19°C (Pa)
Matrice 1 1905±485 416±94 13,2±1,4
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Etude de la coagulation pendant 1 heure à 30°C
Refroidissement en 15 minutes à 19°C Suivi du gel à 19°C pendant 2 heures
Figure 18. Courbes de delta (l’ange de déphasage) des différentes étapes le suivi de 1 heure après la présure, le refroidissement à 19°C en 15 minutes, le suivi après pendant 2 heures pour la matrice 3.
Les courbes de la figure17 et de la figure 18 montrent l’évolution de la valeur G’ et de l’angle de déphasage (delta sur le schéma) pendant les différentes étapes. Les moyennes sont obtenues à l’issu de 2 essais par matrices, répétées deux fois, soit calculées à partir de 4 valeurs., Le comportement de G’’ (non montré) est aussi le même. L’exemple ci-dessus est celui de la matrice 3 (matrice 1 en annexe Figure 2 et Figure 3).
Pendant la durée d’une heure de coagulation à 30°C, l’angle de déphasage diminue brutalement ( 80° à 13° pour
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 0 50 100 150 200 250 D e lta (° ) Temps en minutes
delta 1er essai
Delta 2ème essai Autre jour Delta 2ème essai
Delta 1er essai Autre jour
Tableau 10. Comparaisons des moyennes effectué sur chaque essai des modules G’, G’’ ainsi que le déphase delta après 1 heure de coagulation à 30°C
G’après 1 heure à 30°C (Pa) G’’après 1 heure à 30°C (Pa) Delta après une heure à 30°C (Pa)
Matrice 1 594±34 154±28 13.5±0.1
36 la matrice 1 et de 60° à 15° pour la matrice ) tandis que le G’ et G’’ augmente au cours du temps (non montré). Pour le G’, la valeur passe de 0.9 Pa à 93 Pa pour la matrice 3. Et pour la matrice 1, l’augmentation est bien plus importante de 0.5 à 594 Pa. La valeur de G’’ et de G’’ pour la matrice 1 est aussi 6 fois supérieure à celle de la matrice 3.Ceci montre bien l’effet de la coagulation sur les matrices. Elles deviennent plus élastiques (plus fermes) sous des contraintes de cisaillement lors de la gélification par la présure (tableau 10).
Lors du refroidissement pendant 15 minutes à 19°C, l’angle de déphasage diminue et ne subit pas de changement important et reste semblable au stade précédent (pas montré). Elle a une valeur de 12.6 pour la matrice 1 et 13.7 pour la matrice 3. La valeur de G’ et de G’’ de la matrice 1 est encore 5 ou 6 fois supérieure à celle de la matrice 3. La valeur de G’ vaut 1202 Pa pour la matrice 1 tandis que G’ vaut 271 Pa .La valeur de G’’ vaut 267 Pa pour la matrice 1 et 66 Pa pour la matrice 2. La valeur de G’et la valeur de G’’ pour la matrice 1 est 4 fois supérieur à celle de la matrice 3
Finalement lors du suivi pendant 2 heures à 19°C, la valeur de G’ encore augmente au cours du temps et est beaucoup plus importante que la phase précédente. La valeur de G’ vaut 4032 Pa pour la matrice 3 tandis que la valeur de G’ de la matrice 1 est 2 fois inférieure. La valeur de G’ de la matrice 1 vaut 1902 Pa. Cependant, pour la valeur G’’, les deux matrices sont très proches avec un écart type de 38 Pa. Pour l’angle de déphasage une diminution est observée (Tableau 11). Les gels deviennent de moins en moins viscoélastiques. Les valeurs aux finales sont d’environ 5° pour la matrice 3 et de 13 pour la matrice 1. La viscoélasticité de la matrice 1 est 2.6 fois supérieure à celle de la matrice 3. Un changement brutal lors du refroidissement entre la matrice 3 et la matrice 1 s’est alors effectué.
Le tableau 11 montre les paramètres mécaniques en fonction des différentes matrices. Les différents paramètres mécaniques sont la dureté, la cohésion et l’adhésion. Comme on peut le constater la matrice 1 est plus dure avec une dureté de 19.3 N. La matrice 3 est 2 fois moins dure que la matrice 1. La cohésion est pratiquement la même pour les matrices 1 et 3. Quant à l’adhésion, la matrice 1 est 2 fois plus adhérente que la matrice 3.
Tableau 11 Les différentes propriétés mécaniques (Dureté, cohésion, Adhésion, Gommeux) en fonction des différentes matrices.
Dureté (N) Cohésion (sans unité) Adhésion (N.s)
Matrice 1 19,3 ± 2,5 0,71 ± 0,04 -1,04 ± 0,18
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