Pression de surface en fonction du temps

La pression de surface est mesurée au cours du temps par la méthode de goutte pendante : une goutte de solution protéique pend au bout d’un capillaire, dans l’air ou l’hexadécane. Le temps t est le temps écoulé depuis la formation de la goutte. La mesure est effectuée pour un âge du film inter-facial allant de 5 à 3600 s aux interfaces air/eau (a/e) et hexadécane/eau (h/e). La figure 5.1 montre les pressions de surface, Πa/e, à l’interface a/e (a) et Πh/e, à l’interface h/e (b) en fonction du temps t, pour des concentrations C d’isolat protéique en solution, allant de 0.02 g/L à 10 g/L (a) et de 0.01

10 100 1000 10000 0 5 10 15 20 25 30 35 10g/L 3g/L 1g/L 0.3g/L 0.1g/L 0.05g/L 0.03g/L 0.02g/L a / e ( m N / m ) t (s) a) 10 100 1000 10000 0 5 10 15 20 25 30 35 h/ e ( m N / m ) 100g/L 30 g/L 10g/L 3g/L 1g/L 0.5g/L 0.2g/L 0.1g/L 0.05g/L 0.02g/L 0.01g/L b) t (s)

Fig. 5.1:Pression de surface en fonction du temps à différentes concentrations d’isolat protéique en volume, aux interfaces a/e (a) et h/e (b).

5. Isolat protéique de tournesol aux interfaces air/eau et huile/eau 134 g/L 100 g/L (b). Les incertitudes sur la pression de surface, ∆Π = 2 mN/m, sont déterminées par la répétition des mesures.

Des comportements similaires sont observés pour les deux types d’interface. Quand C ≤ 0.3 g/L à l’interface a/e, et C ≤ 0.1 g/L à l’interface h/e, la pression de surface est nulle aux temps courts, puis augmente après un temps appelé temps de latence tl1. Lorsque la concentration est comprise entre 0.05 et 3 g/L à l’interface a/e et entre 0.02 et 0.5 g/L à l’interface h/e, Π atteint un pseudo-plateau pendant lequel la pression de surface n’augmente que très faiblement avec le temps. Après ce pseudo-plateau, pour C compris entre 1 et 10 g/L à l’interface a/e et C compris entre 0.2 et 100 g/L à l’interface h/e, on observe une nouvelle phase d’augmentation de Π en fonction du temps, sans toutefois atteindre d’équilibre, dans la limite du temps de mesure (1 h).

Le premier temps de latence tl1correspond au temps nécessaire pour que les protéines atteignent une concentration superficielle d’excès latente faisant augmenter la pression de surface au delà des incertitudes de mesures [24]. Le temps de latence est mesuré par la méthode des tangentes comme le montre la figure 5.2. La tangente ∆Π pour t → 0 est tracée ainsi que la tangente ∆Π lorsque la pente est significativement supérieure à 1. L’intersection entre les tangentes correspond au temps de latence. L’incertitude relative des temps de latence a été estimée à 50 % à l’interface a/e et 60 %. Lorsque la répétition expérimentale donne une incertitude plus grande, elle est ajoutée (fig. 5.2). A l’interface h/e, une faible augmentation de pression de surface est visible à temps court et la transition vers l’augmentation de pression de surface est moins abrupte que pour l’interface a/e. La figure 5.3 montre l’évolution des temps de latence tl1 avec la concentration d’isolat protéique en solution, aux interfaces h/e et a/e. Pour une même concentration en volume, le temps de latence est toujours plus grand à l’interface a/e qu’à l’interface h/e. De plus, on mesure que le temps de latence diminue avec la concentration en suivant une loi de puissance C−poù p = 1.8±0.2 à l’interface a/e et p = 1.6±0.6 à l’interface h/e. 10 100 1000 -1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 t l 1 0.3g/L 0.1g/L 0.05g/L 0.03g/L 0.02g/L 0.01g/L a / e ( m N / m ) t (s) a) t l 1 10 100 1000 -1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 t l 1 b) h/ e ( m N / m ) 0.1g/L 0.05g/L 0.02g/L 0.01g/L t l 1 t (s)

Fig. 5.2:Pression de surface en fonction du temps aux interfaces a/e (a) et h/e (b). L’intersection des tangentes est utilisée pour déterminer le temps de latence tl1.

5. Isolat protéique de tournesol aux interfaces air/eau et huile/eau 135 0.01 0.1 1 10 100 1000 C -1.8 air/eau hexadecane/eau t l 1 ( s ) C (g/L) C -1.6

Fig. 5.3:Temps de latence tl1 en fonction de la concentration, aux interfaces air/eau (carrés vides bleus) et hexadécane/eau (carrés pleins orangés). Les lignes correspondent aux meilleurs ajustement par une loi de puissance.

On définit également les temps de latence tl2,min et tl2,max comme correspondant aux temps d’entrée et de sortie des pseudo-plateaux en pression de surface. Ces temps de latence sont obtenus par la méthode des tangentes comme le montre la figure 5.4. Les incertitudes sur les temps de latence sont obtenues par les variations possibles lors du tracé des tangentes dont l’incertitude relative est évaluée à 50 % à l’interface a/e et 60 % à l’interface h/e. La figure 5.5 (a) montre les temps de latence à l’entrée tl2,min et à la sortie tl2,max des pseudo-plateaux, mesurés en fonction de la concentration en volume, aux interfaces a/e (symboles vides) et h/e (symboles pleins). Les temps de latences d’entrée t_l2,min et de sortie tl2,maxsont du même ordre de grandeur pour les deux types d’interface étudiés bien

10 100 1000 0 5 10 15 20 25 30 3g/L 1g/L 0.3g/L 0.1g/L 0.05g/L a / e ( m N / m ) t (s) a) 10 100 1000 10000 0 5 10 15 20 25 30 t l 2max t l 2min t l 2min h/ e ( m N / m ) 10g/L 3g/L 1g/L 0.5g/L 0.2g/L 0.1g/L 0.05g/L 0.02g/L b) t (s)

Fig. 5.4:Pression de surface en fonction du temps, aux interfaces a/e (a) et h/e (b). Les temps de latence sont obtenus par l’intersection des tangentes.

5. Isolat protéique de tournesol aux interfaces air/eau et huile/eau 136 0.01 0.1 1 10 10 100 1000 C - 1.0 C - 0.7 a/e h/e t l2max t l2min t l 2 ( s ) C (g/L) C - 1.6 a) 0.01 0.1 1 10 10 15 20 25 30 35 b) a/e h/e l2max l2min l 2 ( m N / m ) C (g/L)

Fig. 5.5:a) Temps de latence au début et à la fin des pseudo-plateaux en fonction de la concentration. Les lignes correspondent aux ajustements par des lois de puissance.

b) Pression de surface à l’entrée et la sortie des pseudo-plateaux en fonction de la concentration. Les lignes horizontales correspondent aux valeurs moyennées aux différentes concentrations.

que le temps de latence d’entrée soit légèrement plus court à l’interface h/e qu’à l’interface a/e. On observe que tl2,min et tl2,maxdécroissent avec la concentration pour les deux interfaces en suivant les lois de puissance en C−p où p = 1.0 ± 0.2 à l’entrée des pseudo-plateaux à l’interface a/e, p = 1.6 ± 0.4 à l’interface h/e ; et p = 0.7 ± 0.3 à la sortie des pseudo-plateaux à l’interface h/e, les deux points à l’interface a/e sont compatibles avec la loi de puissance en C−p avec p = 0.7 ± 0.3. Les incertitudes sur les lois de puissance sont déterminées par les exposants minimum et maximum des ajustements passant par les barres d’incertitude des points de mesures. La figure 5.5 (b) montre la pression de surface à l’entrée Πl2,min et à la sortie Πl2,max des pseudo-plateaux en fonction de la concentration en volume. Les pressions de surface correspondant aux pseudo-plateaux apparaissent peu dépendantes de la concentration et ont pour valeur moyenne Πl2,a/e =15 ± 2 mN/m à l’interface a/e et Πl2,h/e = 22 ± 3 mN/m à l’interface h/e.