Propriétés tensio-actives des pectines de courge

Les phénomènes de tension de surface jouent un rôle dans toute technologie de dispersion. L’utilisation de molécules actives en surface est dirigé vers la réduction de tension de surface entre huile/ eau ou air /eau.

Les résultats de la mesure de tension de surface (Π) et des propriétés viscoélastiques à l’interface air/eau et huile / eau (exprimée en mNm-1_{) des pectines courges sont rapportées}

dans le tableau 26. Selon les conditions expérimentales choisies, la tension de surface varie de 37,26±0,7 mN/m-1 à 52,905±0,2 mNm-1 à l'interface air/eau et de 5,77±1,3 mNm-1 à 11,72±1,3 mNm-1 à l'interface huile/eau. A pH 4, la tension superficielle à l'interface air/eau diminue avec l'augmentation de la concentration de pectine, elle descend de 52,905±0,2 mNm-1 pour une concentration de 0,1 % de pectine à 45,755±1,2 mNm-1 pour 0,5 % de pectine. A pH 7, l’augmentation de la concentration en pectine de 0,1 à 0,5 % ne change pas la tension superficielle à l'interface air/eau, où les valeurs sont respectivement de 37,26±0,7 mNm-1 et de 37,845±1,1 mNm-1.

Pour une concentration en pectine constante, la tension de surface à l'interface air/eau diminue avec l'augmentation du pH. Elle diminue de 52,905±0,2 mNm-1 _{à 37,26±0,7 mNm}-1

et de 45,755±1,2 mNm-1 _{à de 37,845±1,1 mNm}-1 _{respectivement pour 0,1% et 0,5% de}

pectine de courge. Ces résultats montrent bien que la pectine de courge présente un pouvoir tensioactif élevé, où elle permet d’abaisser la tension de surface de l’eau de 71,12 mNm-1 _à

des valeurs de l’ordre de 35 mNm-1_.

Dans cette étude l'huile de colza a été utilisée pour déterminer la tension de surface de la pectine à l'interface huile/eau. Elle a une tension superficielle de 25,00 mNm-1 à la température de 20°C. A pH 4, la tension de surface (Π) dans l'interface huile/eau abaisse de 25,00 mNm-1 à 11,72±1,3 mNm-1 pour 0,5 % de pectine et à 5,77±1,3 mNm-1 pour 0,1 % de pectine.

A pH 7, la pectine de courge est très active dans l'interface huile/eau pour les deux concentrations étudiées. L'influence du pH sur l'interface huile/eau est très remarquable, à 0,1 % de pectine, la tension superficielle (Π) décroît avec la diminution du pH, où elle chute à 7,565±0,3 mNm-1 à pH 7 et à 5,77±1,3 mNm-1 à pH 4. Alors qu’à 0,5 % de pectine, la tension superficielle (Π) augmente avec la diminution du pH où il passe de 6,06 ±0,01 mNm-1 à pH 7 à 11,72±1,3 mNm-1 _{pH 4.}

Partie expérimentale

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Tableau 25 : Propriétés viscoélastiques à l’interface huile/eau et à air/eau de la pectine de courge (0,1 % et 0, 5 %) solubilisée dans le tampon de citrate d'acide citrique/citrate déterminée à pH 4 et pH 7 à la température ambiante (20°C).

Tension interfaciale

(mNm-1₎

Module dilatatoire

interfaciale (E*) (mNm-1)

Partie réelle (E') (mNm-1)

Partie imaginaire (E")

(mNm-1₎

Interface air / eau à 0,1 % et pH 4

52,905±0,2 41,39 ± 0,16 3,96 ± 0,11 41,20 ± 0,15 Interface air / eau de à

0,1 % et pH 7

37, 26 ± 0,7 41, 36 ± 0,11 3,89 ± 0,12 41,22 ± 0,14 Interface air / eau de à

0,5 % et pH 4

45,755 ± 1,2 19,70 ± 0,18 3,31 ± 0,09 19,42 ± 0,18 Interface air / eau de

à 0,5 % et pH 7

37,845 ± 1,1 29,24 ± 0,75 7,13 ± 0,21 28,36 ± 0,72 Interface huile / eau à

0,1 % et pH 4

5, 77 ±1,3 7,57 ± 0,18 - 0,659 ± 0,15 7,54 ± 0,19 Interface huile / eau de

à 0,1 % et pH 7

7, 565 ±0, 3 14,13 ± 0,04 0,82 ± 0,08 14,10 ± 0,05 Interface huile / eau de

à 0,5 % et pH 4

11, 72 ± 1,3 15,39 ± 0,15 -0,67 ± 0,2 15,37 ± 0,15

Interface huile / eau de à 0,5 % et pH 7

6.06 ± 0,01 17, 21± 0,03 0,540 ± 0,03 17, 20 ± 0,03

Ces résultats sont similaires à ceux trouvés par Lutz et al. (2009) pour la pectine de pomme à 0,5 %, pH 6 et à température ambiante pour l'interface huile/eau de 5,6 à 6,3 mNm-1, alors que les valeurs trouvées à l'interface air/eau sont > à celles trouvées par ces auteurs (55 - 63 mNm-1). Leroux et al. (2003), ont trouvé pour les pectines de betteraves à 2 % et à pH 3,8 des valeurs variant de 19, 4 à 31,3 mNm-1. Le poids moléculaire, la flexibilité et la solubilité des pectines peuvent être considérés comme les causes de cette propriété tensioactive pour les deux interfaces (Leroux et al., 2003). Cette activité de surface est une propriété intrinsèque du polysaccharide lui-même (Garti et Reichman, 1994; Garti et al., 1999 cité par Lutz et al., 2009; Huang et al., 2001). Par conséquent, l'activité de surface est très probablement dérivée de la composition des groupes fonctionnels interne de la pectine (lutz et al., 2009).

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La figure 62 représente la cinétique de la tension superficielle (Π = γ0-γ) à l'interface huile / eau et air / eau obtenue par le tensiomètre à gouttes. Cette figure montre l’apparition de trois périodes. Ces résultats sont semblables à ceux trouvés par Mezdour et al. (2008), Castellani et al. (2010) et Mezdour et al. (2011).

(B) Temps (s) 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 T ensi on de s ur face   m N /m ) 5 10 15 20 25 30 35 40 TS à 0.1 % et pH 4 TS à 0.1 % et pH 7 TS à 0.5 % et pH 4 TS à 0.5 % et pH 7 (A) Temps (s) 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 T ensi on de s ur face  m N /m ) 5 10 15 20 25 30

Figure 62 : Cinétique de la tension superficielle (Π = γ0-γ) à l'interface huile/eau (A) et air/eau (B) obtenue par le tensiomètre à gouttes.

La cinétique à l'interface commence par une période d'introduction, ce phénomène est généralement observé pour les polysaccharides et les protéines (Mezdour et al., 2008). Elle correspond au temps d'adsorption et de diffusion des tensioactifs à l'interface (MacRitchie et

al., 1963 et Miller et al., 2001 cités Mezdour et al., 2008 ; Castellani et al., 2010).

Selon Mezdour et al. (2008), l'adsorption des molécules de tensioactif est influencée par plusieurs facteurs, y compris les mécanismes de diffusion, le poids moléculaire et la concentration du tensioactif. Certains auteurs considèrent cette période comme un temps de latence liée à la flexibilité des macromolécules et leur changement de conformation après avoir été adsorbée. Cette période se termine lorsque l'interface est occupée par un certain nombre de molécules.

La deuxième période commence par une diminution rapide de la tension superficielle. Au cours de cette période, la tension superficielle atteint sa valeur maximale qui correspond à

Partie expérimentale

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la saturation de l'interface. L'équilibre se produit impliquant un ordre progressif du polymère segment dans la couche de surface qui a permis de se déplacer vers un état d'énergie libre minimale. À ce niveau, il y a formation d'un film multicouche. Après 10 h, l'abaissement de la tension superficielle est lent et à 15 h et la tension superficielle atteint sa valeur optimale (figure 63).

Ces résultats sont similaires à ceux trouvés par Ckinson et al. (1988), Ganzevles et al. (2007) et Mezdour et al. (2008) pour l’hydroxypropyl cellulose (HPC), par Castellani et al. (2010) pour Acacia senegal, Acacia seyal et la pectine de betterave à sucre et par Mezdour et

al., (2011) pour la lécithine de tournesol. Ces autres ont montré que l'équilibre à l'interface est

atteint en raison de la flexibilité des molécules tensioactives et de l'état de sa structure.

(B) Temps (s) 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 T en s ion de s urf ace  ( m N/m ) 20 30 40 50 60 70 (A) Temps (s) 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 T en s ion de s urf ace   m N/m ) 0 5 10 15 20 25 30 35

Figure 63 : Evolution de la tension de surface à l’interface huile/eau (A) et air/eau (B) de la pectine de courge à différentes concentrations et à 20°C (○Π à la concentration 0,1% pH 7 ;

●Π à la concentration 0,1 % pH4 ; ▼Π à la concentration 0,5 % pH4 ; Π à la concentration 0,5 % pH 7).

Renard et al. (2006) ont ajouté la concentration réellement adsorbée de pectine et la charge de surface des molécules adsorbées. Pour être efficaces à l'interface, les polysaccharides devraient améliorer l'énergie d'activation des complexes adsorbés et les processus nécessaires pour réduire efficacement la tension superficielle (Castellani et al., 2010).

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Ces pectines présentent un comportement viscoélastique cité précédemment. Dans ce cas ces pectines possèdent à la fois une composante plastique et une composante élastique. Et ces deux composantes s’expriment plus ou moins selon la contrainte ou la déformation imposée et l’échelle de temps. Lorsque la composante plastique domine sur la composante élastique, le comportement étant dans ce cas plus proche de celui du plastique pur que de celui de l’élastique pur, la pectine se caractérise par une certaine faculté à l’écoulement (pseudoplastique, rhéofluidifiant ou rhéoépaississant). Dans le cas contraire, la composante élastique domine sur la composante plastique, la pectine s’apparente plus à un solide et ici ce sont ses propriétés mécaniques qui sont plus intéressantes que l’écoulement.

Cette étude montre que la pectine de courge présente un module viscoélastique où les résultats montrent que le module viscoélastique (E*) ≈ le module élastique (E'') pour les différentes conditions étudiées. Les paramètres physiques influençant ce phénomène sont: la tension interfaciale à l'interface libre (g0), la tension interfaciale à l'équilibre (gN), le temps

d'atteindre la moitié de la diminution totale de la tension interfaciale (t50) et SL50 qui est liée à

la diminution taux ou pente de la courbe de cinétique à ce dernier point t50 (tableau 24 et les

figures de 64 à 67).

Ces résultats montrent que ces pectines sont très intéressantes comme agent de gélification. Dans l’industrie alimentaire la principale propriété technologiquerecherchée de la pectine est sa capacité de gélifier le milieu dans des conditions précises et la force du gel généralement augmente avec l'augmentation du poids moléculaire.

Selon Dea et Madden (1986) cité par Imeson (2010), La présence de groupement acétyles peut empêcher la gélification de la pectine, mais en même temps, cette macromolécule est un émulsifiant et un stabilisant utile. Ceci est dû aux groupements acétyles améliorant le caractère hydrophobe de la molécule et lui conférant un caractère tensio-actif. Cela signifie qu'il peut agir comme agent interfacial dans les systèmes huile/ eau et air / eau, en maintient les caractéristiques de viscosité.