Une équipe internationale dirigée par des scientifiques néo-zélandais de l'alimentation au Riddet Institute a utilisé des techniques de diffusion de neutrons pour caractériser la structure d'une émulsion huile-dans-eau couramment utilisée dans les aliments, comme le lait, crème, vinaigrettes et sauces.

L'huile et l'eau ne se mélangent pas et les émulsions sont intrinsèquement instables. Des émulsifiants sont donc utilisés pour empêcher la séparation de leurs composants.

Il existe plusieurs manières de stabiliser une émulsion. Dans les systèmes alimentaires, l'utilisation de molécules telles que des protéines ou des tensioactifs de qualité alimentaire est la plus courante; cependant, des particules peuvent également être utilisées.

« Dans cette recherche publiée dans Langmuir , nos collaborateurs ont utilisé des particules produites à partir de protéines de lactosérum de lait pour enrober les gouttelettes d'émulsion, " a déclaré le co-auteur, le professeur Elliot Gilbert, responsable des activités de l'ANSTO dans le domaine de la science des matériaux alimentaires.

Ces particules plus petites agissent pour stabiliser les gouttelettes d'émulsion beaucoup plus grosses, " dit Gilbert.

"Ces émulsions ont un potentiel énorme dans le développement d'aliments fonctionnels et pourraient aider à augmenter l'apport et à améliorer l'absorption des nutriments alimentaires pour aider à lutter contre la malnutrition, " dit Gilbert.

"La durée de conservation des produits qui contiennent ces émulsions est également bien supérieure à celle des autres produits."

Un arrangement naturel de stabilisation connexe dans les aliments est l'émulsion de Pickering, qui utilise des particules solides comme stabilisants qui s'accumulent à l'interface entre deux liquides non miscibles.

"C'est similaire à la façon dont les micelles de caséine peuvent stabiliser les globules gras dans le lait pour empêcher la séparation, " dit Gilbert.

La diffusion des neutrons a été utilisée pour déterminer l'arrangement de tassement des particules à l'interface des gouttelettes d'émulsion primaires qui forment un réseau fractal.

Des mesures de diffusion de neutrons aux petits et ultra-petits angles ont révélé que la nature du réseau était influencée par la structure et la concentration des particules de microgel de protéine de lactosérum.

"Bilby et Kookaburra ont tous deux été utilisés dans les expériences. Lors de l'étude d'échantillons contenant des particules d'une taille de l'ordre de centaines de nanomètres, la diffusion aux petits angles est bien, mais il faut vraiment une diffusion aux angles ultra-petits pour atteindre ces échelles de longueur plus longues sur la plage de 1 à 10 microns, " dit Gilbert.

"Un autre avantage important de l'utilisation de nos instruments à neutrons est que ces mesures peuvent être effectuées à l'état liquide, dans les conditions d'utilisation, " dit Gilbert. " Il n'y a pas besoin de séchage ou de coloration comme pour les autres méthodes analytiques; il vous suffit de faire l'échantillon et de le présenter au faisceau de neutrons."

Les chercheurs ont déterminé que la condition optimale pour la production de particules de microgel de protéine de lactosérum était l'application d'un traitement thermique à pH 5,9 sans tampon.

Gilbert souligne que les techniques SANS sont précieuses pour étudier une multitude de matières alimentaires; cela comprend le contrôle de la digestion de l'amidon et des lipides pour améliorer les résultats pour la santé, l'optimisation du traitement industriel et la conception de systèmes d'apport de nutriments.