Des particules naturelles extraites du curcuma pour remplacer les tensioactifs dans les aliments

Stabiliser les émulsions dans notre alimentation…

De nombreux produits alimentaires sont constitués de liquides non miscibles, typiquement de l’eau et de l’huile. Généralement, l’huile est dispersée sous forme de goutte dans l’eau. Pour maintenir ces émulsions stables et homogènes, les deux enjeux majeurs sont la stabilité des interfaces huile/eau à la surface des gouttelettes d’huile, et la maitrise de la taille de ces gouttelettes pour des raisons technologiques mais aussi organoleptiques (impact sur les qualités en bouche).

Au cours de la dernière décennie, les particules colloïdales (de taille inférieure au micron) ont montré une capacité à s’adsorber durablement aux interfaces avec des propriétés supérieures à celles des tensioactifs généralement utilisés. Elles sont ainsi plus efficaces pour stabiliser les émulsions en raison de leur capacité à s'accumuler à l'interface huile/eau. Dans ces systèmes, connus sous le nom d'émulsions de Pickering, les particules s’ancrent durablement à l’interface, formant une barrière physique.

… en utilisant des polyphénols

Jusqu'à présent, divers ingrédients comestibles et non comestibles ont été utilisés comme particules pour stabiliser émulsions et mousses, comme par exemple l'argile, les particules de silice, la cellulose, le chitosane, les polyphénols, les cristaux de lipides, etc.,. Parmi les particules colloïdales comestibles, les polyphénols suscitent un intérêt accru car, d’origine naturelle et facilement disponibles, ils présentent aussi potentiellement des effets bénéfiques sur la santé.

À cet égard, l'utilisation de la curcumine, un polyphénol dont la consommation est associée à des effets anti-inflammatoires, antidiabétiques, antiparasitaires, etc…, comme particule de Pickering est une stratégie attrayante pour remplacer les tensioactifs généralement utilisés dans les formulations alimentaires avec de potentiels bénéfices santé. La curcumine est cependant insoluble dans l’eau et tend à former des structures agrégées hétérogènes ce qui compromet leur capacité d’adsorption aux interfaces huile/eau, et donc leur capacité à former des émulsions stables avec de petites gouttelettes d’huile. L’objectif était alors de développer une préparation de particules de curcumine capables de stabiliser des émulsions alimentaires en utilisant des compositions sans danger comme l'eau et l'éthanol.

Le challenge de la curcumine résolu

Cette étude s’est focalisée sur l’association de la curcumine avec des protéines alimentaires (isolat de protéines de lactosérum). Pour y parvenir, une double stratégie a été utilisée pour développer un système capable de stabiliser des émulsions :

1. en favorisant les interactions protéine-curcumine par différents paramètres physico-chimiques (pH, force ionique, état de dénaturation de la protéine)
2. et en optimisant les conditions pour réduire la taille des particules de curcumine à une taille nanométrique (nanonisation).

Ces composites curcumine/protéines, mesurant une centaine de nanomètres, se sont révélés très efficaces à une interface huile/eau pour la formation de gouttelettes d’huile de petites tailles dont la stabilité se maintient sur plusieurs mois.

Ce travail a démontré qu’augmenter l'accessibilité de la partie hydrophobe des protéines (dénaturation) et contrôler la force ionique favorise les interactions protéine-curcumine. Cela améliore les caractéristiques des particules formées (faible taille, monodispersité) et in fine la stabilité de l'émulsion. De plus, le diamètre des gouttes peut être réduit en contrôlant la concentration en nanoparticules. Des émulsions stables sur plusieurs mois sont ainsi obtenues.

Enfin, l'étude a permis de mieux comprendre le rôle des conditions physico-chimiques sur la préparation des nanoparticules composites polyphénol-protéines et en vue de leur développement pour stabiliser des émulsions alimentaires.

Financement : RFI Food for tomorrow (région Pays de la Loire)

Publication associée : Nayak Aditya, Genot Claude, Meynier Anne, Dorlando Angelina et Capron Isabelle. Impact of process and physico-chemical conditions on the formation of curcumin-whey protein composite particles capable to stabilize food-compatible oil in water emulsions. LWT-FOOD SCIENCE AND TECHNOLOGY ; Volume153 ; Article Number 112421.  https://doi.org/10.1016/j.lwt.2021.112421