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Theses Year : 2014

Milk / polysaccharides mixtures : designing microstructure through the competition between acid gelation and phase separation

Mélanges lait / polysaccharides : création de microstructures par effet de compétition entre gélification acide et séparation de phases

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Abstract

Microstructure and rheological properties of milk / polysaccharides (guar gum and xanthan gum) mixtures were studied before and after acidification (set and stirred gels). Milk / polysaccharides mixtures formed an instable water-in-water emulsion due to depletion flocculation which led to phase separation. Acidinduced protein-enriched droplet gelation stopped droplet coalescence and sedimentation which trapped the droplets in an elongated form. In-depth investigation of the combined phase separation and gelation kinetics was used to highlight competition between those two processes.A wide range of micro-gel morphologies with defined properties was designed, from very long proteinenriched filaments of around 400 μm to spherical micro-gels of 20 μm. Droplet spinning in milk / guar gum systems originated from the effect of gravitational forces and thermal agitation. Therefore proteinenriched micro-gel size greatly depends on the thermomechanical treatment applied before and during gel formation. In the case of xanthan gum-enriched acid milk gels, specific fibrous-like structures may be generated by other forces including electrostatic associative interactions. Design of original microstructures was used to modify rheological properties and sensory perception of stirred gels.
La microstructure et les propriétés rhéologiques de systèmes laitiers enrichis en polysaccharides (guar et xanthane) ont été décrites avant et après acidification (gels fermes et brassés). Au sein des mélanges lait / polysaccharides, une structure sous la forme d’une émulsion eau dans eau instable est rendue possible par un mécanisme de déplétion-floculation conduisant à une séparation de phases. La gélification acide des gouttelettes riches en protéines a pour conséquence de bloquer l’évolution de la coalescence et de la sédimentation des gouttelettes qui se figent alors qu’elles ont une forme allongée. Une approche basée sur l’étude des cinétiques de séparation de phases et de gélification a permis de mettre en évidence un phénomène de compétition entre ces deux processus.Une large gamme de morphologies de micro-gels aux caractéristiques bien définies a pu être créée, variant de longs filaments d’une taille proche de 400 μm à des micro-gels sphériques d’environ 20 μm. L’allongement des structures dans les systèmes lait / guar se réalise au travers de forces de gravité et de l’agitation thermique. Par conséquent, la taille des micro-gels enrichis en protéines dépend largement des traitements thermique et mécanique appliqués avant et pendant la formation du gel. Il apparaît clairement que d’autres forces interviennent également dans la mise en place de la structure sous la forme de structures fibreuses dans les gels brassés enrichis en xanthane, l’hypothèse de la présence d’interactions électrostatiques associatives étant discutée. La création de ces microstructures originales a servi de levier d’action pour orienter les propriétés rhéologiques et la perception sensorielle des gels brassés.
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Cite

Anne Rohart. Mélanges lait / polysaccharides : création de microstructures par effet de compétition entre gélification acide et séparation de phases. Alimentation et Nutrition. AgroParisTech, 2014. Français. ⟨NNT : 2014AGPT0017⟩. ⟨tel-03635216⟩
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