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Thèse Année : 2022

Exploring the microstructure of water in water emulsions with protein particles : the effect of changing the pH, the temperature, and adding polysaccharides

Exploration de la microstructure des émulsions eau dans eau avec des particules de protéines : l'effet de changer le pH, la température et l'addition de polysaccharides

Résumé

The emulsions formed by the mixture of two aqueous polymer solutions are called water in water emulsions. Due to the aqueous composition of the two phases, the interfacial tension is remarkably low (around 0.00001 – 0.0001 N m-1 and 0 at the critical point) and the interface is wider than that between oil and water. Thus, these facts inhibit the use of surfactants against the coalescence of the droplets. However, these inconveniences can be overcome by the addition of solid particles or certain linear polymers that reside at the interface and provide steric stabilization. To occupy the interface the particle must be wetted by both liquids, that is, γab must be higher than the interfacial tensions between the particle and each liquid. To control the position of the particle in the emulsion, several methods were developed, by either modifying the surface or the morphology of the particle, or changing the pH, the ionic strength, and temperature of the system. One parameter not yet investigated is the addition of a polysaccharide that does not interact specifically with the particle nor the phases. The objective of this thesis is to study emulsions formed by two or more incompatible aqueous components. Then, explore the effect caused by the addition of a polysaccharide into a water in water emulsion that contains protein particles by confocal laser scanning microscopy (CLSM) and UV-Vis spectroscopy. Finally, the effect of changing the pH and the temperature was studied. For the pH change, two methods to induce the formation of cold-set gels were compared. The emulsions were analyzed macroscopically and by CLSM. The addition of a third polysaccharide enabled to control the position of the protein microgels. Remarkable differences were seen between the two methods to form cold-set gels.
Les émulsions formées par des mélanges entre deux solutions aqueouses des polymères incompatible sont appellées d’émulsions eau dans eau. En raison de ses deux phases aqueouses, la tension interfaciale est très faible (environ 0,00001 – 0,0001 N m-1, et 0 au point critique) et l’interface a une épaisseur plus grand que celle des émulsions entre huile et eau. Donc, ces deux faits cités empêchent l’utilisation des tensoactifs contre la coalescence de gouttelettes. Par contre, ces problèmes peuvent être résolus par l’addition des particules solides ou certains polymères linéaires qui résident à l’interface et fournissent une stabilisation stérique. Pour résider à l’interface, il faut que la particule soit moullée par les deux phases, ça veut dire que γab doit être plus grand que celles entre chaque phase et la particule. Afin de controler la position de la particule dans l’émulsion, nombreuses méthodes ont été développés, comme la modification de la surface ou de la morphologie de la particule, le changement de pH, la force ionique ou la température du système. Un paramètre qui n’a pas encore été exploré est l’addition d’un polysaccharide qui n’interagit pas avec les particules ni avec les phases. L’objectif de cette thèse était d’étudier du point de vue fondamentalle et experimentale les émulsions formées par deux ou plus de composants aqueuses incompatibles. Après, l’effet produit à la partition des particules par l’ajout d’un polysaccharide dans une émulsion eau dans eau qui contient des particules de protéines a été exploré par microscopie confocale et par spectrocopie dans la région du UV. Ensuite, l’effet du changement de pH et de la temperature ont été étudiés. Finalement, deux méthodes de former des gels à froid ont été comparés. Les émulsions ont été analysées macroscopiquement et par microscopie confocale. L’ajout du troisième polymère aux differentes émulsion a permi de controler la position des microgels de protéines. Differences remarquables ont été identifiées entre les deux méthodes de former des gels à froid.
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Origine : Version validée par le jury (STAR)

Dates et versions

tel-03813652 , version 1 (13-10-2022)

Identifiants

  • HAL Id : tel-03813652 , version 1

Citer

Joao Pedro Elias Machado. Exploring the microstructure of water in water emulsions with protein particles : the effect of changing the pH, the temperature, and adding polysaccharides. Polymers. Le Mans Université; Universidade federal do Paraná (Brésil), 2022. English. ⟨NNT : 2022LEMA1017⟩. ⟨tel-03813652⟩
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