Emulsion par la lécithine de soja

Définition Générale de l'émulsion

Du latin emulgere, "traire" :
Une émulsion est un mélange homogène de deux substances liquides non-miscible (qui ne se mélangent normalement pas), comme l'eau et l'huile, dont l'un forme des gouttelettes microscopiques en suspension dans l'autre. Une fois mélangées, les deux phases doivent rester stables, c'est à dire ne pas se séparer à nouveau. Le mélange reste stable grâce à un troisième ingrédient appelé émulsifiant.


Prenons l'exemple typique de l'eau et de l'huile, lorsqu'on agite fortement de l'eau avec une faible quantité relative d'huile, cette dernière se disperse dans l'eau et donne une émulsion « huile dans eau », dont l'eau est la phase continue. Inversement, on peut obtenir une émulsion « eau dans huile », en ajoutant un peu d'eau dans beaucoup d'huile; cette dernière est alors la phase continue.
Une émulsion est un cas particulier de colloïde. Un colloïde est une substance sous forme de liquide ou semi-solide qui contient en suspension des particules suffisamment petites pour que le mélange soit homogène. Dans une émulsion les deux substances liquides en présence sont appelées des phases. Une phase est continue. L'autre phase, discontinue, est dispersée dans la première phase sous forme de petites gouttelettes. Les émulsions sont souvent composées d'une phase aqueuse, semblable à de l'eau, et d'une phase huileuse, semblable à de l'huile.
Dans la vie quotidienne, de nombreux produits sont des émulsions. Comme les crèmes et autres cosmétiques, mais aussi la mayonnaise et enfin la vinaigrette qui est une émulsion instable.

Dans le corps humain on note le film hydrolipidique est un mélange de sébum , de sueur et de cellule mortes. C'est une émulsion qui protège la peau. Ce film est à la base de la qualité de l'aspect extérieur de la peau puisqu'il la protège de plusieurs façons :

  • Il participe à la constitution de la barrière cutanée qui s'oppose à la pénétration de substances étrangères comme les agressions des microbiennes
  • Il régule l'hydratation en maintenant les substances hygroscopiques (qui ont des affinités avec l'eau) dans les cellules de l'épiderme.

L'émulsion est rendue possible par le fait que l'eau est une molécule polaire, c'est à dire qu'elle a un pôle chargé positivement et l'autre négativement. La molécule d'huile est apolaire. Elle ne présente pas de zones positive et négative en surface. Elle ne peut donc pas se stabiliser avec les molécules d'eau car elle ne peut pas créer de liaisons hydrogène avec celle-ci.

 

Les émulsifiants :

Les émulsifiants, appelés parfois émulsionnants, stabilisent l'émulsion. Ce sont des tensioactifs ou agents de surface. Ce sont des molécules amphiphiles, c'est-à-dire qu'elles présentent deux parties de caractéristiques différentes, l'une lipophile (qui a une affinité avec les matières grasses) et apolaire, l'autre hydrophile (miscible dans l'eau) et polaire. Ces molécules vont enrober des gouttelettes d'huile appelées micelles, en mettant à leur contact leur partie lipophile, et disperser ces gouttelettes enrobées dans l'eau, en se liant aux molécules d'eau par leur partie hydrophile. Le jaune d'œuf, par exemple, sert d'émulsifiant dans la préparation de nombreuses sauces en cuisine. Cette propriété du jaune d'œuf est due à une protéine qu'il contient, la lécithine. La lécithine se trouve également dans le soja et est très utilisée dans les préparations industrielles.


Dans l'industrie agro-alimentaire, les émulsifiants sont des produits chimiques utilisés pour augmenter l'onctuosité de certains produits. Les principaux émulsifiants utilisés dans l'industrie agro-alimentaire sont:

  • La lécithine naturelle, notamment en chocolaterie, 
  • les mono et di-glycérides d'acides gras alimentaires que l'on retrouve en particulier dans les glaces et les brioches industrielles. 
Nous étudierons la lécithine contenue dans le soja

La lécithine de soja :

Description : Le Soja est une légumineuse au même titre que les haricots, les fèves et les pois secs dont les graines sont très riches en protides et en lipides. On extrait par simple pression de la graine un liquide épais, dont on sépare par décantation l'huile proprement dite de la lécithine (une protéine).

Petite histoire de la plante : Depuis des millénaires, le soja est utilisé en Asie, d'où il est originaire. Son apparition dans le reste du monde ne date que du XVIIè siècle. Il entre dans la composition des plats japonais, notamment le tofu.


Propriétés biologique : Le soja est le végétal qui contient le plus de lécithine (3%). Mais la lécithine n'est pas présente uniquement dans cette légumineuse.
En effet la lécithine est une substance naturellement produite par le foie mais présente dans le corps humain en quantité très faible. Elle participe à la membrane des cellules et sert à préserver leur élasto-viscosité.
Des études scientifiques ont démontré que la lécithine de Soja soutient l'action de la lécithine présente dans notre organisme face à une alimentation trop riche, prévenant et aidant à traiter l'hypercholestérolémie, l'une des causes des maladies cardio-vasculaires. Elle joue un rôle d'émulsifiant naturel solubilisant ainsi les corps gras et le cholestérol. Elle contribue à émulsifier les graisses freinant ainsi leur absorption. Elle est également connue pour son activité contre le stress et la fatigue et pour sa faculté à stimuler la mémoire.

Propriétés chimique : L'autre nom de la lécithine de soja est la phosphatidylcholine, c'est-à-dire un lipide formé à partir d'une choline, d'un phosphate, d'un glycérol et de deux acides gras .
Elle possède :

  • Un pôle hydrophile : la choline et le groupe phosphate. 
  • Une queue hydrophobe : les acides gras (ici, les acides palmitique et oléique).

Il ne s'agit pas d'une seule molécule mais d'un groupe dont la composition en acide gras varie d'une molécule à l'autre. Ainsi, les lécithines vont adopter diverses couleurs selon cette composition : du jaune pour la lécithine végétale au brun pour la lécithine de poisson
Le groupe phosphate est chargé négativement, tandis que la choline est chargée positivement.

Aspect : La lécithine de soja est un liquide visqueux.

Solubilité : la lécithine est soluble dans la phase huileuse.


Protocole expérimental : formation de mayonnaise

Nous avons réalisé une mayonnaise, faute de lécithine de soja on utilisera le jaune d'œuf qui comme on l'a dit précédemment contient de la lécithine.

Ustensiles :
Le mélange a été battu à l'aide d'un mixeur avec la même vitesse moyenne.

Ingrédients :
- 1.5 ml de moutarde
- sel, poivre
- 1 jaune d'œuf
- 25 cl d'huile
On mélange tous les ingrédients en ajoutant l'huile petit à petit. Puis on mixe le tout.

Observation et explication :
Pourquoi ne verse-t-on pas l'huile d'un coup ? Premièrement il faut diviser l'huile en gouttelettes microscopique ce qui est évidemment plus facile si l'on part d'une goute d'huile dans l'eau. Deuxièmement les molécules tensioactives recouvrent plus rapidement et régulièrement les gouttes d'huile si le tensio-actif est initialement présent en grande proportion (il est initialement présent sous forme de micelles, sphère au centre desquelles toutes les queues hydrophobes des molécules tensio-actives sont regroupées)

Le jus de citron ou le vinaigre apportent de l'eau à l'émulsion déjà constituée : les gouttelettes ont d'avantage de place pour s'écouler. On observe alors un changement dans la fluidité de la mayonnaise. Simultanément elle blanchit : nous avons supposez ici que cet effet résulte d'une dispersion différente de la lumière par les gouttelettes, mais cela reste à démontrer.

Une mayonnaise « tourne » parce qu'elle flocule : Les gouttelettes d'huile se mélangent les unes aux autres, et se séparent de la phase aqueuse. Ceci survient quand il n'y a pas assez d'eau pour la quantité d'huile ajoutée ou quand la température de conservation est trop faible. Plus la température est basse, plus les miscibilités de l'eau et de l'huile sont différente : si on fige l'huile en la refroidissant trop, sa division en gouttelettes est alors impossible.

Dans son livre On Food And Cooking: The Science And Lore Of The Kitchen Harold McGee, s'intéresse à la chimie, notamment aux techniques culinaire et à l'histoire de la nourriture. Ce gastronome scientifique aurait réussit à préparer jusqu'à 24 litres de mayonnaise avec un seul jaune d'œuf. Sachant que l'huile se dispose en gouttelettes dans une phase continue d'eau il a pensé que la petite quantité d'eau apportée par un jaune d'œuf ne suffisait pas à préparer une grosse émulsion. Aussi pour maintenir les gouttelettes d'huile séparées dans la phase aqueuse, il a ajouté de l'eau à mesure qu'il ajoutait de l'huile. De plus un gros jaune d'œuf contient assez de molécule tensio-actives pour émulsifier plusieurs litres de mayonnaise.

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