Composition sous forme d’organisation supramoléculaire incluant des molécules hydrophiles stabilisée par des particules minérales dans une phase lipidique

Domaine de l’invention

[0001] La présente invention concerne des compositions comprenant des lipides insaturés tels des oméga 3 et oméga 6. Elle concerne particulièrement une composition dont la résistance à l’oxydation est renforcée, pour un usage direct ou comme entrant dans des formulations nécessitant des lipides plus stables à l’oxydation durant le procédé de transformation ou au cours du stockage.

État de la technique

[0002] Les lipides constituent la matière grasse des êtres vivants. Ce sont des molécules hydrophobes ou amphiphiles - molécules hydrophobes possédant un domaine hydrophile - très diversifiées, pouvant être saturés ou insaturés, comprenant entre autres les graisses, les cires, les stérols, les vitamines liposolubles, les mono-, di- et triglycérides, ou encore les phospholipides.

[0003] Ils jouent un rôle à la fois de réserve d'énergie, de constituant principal des membranes des cellules des êtres vivants, et de communication entre cellules par des mécanismes de signalisation lipidique et constituent ainsi une part très importante de l’alimentation humaine et animale.

[0004] Les lipides insaturés sont des molécules sensibles à l’oxydation. Les principaux facteurs sont la température, l’oxygène et la lumière. L’oxydation lipidique peut être initiée par une réaction entre les espèces réactives de l’oxygène et un acide gras insaturé. Ce mécanisme d’oxydation est ensuite suivi par une étape de propagation et de terminaison.

[0005] La figure 1 illustre schématiquement le mécanisme d’oxydation d’un acide gras insaturé.

[0006] La première étape qui active les lipides (LH) conduit à un radical lipidique L- :

[0007] LH + OH ® H20 + L

[0008] Les radicaux libres lipidiques réagissent avec l’oxygène pour générer des radicaux peroxyles :

1 [0009] L +0 ₂ ® LOO

[0010] Dans la phase de propagation, les radicaux peroxyles, quant à eux réagissent avec d’autres acides gras insaturés pour former des hydroperoxydes et un nouveau radical lipidique réactif :

[0011] LOO +L'H ® LOOH + L'

[0012] Ensuite, dans la phase de terminaison, les hydroperoxydes se décomposent via une voie radicalaire ou une voie non radicalaire. Les composés secondaires majoritaires formés sont des aldéhydes, carbonyles, alcool et hydrocarbures.

[0013] Parmi ces composés secondaires, on retrouve le malondialdehyde (MD A) qui est un marqueur de l’oxydation des lipides polyinsaturés contenant plus de deux doubles liaisons. Une fois le mécanisme d’oxydation initié, et à la suite de la formation d’hydroperoxyde, ces derniers vont potentiellement se décomposer en MD A et 4-hydroxy-2-nonenal (4-HNE).

[0014] L’oxydation des lipides peut ainsi être suivie par dosage des hydroperoxydes.

[0015] Il a été démontré que l’oxydation des lipides, et notamment des acides gras insaturés tels les oméga 3 et oméga 6, peuvent engendrer des dommages irréversibles d’un point de vue métabolique.

[0016] Dans les matrices alimentaires, il y a deux possibilités pour introduire des lipides. La première est de les placer à l’intérieur de la matrice afin de limiter l’accès des rayonnements UV et l’oxygène. La deuxième possibilité est de les placer à l’extérieur en revêtement (« coating ») lorsque le procédé de fabrication de l’aliment implique des températures élevées, afin de limiter les conséquences des températures élevées de mise en œuvre des lipides.

[0017] Malgré tout dans ces deux cas de figures, les lipides sont exposés à une potentielle oxydation que ce soit au cours du procédé ou au cours du stockage. Dans les procédés de formulation alimentaire, on utilise bien souvent des températures élevées, notamment dans la fabrication des aliments en pellets par extrusion. Par ailleurs les conditions de stockage permetant d’améliorer la stabilité dans le temps des nutriments sensibles tels que les conditions atmosphériques modifiées lors du conditionnement (emballage sous vide ou sous atmosphère non oxydante) ne sont que peu voire pas utilisées, les produits sont donc exposés à l’oxygène.

[0018] Il y a par conséquent un besoin grandissant pour des systèmes permettant de protéger et de retarder l’oxydation des lipides, tout en simplifiant la mise en œuvre des apports lipidiques dans les aliments, que ce soit à l’intérieur ou à l’extérieur des matrices alimentaires.

2 Description brève de l’invention

[0019] L'objectif de l'invention est de proposer une composition lipidique comprenant un système permettant de protéger et de retarder l’oxydation des lipides insaturés que ce soit à l’intérieur ou à l’extérieur des matrices alimentaires.

[0020] L’invention a pour objet une composition lipidique comprenant des lipides insaturés tels des oméga 3 et oméga 6, des antioxydants, un agent de dispersion amphiphile et des particules de phyllosilicates, caractérisée en ce que les particules de phyllosilicates sont des amas de feuillets dans lesquels de l’eau est adsorbée, en ce que lesdits antioxydants comprennent des antioxydants hydrosolubles dissous dans ladite eau adsorbée dans lesdits feuillets de phyllosilicates à une teneur en antioxydant supérieure à 0,01 % en poids relativement au poids des lipides de la composition, et en ce que les feuillets de phyllosilicates sont dispersés et exfoliés dans la composition par ledit agent de dispersion amphiphile adsorbé à la surface desdits feuillets de phyllosilicates.

[0021] En d’autres termes, l’invention concerne une composition lipidique comprenant une phase lipidique comprenant des lipides insaturés tels des oméga 3 et oméga 6, un agent de dispersion amphiphile et des particules de phyllosilicates dispersées et exfoliées dans ladite phase lipidique caractérisée en ce que les phyllosilicates sont sous forme de feuillets dans lesquels de l’eau et des antioxydants hydrosolubles sont adsorbés.

[0022] En d’autres termes, la composition lipidique ne comprend pas d’eau autre que l’eau adsorbée dans les feuillets de phyllosilicates.

[0023] En d’autres termes, la composition comprend des phyllosilicates exfoliés, c’est-à-dire des phyllosilicates dont les feuillets ont été séparés par exfoliation.

[0024] Dans le cadre de la présente invention, par le terme « exfolié », on entend les phyllosilicates ayant subi une exfoliation, c’est-à-dire une séparation plus ou moins complète de ses feuillets individuels. Le procédé d’exfoliation comprend usuellement trois phases :

- (1) Le gonflement des feuillets de phyllosilicate par de l’eau,

- (2) L’adsorption d’une molécule hydrophobe à la surface des particules de phyllosilicates, pour la rendre compatible avec la phase lipidique de dispersion, par exemple de la lécithine, et

- (3) L’apport d’énergie de cisaillement pour séparer les particules de phyllosilicate dans la phase lipidique.

3 [0025] Les phyllosilicates servent ainsi de véhicule aux antioxydants hydrosolubles qui peuvent ainsi être dispersés dans la phase lipidique, de manière homogène.

[0026] Dans le cadre de l’invention, on utilise indifféremment le terme « argiles » ou « particules minérales » pour désigner et décrire les phyllosilicates.

[0027] Les antioxydants hydrosolubles de la composition dissous dans l’eau de gonflement et d’exfoliation des phyllosilicates sont dispersés et stabilisés dans la phase lipidique par les particules de phyllosilicates. L’agent de dispersion ou de surface amphiphile permet de rendre partiellement hydrophobe la surface externe des amas de feuillets et ainsi permet la dispersion et la stabilisation de ces amas de feuillets dans la phase lipidique. La dispersion des molécules d’antioxydant hydrosoluble est ainsi obtenue par les amas de feuillets de phyllosilicates, par l’eau adsorbée dans les feuillets et par l’agent de dispersion ou de surface adsorbé à la surface des feuillets qui constituent ensemble une structure supramoléculaire. La teneur minimale des antioxydants hydrosolubles indiquée est telle qu’en dessous, leur efficacité devient insuffisante. Cette teneur correspond sensiblement à un équivalent de vitamine hydrosoluble relativement à la vitamine E, présente naturellement dans les huiles.

[0028] Avantageusement, la teneur en antioxydant hydrosoluble est comprise entre 0,125 % et 50 % en poids relativement au poids des particules de phyllosilicates, et préférentiellement entre 0,375 % et 35 % en poids par rapport au poids des particules de phyllosilicates.

[0029] Au-delà de cette valeur de 50 %, il devient difficile de les dissoudre dans l’eau de gonflement des phyllosilicates. En effet les phyllosilicates sont gonflés par de l’eau favorisant leur exfoliation, mais également constituant le milieu de solubilisation des antioxydants hydrosolubles. L’eau ainsi présente dans les phyllosilicates représente avantageusement jusqu’à 200 % du poids de phyllosilicates de la phase lipidique (décrit ci-dessous). La vitamine C étant un antioxydant hydrosoluble, performant pour la protection des lipides, a une constante de solubilité dans l’eau de 330 mg/ml, ne peut représenter plus de 66 % du poids des phyllosilicates. En tenant en compte de l’eau adsorbée sur la surface (non disponible) il est préférable de limiter la quantité de vitamine C à 50% du poids des phyllosilicates soit 25mg/ml.

[0030] L’antioxydant hydrosoluble, peut être choisi dans le groupe des sels réducteurs, des enzymes réductrices, des flavonoïdes, des dérivés phénoliques et des vitamines hydrosolubles et leurs combinaisons. Préférentiellement, l’antioxydant de la composition est de la vitamine C.

4 [0031] Avantageusement, l’agent de dispersion amphiphile est choisi dans le groupe de l’éthyle lauroyl arginate (LAE), des tensioactifs cationiques à base d’arginine en 16 carbones et plus, des phospholipides et leurs combinaisons.

[0032] Préférentiellement, l’agent de dispersion ou de surface amphiphile est un phosphoglycéride et très préférentiellement une phosphatidyle choline et très très préférentiellement la lécithine.

[0033] Avantageusement, les feuillets de phyllosilicates sont des feuillets de smectites et très préférentiellement majoritairement des feuillets de montmorillonites.

[0034] Préférentiellement, la teneur en agent de dispersion ou de surface de la composition est comprise entre 10 % et 400 % et très préférentiellement entre 20 % et 200 % en poids relativement au poids des phyllosilicates.

[0035] Préférentiellement, la teneur en eau de la composition lipidique est comprise entre 10 % et 300 % et très préférentiellement entre 20 % et 200 % en poids relativement au poids des phyllosilicates.

[0036] De préférence, la composition lipidique ne comprend pas d’eau autre que l’eau adsorbée dans les feuillets de phyllosilicates.

[0037] De préférence, la teneur en phyllosilicates dans la composition lipidique va de 0,005 à 20 % en poids.

[0038] Préférentiellement, la teneur en phyllosilicates dans la composition lipidique va de 0,5 à 20 % en poids, préférentiellement de 1 à 20 % en poids.

[0039] Préférentiellement, la teneur en phyllosilicates dans la composition lipidique va de 0,005 à 5 % en poids, préférentiellement de 0,005 à 2 % en poids.

[0040] De manière encore avantageuse, la teneur en phyllosilicates dans la composition lipidique va de 0,5 et 35 % en poids et de préférence de 0,5 à 15 % en poids, par rapport au poids de la composition lipidique.

[0041] L’invention a aussi pour objet une émulsion avec une phase aqueuse et une phase lipidique, dans laquelle la phase lipidique correspond à la composition lipidique telle que précédemment décrite.

5 [0042] Dans cette composition sous forme d’émulsion, les particules de phyllosilicates ont un double rôle : assurer le support et la dispersion fine des antioxydants hydrosolubles dans la phase lipidique mais aussi le rôle de particules émulsifiantes minérales pouvant servir indifféremment à la stabilisation d’émulsions directes (H/E) ou inverses (E/H) ainsi que des émulsions doubles (E/H/E).

[0043] Selon un mode de réalisation, l’émulsion est une émulsion directe et le taux de phyllosilicate global, c’est-à-dire le poids en phyllosilicates, dans la phase lipidique est supérieur à 0,5 % en poids par rapport au poids de ladite phase lipidique, et de préférence compris entre 1 % et 20 % en poids.

[0044] Dans ce mode de réalisation, la viscosité de la phase lipidique augmente avec notamment le taux de phyllosilicates et cela est favorable à l’obtention d’une émulsion directe.

[0045] Selon un autre mode de réalisation, l’émulsion est une émulsion inverse, et le taux de phyllosilicate global dans ladite phase lipidique est inférieur à 5 % en poids par rapport au poids de ladite phase lipidique, et de préférence compris entre 0,005 % et 2 % en poids.

[0046] Dans ce mode de réalisation, la viscosité de la phase lipidique diminue avec la diminution du taux de phyllosilicates et cela est favorable à l’obtention d’une émulsion inverse.

[0047] L’invention a aussi pour objet des aliments, premix ou compléments alimentaires sous forme d’objets à empilements modulaires permettant une protection contre l’oxydation et une libération contrôlée de substances nutritives et/ou physiologiquement actives pour espèces monogastriques, avec une phase aqueuse et une phase lipidique avec des composants actifs liposolubles, tels que la phase aqueuse et la phase lipidique forment une émulsion comme précédemment décrite.

[0048] Selon un premier mode de réalisation, les aliments, premix ou compléments alimentaires, sont tels que l’émulsion est une émulsion directe et tels que les gouttes de la phase lipidique, ou particules lipidiques, dispersées ont un enrobage de bio polymère, préférentiellement choisi dans le groupe du chitosan, de la polylisine, et de l’acide hyaluronique.

[0049] Selon un deuxième mode de réalisation, les aliments, premix ou compléments alimentaires comprennent un noyau et un enrobage du noyau et sont tels que le noyau comprend la phase aqueuse et la phase lipidique et tels que la phase aqueuse comporte des substances actives hydrosolubles.

6 [0050] Dans ce mode de réalisation, la phase aqueuse peut être dispersée dans la phase lipidique continue. La phase lipidique peut aussi être dispersée dans la phase aqueuse continue, dans ce dernier cas, la phase aqueuse est avantageusement gélifiée.

[0051] La composition lipidique telle que précédemment décrite peut avantageusement aussi être incorporée ou imprégnée dans un aliment extradé.

[0052] L’invention a aussi pour objet l’utilisation de phyllosilicates comme agents de stabilisation d’émulsions lipidiques.

[0053] Ces émulsions lipidiques comprennent une phase aqueuse et une phase lipidique et les particules de phyllosilicates introduites et dispersées dans la phase lipidique permettent de stabiliser ces émulsions diverses et inverses.

[0054] Les éléments ou produits précédents ont l’avantage de comporter dispersés dans la phase lipidique des antioxydants hydrophiles dispersés et stabilisés par des particules de phyllosilicates. Ces antioxydants peuvent réduire les effets délétères de l’oxydation des lipides insaturés. Les antioxydants sont en effet plus rapidement attaqués par les espèces réactives de l’oxygène, tout en restant stables une fois oxydés, ce qui permet aux lipides de ne pas être touchés, ou de retarder le démarrage de cette oxydation, les excédents d’antioxydant non consommé dans le mécanisme de protection constituent des apports nutritionnels intéressants, avec un relargage retardé dans le tube digestif, c’est un bénéfice additionnel au modèle proposé de stabilité des lipides ici mis en œuvre.

[0055] L ‘invention concerne également un procédé de dispersion et exfoliation de phyllosilicates dans une phase lipidique.

[0056] Le procédé comprend les étapes suivantes : a) Préparation d’une solution aqueuse d’antioxydant(s) hydrosoluble(s) b) Ajout de l’agent de dispersion amphiphile c) Agitation afin d’obtenir un mélange homogène d) Ajout de l’argile et agitation du mélange obtenu e) Ajout d’une phase lipidique et apport d’une énergie de cisaillement.

[0057] Dans des modes de réalisation, le mélange est laissé à reposer après l’étape d) puis agité de nouveau.

7 [0058] Dans des modes de réalisation, le mélange est laissé au repos de 5 à 30 min, de préférence de 10 à 20 min, de préférence 15 min.

[0059] Dans des modes de réalisation, la phase lipidique comprend des lipides, en particulier une ou plusieurs huiles tel que l’huile de tournesol ou de foie de morue.

[0060] Dans des modes de réalisation, des lipides différents des lipides ajoutés à l’étape e) sont ajoutés après l’étape d’agitation e) et le mélange est agité à nouveau.

[0061] Dans des modes de réalisation, l’énergie de cisaillement est apportée au mélange par application de forces de cisaillement dans un entrefer positionné entre un rotor et stator.

[0062] Dans des modes de réalisation, le mélange de l’étape a) est agité à la spatule.

[0063] Dans des modes de réalisation, le mélange de l’étape c) est agité à la spatule.

[0064] Dans des modes de réalisation, à l’étape d), le mélange est agité sous cisaillement pour gonfler les feuillets de phyllosilicate dans l’eau, et adsorber l’agent de dispersion à la surface des particules de phyllosilicates, pour la rendre compatible avec la phase lipidique ;

[0065] Dans des modes de réalisation, le mélange de l’étape d) est agité dans un disperseur à lames, de préférence à 3500 rpm.

[0066] Lors de l’étape d), l’eau et l(s) antioxydant(s) hydrosoluble(s) viennent se placer entre les feuillets d’argile et la gonfler. Lors de cette même étape, l’agent de dispersion se place à la surface des feuillets, ce qui va permettre d’une part de rendre « hydrophobe » les argiles et donc aider leur dispersion dans l’huile, et, d’autre part de permettre par intercalation de l’agent de dispersion entre les feuillets d’argile de faciliter l’exfoliation et ainsi la dispersion des argiles dans l’huile.

[0067] Dans des modes de réalisation, à l’étape e), une énergie de cisaillement est apportée à la composition obtenue pour disperser/exfolier les feuillets d’argile dans la phase lipidique.

[0068] Le cisaillement à l’étape e) peut être réalisé par un cisaillement appliqué en batch au moyen par exemple d’un Silverson (cisaillement rotor-stator), un traitement complémentaire par ultrasons ou à l’aide d’un homogénéisateur haute pression pour réduire la taille des particules.

Description des Figures

[0069] L’invention est décrite ci-après à l’aide des figures 1 à 19, données uniquement à titre d’illustration :

8 [0070] La figure 1 présente schématiquement un mécanisme d’oxydation d’un lipide insaturé ;

[0071] La figure 2 illustre schématiquement un mécanisme de régénération de la vitamine E par la vitamine C (Guilland, 2011) ;

[0072] La figure 3 présente un schéma de structure d’une bentonite ;

[0073] La figure 4 présente la formule de la lécithine ;

[0074] La figure 5 présente schématiquement l’évolution de la teneur en lécithine en fonction de la surface spécifique de l’argile et pour plusieurs taux de couverture ;

[0075] La figure 6 présente un schéma de l’évolution de l’énergie de désorption de particules en fonction de leur taille ;

[0076] La figure 7 présente le diagramme de phase des domaines de stabilité des émulsions obtenues par les phyllosilicates ;

[0077] La figure 8 présente schématiquement l’évolution de la taille des gouttes de la phase dispersée en fonction de la taille et de la concentration des particules minérales ;

[0078] La figure 9 présente la taille des particules minérales pour deux concentrations d’argile ;

[0079] La figure 10 présente l’évolution de distribution de taille des particules d’argile dispersées dans une phase lipidique lors d’un traitement additionnel aux ultrasons (US) ;

[0080] La figure 11 présente l’évolution de la taille des gouttes de la phase lipidique en fonction du taux de bentonite ;

[0081] La figure 12 présente pour deux essais les distributions de taille des particules minérales et des gouttes d’huile ainsi que des clichés de microscopie électronique des émulsions ;

[0082] La figure 13 présente l’évolution de l’indice de peroxyde mesuré en fonction du temps entre des compositions sans et avec de l’argile exfoliée ;

[0083] La figure 14 présente un schéma d’un premier produit ;

[0084] La figure 15 présente un schéma d’un deuxième produit ;

[0085] La figure 16 présente un schéma d’un troisième produit ;

9 [0086] La figure 17 présente un schéma de mesure de l’angle de contact entre une goutte d’eau pure et la surface d’argiles ;

[0087] La figure 18 présente les résultats d’une évaluation de la capacités antioxydante de molécules hydrophiles et hydrophobes ;

[0088] La figure 19 présente les résultats de stabilité à l’oxydation d’huile à température ambiante (20 °C) et haute température (120 °C) en présence de compositions simples et d’une composition sous forme d’émulsion.

Description détaillée de l’invention

[0089] On appellera « objet » ou « élément » les différentes parties constitutives des aliments ou compléments alimentaires selon l’un des objets de l’invention.

[0090] On appellera « produit » les aliments et compléments alimentaires selon l’un des objets de l’invention, obtenus par empilement des différents objets.

[0091] Par « gel », on entend un matériau principalement constitué de liquide, mais qui a un comportement proche de celui d’un solide grâce à un réseau tridimensionnel enchevêtré au sein du liquide. Ce sont ces enchevêtrements qui donnent aux gels leur structure et leurs propriétés. Le réseau tridimensionnel de solides dilué dans le liquide peut être le résultat de liaisons chimiques ou physiques, ou bien de petits cristaux ou encore d’autres liaisons qui favorisent l’organisation dans le liquide de dispersion.

[0092] Une émulsion est du genre « huile dans eau », lorsque (i) la phase dispersante est une phase aqueuse et (ii) la phase dispersée est une phase organique (hydrophobe, lipidique ou huileuse). Une telle émulsion est encore désignée couramment par « émulsion directe » ou par le sigle « H/E ».

[0093] Une émulsion est du genre « eau dans huile », lorsque (i) la phase dispersante est une phase organique (hydrophobe, lipidique ou huileuse) et (ii) la phase dispersée est une phase aqueuse. Une telle émulsion est encore désignée couramment par « émulsion inverse » ou par le sigle « E/H ».

[0094] On peut aussi avoir des émulsions dites « doubles », lorsqu’une émulsion inverse est à son tour dispersée dans une phase aqueuse. Une telle émulsion double est une émulsion eau dans huile dans eau et est désignée par le sigle « E/H/E ».

10 [0095] Les structures supramoléculaires, sont des structures ou organisations obtenues à l’échelle moléculaire, ces organisations sont obtenues par les interactions non-covalentes ou faibles entre atomes au sein d’une molécule ou entre molécules, au sein d’un ensemble moléculaire. Ces assemblages moléculaires sont des édifices de taille nanométrique, qui peuvent s’organiser sur des échelles plus grandes. Ces auto-assemblages pourront donner des édifices plus complexes grâce à des interactions non-covalentes dont la forme et la taille sont gouvernées par les interactions physico-chimiques à l’échelle moléculaire.

[0096] Dans le cadre de la présente invention, on entend par molécule « labile », une molécule liée à un substrat par des interactions physiques, ioniques, ou des forces de Van der Waals, non covalentes, ce qui leur donne une capacité d’accroche ou d’organisation réversible.

[0097] Dans ce qui suit, le D50 en volume d’un échantillon de particules représente la taille des particules pour laquelle 50 % du volume des particules de l’échantillon possèdent une granulométrie inférieure à cette valeur (ou supérieure).

[0098] De préférence, la taille des particules de phyllosilicates dispersées et exfoliées va de 10 et 1000 nm, préférentiellement de 15 à 900 nm, de préférence de 20 à 500 nm, encore préférentiellement de 30 à 200 nm, encore préférentiellement de 40 à 100 nm.

Composition selon l’invention

[0099] La présente invention concerne ainsi une composition lipidique comprenant des lipides insaturés tels les oméga 3 et les oméga 6 et des antioxydants. Cette composition est telle que les antioxydants comprennent des antioxydants hydrosolubles stabilisés par une structure supramoléculaire. La structure supramoléculaire comporte de l’eau et un agent de dispersion amphiphile auto-organisé adsorbé à la surface de feuillets d’argile dispersés dans la composition lipidique.

[00100] La structure supramoléculaire comprend ainsi les feuillets d’argile, l’eau adsorbée ou physisorbée entre les feuillets et l’agent de dispersion amphiphile lié à la surface des amas de feuillets par interaction ionique, ou des liaisons de Van der Waals.

[00101] En d’autres termes, la structure supramoléculaire et les antioxydants hydrosolubles sont dispersés dans les lipides.

Lipides

[00102] Les lipides de la composition, ou hydrophobe, ou huileuse, ou organique, sont choisis selon les applications envisagées parmi les huiles végétales, les huiles minérales, les huiles de

11 synthèse, les solvants organiques hydrophobes et les polymères liquides hydrophobes. La composition comprend avantageusement des acides gras insaturés, des vitamines, des antioxydants, des huiles essentielles.

[00103] Dans les exemples, on utilise de l’huile de tournesol avec ou sans huile de foie de morue.

Antioxydants

[00104] Les antioxydants de la composition selon l’un des objets de l’invention comprennent des antioxydants hydrosolubles. Ces antioxydants ou molécules protectrices hydrosolubles sont de préférence choisis dans le groupe des sels réducteurs, tels Fe++, Cu+, etc.., des enzymes réductrices, telles les dismutases, les oxydoréductases (telles que les laccases), des flavonoïdes, des dérivés phénoliques (tels que les quercitines, isoflavones, anthocyanes, catéchines, tanins, coumarines...) et des vitamines hydrosolubles. Un antioxydant préférentiellement utilisé est la vitamine C. Les molécules protectrices hydrosolubles jouent un double rôle : un rôle protecteur vis-à-vis des lipides, mais également en tant qu’ apport nutritionnel bénéfique dans la ration quotidienne de l’aliment. L’agent antioxydant hydrosoluble sera choisi pour jouer préférentiellement le rôle d’agent de protection des lipides. C’est le cas de la vitamine C, qui sera consommée (molécule sacrificielle) en présence d’oxygène réactif, pour retarder l’action de cet oxygène sur les insaturations des lipides.

[00105] Il est à noter que les huiles comportent naturellement de la vitamine E à des teneurs variables. Cette vitamine E liposoluble a un rôle protecteur vis-à-vis des lipides insaturés. La figure 2 illustre un mécanisme de régénération de la vitamine E par la vitamine C. La vitamine E, dans un premier temps, piège les radicaux libres et forme un radical tocophéroxyle. Puis la vitamine C, dans un deuxième temps, réduit ce radical pour le régénérer en a-tocophérol et générer un radical ascorbate. C’est un des mécanismes plausibles de protection des lipides, sachant que la vitamine C a également la possibilité de capturer les espèces radicalaires des oxygènes réactifs, et ainsi réduire la probabilité de réaction avec les insaturations des lipides. Dans un dernier mécanisme, la vitamine C peut aussi jouer le rôle d’agent de transfert des radicaux vers la vitamine E, ce qui accroît l’efficacité de la protection de la vitamine E des lipides, et réduit la présence des radicaux peroxydés sur les lipidiques, et donc limite la phase de propagation.

12 [00106] Dans des modes de réalisation particulier, l’antioxydant hydrosoluble est choisi parmi la vitamine C, la grenade ou un extrait d’écorce de grenade, un extrait de raisin, les flavonoïdes, superoxyde dismutase, glutathion et un mélange de ceux-ci.

[00107] Dans des modes de réalisation particulier, l’extrait de grenade comprend des punicalagines et de l’acide ellagique.

[00108] Dans des modes de réalisation particulier, l’extrait de raisin comprend du resvératrol.

[00109] Les antioxydants hydrosolubles selon l’invention ont l’avantage d’être d’origine naturelle. Ils ne sont pas nocifs pour le corps humain une fois ingéré. Ainsi, lorsqu’un excès de ces molécules est présent dans le corps, il est facilement éliminé dans les urines. Au contraire, les antioxydants hydrophobes, tels que la vitamine E, sont quant à elles bioaccumulées dans les cellules adipeuses du corps. La vitamine E est ainsi utilisée en excès dans les produits de sevrages pour les jeunes animaux ou pour les humains pour protéger la vitamine A et fournir un minimum d’apports aux produits. Or un excès de molécules comme la vitamine A peut présenter un impact physiologique négatif si elle est surconsommée.

[00110] De plus les molécules antioxydantes hydrophiles selon l’invention sont des ressources naturelles abondantes, facile d’accès et de faible coût en comparaison des antioxydants hydrophobes ; présentant des prix jusqu’à 100 fois moins chers que la vitamine E par exemple.

[00111] Ces antioxydants hydrophiles ne sont cependant pas solubles dans un milieu hydrophobe comme les huiles. Ce problème est résolu par l’utilisation de feuillets de phyllosilicates avec de l’eau adsorbée dans ces feuillets comme véhicule pour apporter des antioxydants hydrophiles efficaces pour la protection des lipides sensibles à l’oxydation.

Les phyllosilicates/ argiles

[00112] Les phyllosilicates sont des minéraux argileux du groupe des silicates construits par empilement de couches tétraédriques (« T ») où les tétraèdres partagent trois sommets sur quatre (les oxygènes « basaux »), le quatrième sommet (l’oxygène « apical ») étant relié à une couche octaédrique (« O ») occupée par des cations différents (Al, Mg, Fe, Ti, Li, etc.). La figure 3 présente un exemple de structure de phyllosilicate. Ces structures empilées forment des feuillets organisés (tels que décrit dans le détail ci-dessous) dont leur charge de surface est négative sur une large plage de pH (4<pH<9), qui sont stabilisés par des contres-ions cationiques. Ces contres-ions sont monovalents, ou divalents, ce qui confère à l’argile une capacité à être gonflée dans l’eau plus ou moins fortement, par insertion de molécules d’eau entre les feuillets.

13 [00113] Les smectites sont un groupe de minéraux argileux, et donc des silicates, plus précisément des phyllosilicates.

[00114] Leur composition type est A0 D2- T4O10Z2·/? H2O, où A représente un cation interfoliaire (élément alcalin ou alcalino-terreux), D un cation octaédrique, T un cation tétraédrique, O l’oxygène et Z un anion monovalent (généralement OH-).

[00115] Elles cristallisent dans le système monoclinique.

[00116] Ce sont des phyllosilicates de structure TOT (ou 2:1), c'est-à-dire constitués de feuillets comprenant deux couches tétraédriques tête-bêche, liées entre elles par les cations octaédriques. Les feuillets sont liés entre eux par les cations interfoliaires.

[00117] On distingue les smectites dioctaédriques (beïdellite, montmorillonite, nontronite, etc.) et trioctaédriques (hectorite, saponite, etc.).

[00118] La montmorillonite est une argile de type 2/1, dite encore TOT (pour tétraèdre/octaèdre/tétraèdre). Cela signifie qu’un feuillet de montmorillonite est formé de trois couches :

[00119] - une couche octaédrique Al(OH )sO : 7 atomes pour 6 sommets + l'aluminium au centre. Les OH- et l'oxygène étant partagés entre les différents octaèdres qui composent la couche.

[00120] - et deux couches tétraédriques qui recouvrent de chaque côté la couche octaédrique à sa base ; S1O4 : 5 atomes pour 4 sommets + le silicium au milieu. Les oxygènes étant partagés entre les différents tétraèdres qui composent la couche.

[00121] Les imperfections dans le cristal sont compensées par des cations interfoliaires, généralement monovalents ou divalents, qui assurent la neutralité électrique du minéral.

[00122] L’ensemble des phyllosilicates peut être utilisé, mais les smectites et particulièrement les montmorillonites ont l’avantage, du fait de leur structure lamellaire avec un écartement entre les feuillets plus élevé que les autres phyllosilicates, de pouvoir être gonflés par des petites molécules telles que des molécules d’eau qui vont améliorer Texfoliation des plaquettes argileuses et ainsi faciliter leur dispersion dans la composition. Les autres phyllosilicates, mais aussi les micas et les talcs peuvent aussi être ainsi exfoliés, mais l’énergie qui serait nécessaire pour disperser les feuillets lamellaires dans la phase lipidique serait beaucoup plus élevée.

[00123] Dans les exemples, on utilise de la bentonite comme phyllosilicate. Les bentonites sont des argiles majoritairement composées de montmorillonite, dont les cations interfoliaires sont

14 usuellement soit du calcium, soit du sodium, du potassium, leur combinaison ou d’autres ions métalliques.

[00124] La bentonite est chargée négativement à la surface (sur la longueur) et positivement sur les côtés (largeur) ce qui lui permet d’interagir avec d’autres molécules chargées.

[00125] Les argiles sont hydrophiles et les smectites dont la bentonite ont une capacité de gonflement. Cette particularité permet d’adsorber des molécules hydrosolubles dans l’espace interfoliaire des argiles par l’intermédiaire d’une phase aqueuse. L’eau est dite physisorbée à la surface des feuillets d’argile via les groupements silanols.

[00126] Dans la description, on utilisera également le terme « argile » ou « particule(s) minérale(s) » pour faire référence aux phyllosilicates.

Agent de dispersion ou de surface

[00127] On utilise usuellement comme agent de dispersion ou de surface une molécule avec une partie hydrophobe et une partie hydrophile. L’adhésion de cet agent de dispersion par interaction physique aux particules minérales permet de rendre hydrophobe les feuillets d’argile et d’obtenir une bonne dispersion de ces feuillets d’argile dans une phase lipidique.

[00128] Il est avantageux d’utiliser un agent de dispersion présentant une tête polaire cationique et une chaîne hydrophobe, soluble dans la phase lipidique, tels que les phospholipides présentant des fonctions polaires cationiques telles que pour la sérine, l’éthanolamine ou encore la choline, on obtient ainsi de la phosphatidylsérine, de la phosphatidyléthanolamine, ou encore de la phosphatidylcholine, plus connue sous le nom de « lécithine ». C’est un lipide de la classe des phosphoglycérides. L’arginine greffée sur une chaîne alkyle longue (Cl 6 et plus) peut également jouer ce rôle d’agent de dispersion. On peut aussi utiliser l’éthyle lauroyl arginate (LAE).

[00129] Tous ces agents de dispersion sont labiles car ils se lient à la surface des amas de feuillets de phyllosilicates par des interactions non covalentes, ce qui leur donne une capacité d’ accroche ou d’organisation réversible.

[00130] La phosphatidylcholine possède (figure 4) :

[00131] - un pôle hydrophile : la choline (1) et le groupe phosphate (2) ;

[00132] - une queue hydrophobe : les résidus d’acides gras (ici, les résidus d'acides palmitique (5) et oléique (4)) ; et

15 [00133] - le glycérol (3) relie ces deux pôles hydrophile et hydrophobe.

[00134] Le groupe phosphate est chargé négativement, tandis que la choline est chargée positivement. La phosphatidylcholine est donc zwitterionique.

[00135] Elle est à la fois hydrophile et lipophile, et son équilibre hydrophile-lipophile (HLB) peut varier entre 2 et 9,5 selon les résidus d'acides gras de la queue hydrophobe.

Dispersion/exfoliation d’argile, notamment de bcntonitc, dans de l’huile

[00136] L’objectif de cette étape est l’obtention de la composition selon l’un des objets de l’invention.

[00137] L’invention concerne également un procédé de dispersion et d’exfoliation de phyllosilicates dans la phase lipidique.

[00138] Pour associer deux systèmes qui n’ont à l’origine aucune affinité, l’un apolaire (les lipides) et l’autre polaire (phase aqueuse + argile + antioxydants hydrosolubles), on va :

[00139] (1) Dissoudre le ou les antioxydants solubles dans l’eau ;

[00140] (2) Ajouter l’agent de dispersion et obtenir un mélange homogène ;

[00141] (3) Ajouter l’argile et cisailler la composition obtenue pour gonfler les feuillets de phyllosilicate par gonflement dans l’eau, et adsorber l’agent de dispersion à la surface des particules de phyllosilicates, pour la rendre compatible avec la phase lipidique ;

[00142] (4) Ajouter les lipides ;

[00143] (5) Apporter de l’énergie de cisaillement à la composition obtenue pour disperser/exfolier les feuillets d’argile dans la phase lipidique.

[00144] Les étapes (1) et (2) sont obtenues par l’apport d’eau en quantité suffisante pour solubiliser les antioxydants et imprégner les feuillets d’argile. Il est avantageux d’utiliser entre 1 % et 40 % en poids d’eau relativement au poids de la phase lipidique complète, et préférentiellement entre 4 et 25 %.

[00145] Les argiles sont connues pour leurs propriétés adsorbantes d’eau, et ils peuvent gonfler selon leur composition chimique et structurelle entre 2 fois leur masse en eau, jusqu’à 20 fois leur masse en eau. Les argiles ainsi gonflées forment un gel dont les feuillets plus ou moins gonflés et plus ou moins exfoliés intègrent la totalité du volume d’eau. Il n’est pas nécessaire de saturer la totalité de la capacité d’adsorption de l’eau des argiles pour obtenir une dispersion satisfaisante de l’argile dans la phase lipidique, c’est pourquoi nous limitons l’apport d’eau à

16 300 % en poids par rapport à l’argile. À l’inverse il est nécessaire que les argiles soient un minimum imprégné d’eau pour favoriser leur dispersion. Les argiles exfoliables sont usuellement conservées à un taux d’humidité de 10 %. Il est indispensable de ne pas descendre sous le seuil des 5 % pour éviter l’effondrement des feuillets de phyllosilicate, conduisant à une structure qui perd sa capacité d’exfoliation.

[00146] Une teneur en eau insuffisante ne permet pas la solubilisation des molécules d’intérêt.

[00147] Lorsqu’il y a une teneur en eau trop élevée, les feuillets d’argile sont plus faciles à exfolier mais ils sont imprégnés d’eau et ils ont moins de capacité pour adsorber les molécules de lécithine. Il n’y a pas de possibilité de formation d’une structure supramoléculaire nécessaire à l’efficacité de la protection.

[00148] L’étape (3) est obtenue par l’utilisation d’un agent de dispersion, tel que de la lécithine comme agent dispersant/exfo liant. Celle-ci va s’adsorber en surface des feuillets d’argile par interaction ionique entre la tête polaire de la lécithine et les groupes silanol des argiles. La lécithine est pré-dissoute dans l’eau de l’étape (1) pour faciliter son incorporation. La quantité de lécithine peut varier entre un taux de couverture de la surface d’argile de 5 % à 100 %. Ce taux de couverture est calculé en fonction de la surface extérieure d’argile totale après l’exfoliation, et le nombre de charges anioniques en surface des feuillets (usuellement il y a de l’ordre de cinq fonctions silanol par nanomètre au carré, 5/nm ² ) accessibles par la lécithine (feuillets les plus gonflés (écartés par l’eau)). Il dépend donc de la surface spécifique de l’argile accessible par l’agent dispersant.

[00149] Il est par conséquent nécessaire de travailler sur différents taux d’agent de dispersion, selon les argiles utilisées, qui présenteront des quantités de silanols suffisamment accessibles aux molécules de lécithine. Il faut viser les taux de couverture optimal entre 20 % et 60 % des silanols de surface des particules selon la taille de particules et l’hydrophobation souhaitée. Ainsi différents types de particules pourront être préparées pour stabiliser les émulsions directes ou inverses.

[00150] Avantageusement, l’étape d’exfoliation d’argile est réalisée à un pH allant de 5 à 10, de préférence de 7 à 9. L’exfoliation dans cette gamme de pH permet un gonflement de l’argile optimal.

[00151] La figure 5 présente schématiquement l’évolution de la teneur nécessaire en lécithine en poids relativement à la teneur en poids d’argile en fonction de la surface spécifique des

17 argiles exfoliés pour plusieurs taux de couverture des silanols des feuillets d’argile par la lécithine.

[00152] Cette figure montre que la teneur en lécithine optimale pour obtenir une bonne exfoliation suivie d’une émulsification directe ou inverse stable est comprise entre 13 % et 129 % en masse relativement à la masse de l’argile pour un taux de couverture de 20 % et respectivement une surface spécifique d’argile de 100 m ² /g et 1000 m ² /g. Pour un taux de couverture de 60 % la teneur en lécithine optimale est comprise entre 39 % et 387 % en masse relativement à la masse de l’argile et respectivement une surface spécifique d’argile de 100 m ² /g et 1000 m ² /g.

[00153] Lorsque la teneur en agent de dispersion tel que de la lécithine est insuffisante, le caractère hydrophobe des particules d’argile est insuffisant.

[00154] Lorsque la quantité d’agent de dispersion tel que de la lécithine permet de couvrir les silanols de surface des particules, on favorise la dispersion des argiles dans la phase lipidique. À des taux de couverture proche de 100 % on perd le caractère hydrophile, ce qui donne une excellente stabilité des particules d’argile dans les lipides.

[00155] Il y a une compétition entre l’agent de dispersion tel que la lécithine et les molécules d’eau pour la physisorption ou adsorption à la surface des argiles, donc un excès de lécithine sera défavorable à la quantité d’eau adsorbable et par conséquence à la quantité de molécules d’antioxydant stabilisées à l’interface argile-lipides dans la composition.

[00156] Pour la bentonite utilisée, avec une surface spécifique de l’ordre de 300 m ² /g, on doit donc avoir une teneur optimale en lécithine de l’ordre de 30 à 130 % en poids relativement à la masse de l’argile avec un taux de couverture compris entre 20 et 60 % des silanols de surface de l’argile.

[00157] L’étape (5) peut être obtenue par un cisaillement appliqué en batch au moyen par exemple d’un Silverson (cisaillement rotor-stator), un traitement complémentaire par ultrasons ou à l’aide d’un homogénéisateur haute pression est aussi possible pour réduire la taille des particules.

[00158] Par cisaillement d’une composition liquide, on entend l’application de forces de cisaillement dans un entrefer positionné entre un rotor et un stator. Cet entrefer peut être compris selon les équipements entre 0,1 mm et 2 mm. Cette force de cisaillement dans l’entrefer s’exprime sous forme d’un gradient de cisaillement, qui sera d’autant plus fort que la vitesse de rotation du rotor est élevée, que le diamètre du rotor est élevé, et que l’entrefer est faible. Dans

18 des équipements du commerce, la vitesse du rotor peut varier entre quelques rpm jusqu’à 12000 rpm. Pour traduire les paramètres en valeur universelle utilisables sur tout type d’équipement, on détermine la vitesse à l’extrémité du rotor, qui doit être de l’ordre de 2,5 m/s, pour un entrefer de 150 pm sur l’équipement M5 de chez Silverson.

[00159] Il est important d’appliquer la bonne vitesse, pour apporter le bon niveau d’énergie qui permet de fracturer les gouttelettes d’émulsion à la bonne taille, alors que le temps de traitement permet d’obtenir une bonne homogénéité de traitement du volume à émulsionner.

[00160] Une variation de la vitesse (gradient de cisaillement) permet de moduler la taille des émulsions, qui va varier entre 1 pm à 10000 rpm, et 70 pm à 1 000 rpm. Le temps de traitement est déterminé pour cet équipement pour des volumes d’émulsions maximum de 3 L.

[00161] L’invention concerne également une composition lipidique obtenue par ce procédé de dispersion et exfoliation.

Procédé d’obtention d’une émulsion

[00162] Pour stabiliser les émulsions, une démarche consiste à employer des composés dits « émulsifiants » ou « émulsionnants ».

[00163] Ces composés émulsifiants sont le plus souvent des agents tensioactifs émulsionnants (dits encore « agents de surface ») qui, grâce à leur structure amphiphile, se placent à l'interface huile/eau et stabilisent les gouttelettes dispersées.

[00164] Cependant, les composés émulsifiants de ce genre n'offrent pas toujours la stabilité recherchée dans le temps, avec un équilibre permanent des agents tensio-actifs entre l’interface à stabiliser et les micelles en solution. De plus, les agents tensioactifs de synthèse présentent souvent des inconvénients sur le plan écologique ou alimentaire, car ils perturbent les systèmes biologiques par une interaction forte avec les membranes cellulaires.

[00165] Ces composés émulsifïants/émulsionnants peuvent également consister en des particules solides, qui permettent l'obtention d'émulsions dites « émulsions de Pickering ».

[00166] Les émulsions de Pickering sont des émulsions qui sont stabilisées par des particules en suspension colloïdales dans la phase aqueuse venant s'ancrer à l'interface huile/eau interprété comme un effet de mouillage à l’interface des deux phases, avec une forte stabilité.

19 [00167] Contrairement aux agents tensio-actifs qui s'adsorbent et se désorbent continuellement sous l’effet de l’agitation thermique, les particules en suspension colloïdale s'adsorbent fortement aux interfaces et l’énergie de désorption des particules comme illustrée dans la figure 6 devient suffisamment élevée pour rendre le phénomène irréversible.

[00168] Les particules de phyllosilicates ont ainsi un rôle d’émulsifiant pour stabiliser les émulsions selon un objet de l’invention. Ces émulsions sont ainsi des émulsions de Pickering.

[00169] L’objectif de cette étape est l’obtention d’une émulsion stable avec une phase dispersée en forme de gouttes dans une phase continue. La phase lipidique comprend la dispersion de phyllosilicates dans de l’huile précédemment décrite. La phase aqueuse est composée de l’eau pouvant être complétée par un sel monovalent, avec une concentration entre 0 et 100 mM dans l’eau, avec avantageusement du NaCl à une concentration inférieure à 50 mM et très avantageusement à 25 mM. Cette force ionique a été choisie pour limiter les répulsions électrostatiques dues aux charges de surface des particules d’argile. Pour disperser les deux phases non miscibles, on va apporter une énergie de cisaillement appliquée en batch, à température ambiante, avec par exemple un dispositif rotor/stator avec un entrefer de 150 micromètres avec un mobile de 30 mm, à une vitesse de 2000 à 5000 rpm pendant 3 à 30 min, de préférence 4000 rpm pendant 5 min, encore plus préférentiellement à 4500 rpm pendant 4 min.

[00170] Pour obtenir une émulsion selon l’un des objets de l’invention, on utilise toujours une phase lipidique dans laquelle des particules d’argile sont dispersées et stabilisées avec un agent de dispersion ou de surface en présence d’eau comme précédemment décrit.

[00171] Le caractère direct ou inverse de l’émulsion obtenue est principalement fonction des viscosités relatives de la phase continue et de la phase dispersée, de la proportion de phase dispersée (inférieur à 30 % en poids) par rapport à la phase continue au démarrage de l’émulsification, sachant que la phase dispersée peut être ensuite ajoutée goutte à goutte pour augmenter la proportion, on peut réaliser ainsi des émulsions à plus de 65 % en poids de phase dispersée.

[00172] La figure 7 présente les domaines dans lesquels on obtient principalement des émulsions directes et inverses en fonction de la concentration en poids des argiles dans la phase lipidique en abscisse et du rapport de viscosité des phases continues et dispersée en ordonnée. Bien entendu, cette figure n’est qu’un schéma et d’autres facteurs peuvent intervenir, par exemple le rapport des poids d’eau et d’huile.

20 [00173] Lorsque la concentration des particules minérales dans la phase lipidique est faible, inférieure à 1 % en poids relativement au poids de la phase lipidique, la viscosité de la phase lipidique diminue et le rapport des viscosités des deux phases augmente, se rapproche de 1 et au-dessus et les conditions sont favorables pour obtenir des émulsions inverses.

[00174] En revanche, lorsque la concentration des particules minérales dans la phase lipidique est forte, supérieure à 5 % en poids relativement au poids de la phase lipidique, la viscosité de la phase lipidique augmente et le rapport des viscosités des deux phases diminue. Ces conditions sont favorables pour obtenir des émulsions directes.

[00175] La taille de gouttes de la phase dispersée obtenues est fonction de la taille de particules d’argile et de la concentration de ces particules d’argile. La figure 8 présente schématiquement les évolutions observées.

[00176] Pour une taille de particules d’argile donnée, le diamètre de gouttes diminue avec la concentration ; plus on met de particules, plus celles-ci peuvent stabiliser d’interfaces et donc il en résulte des gouttes de la phase dispersée de plus petits diamètres. Cependant, la taille des particules d’argile va imposer une taille minimale de gouttes ; on ne peut pas faire de gouttes plus petites que les particules stabilisantes.

[00177] Avantageusement, la taille des gouttes lipidique dans une émulsion selon l’invention va de 5 à 100 pm, de préférence de 10 à 80 pm, encore préférentiellement de 15 à 70 pm, encore préférentiellement de 20 à 60 pm.

[00178] Il est à noter que la stabilisation des gouttes d’émulsions par des particules d’argile induit une rigidifïcation de l’interface avec des gouttes qui perdent leur sphéricité. Par ailleurs la taille limite de gouttes observée sur le plateau à forte concentration d’argile dépend de l’énergie de cisaillement apportée pour fragmenter les gouttes.

[00179] Les émulsions stabilisées par des phyllosilicates organisés à la surface des gouttelettes, permettent d’avoir des gouttelettes lipidiques stabilisées contre la coalescence par une barrière physique de charge dominante négative en surface pour une large gamme de pH allant de pH 4 et pH 10. Cette charge négative est apportée par les liaisons silanolates de surface des plaquettes d’argile. Ces silanolates de charge négative, peuvent interagir avec des molécules (L-arginine, L-Lysine) ou des polymères cationiques (chitosan, acide hyaluronique, polylysine, etc...), ce qui permet de changer les interactions de surface des gouttelettes et ainsi les fonctionnaliser ou changer leur attractivité pour différents supports. Il est également possible de les fonctionnaliser par liaison covalente par condensation de silanes préparés pour apporter des fonctions

21 particulières. Une diversité de silanes pouvant se condenser par une ou plusieurs silanes sont envisageables. On peut citer à titre d’exemple les mono, di ou tri ethoxy aminopropylsilanes. De nombreuses molécules sont utilisables pour ensuite coupler de façon covalente la fonction amine apportée par les silanes. Une chimie simple peut être utilisée avec des agents de couplage comme les isothiocyanates, les N-hydroxysuccimide ester (NHS-ester), isocyanates, acyl azides, sulfonyl chlorides, aldéhydes, glyoxals, epoxides, oxiranes, carbonates, aryl halides, imidoesters, carbodiimides, anhydrides, and fluorophenyl esters

[00180]

[00181] Les surfaces des particules sont ainsi fonctionnalisables pour interagir avec des antigènes de surface sur les bactéries, ou des biofilms bactériens.

Aliment ou complément alimentaire avec émulsion directe incluse dans une matrice hydrophile

[00182] La figure 14 présente schématiquement et en coupe sans aucun respect des dimensions respectives de chaque phase un premier exemple d’aliment ou de complément alimentaire obtenu avec une émulsion directe selon l’un des objets de l’invention.

[00183] Ce produit 10 comprend un noyau 12 et un enrobage 14 du noyau. Le noyau 12 comprend une phase lipidique telle que décrite précédemment sous forme de particules

22 sphériques stabilisées 18 dispersées dans une matrice hydrophile 16 constituant ainsi une émulsion directe introduite dans cette matrice.

[00184] Un premier élément ou objet de ce produit 10 est la présence de particules lipidiques 18 telles que décrite précédemment dispersées dans la phase ou matrice hydrophile 16. Ces particules lipidiques 18 comportent des particules minérales, c’est-à-dire des phyllosilicates et préférentiellement des smectites et très préférentiellement comportent majoritairement des montmorillonites .

[00185] Les particules lipidiques 18 telles que décrites précédemment comportent aussi un agent de dispersion à base de lipides ou de phospholipides avec une tête cationique, et préférentiellement de la choline, un exemple préférentiel d’agent de dispersion est la lécithine. Ces agents de dispersion associés à de l’eau permettent de solubiliser des antioxydants tels que la vitamine C et de former une structure supramoléculaire telle que précédemment décrite. Ces agents de dispersion permettent aussi d’obtenir une bonne exfoliation et dispersion des particules minérales dans la phase lipidique, en préalable ou simultanément à la réalisation de l’émulsion directe huile/eau. Les particules minérales permettent notamment lors de la réalisation de l’émulsion huile/eau, de stabiliser la taille des particules lipidiques 18 lors de la préparation des aliments ou compléments alimentaires 10, mais aussi de réduire fortement les migrations de nutriments et substances physiologiquement actives entre les deux phases lipidique et hydrophile 16, ainsi que la migration d’agents pro-oxydant tels que les radicaux O2.

[00186] Selon des modes de réalisation préférentiels, les particules lipidiques 18 sont de forme sensiblement sphérique et de diamètre compris entre 1 et 100 mhi, et préférentiellement entre 5 et 20 pm.

[00187] Les particules lipidiques 18 peuvent avantageusement comporter des acides gras polyinsaturés, des vitamines et des antioxydants, des huiles essentielles.

[00188] Les particules lipidiques 18 comprennent une ou plusieurs huiles végétales ou animales choisies de préférence parmi les huiles ayant une teneur élevée en oméga 6 et oméga 3. De préférence, ces particules lipidiques 16 comportent une forte teneur en oméga 6 et oméga 3, en particulier de types DHA et EPA. La teneur en oméga 3 est de préférence supérieure à 2 % en poids par rapport au poids de la phase lipidique, c’est-à-dire des particules lipidiques 18.

[00189] Un deuxième élément ou objet du produit 10 est de comporter une phase aqueuse 16 contenant des substances nutritives ou actives hydrosolubles, et des agents de gélification.

23 [00190] On utilisera indifféremment les termes « phase aqueuse », « matrice hydrophile » et « matrice aqueuse ».

[00191] Avantageusement, la matrice aqueuse 16 a une forme sensiblement sphérique ou non selon le procédé de fabrication et a un diamètre inférieur à 5 mm et de préférence compris entre 10 et 1000 pm.

[00192] La gélification de la phase aqueuse 16 permet de limiter la fuite des nutriments et substances actives à l’extérieur lorsqu’elle est plongée dans un milieu aqueux.

[00193] Pour obtenir cette gélification, la phase aqueuse 16 peut avantageusement comporter un polysaccharide neutre ou fonctionnalisé avec au moins une fonction choisie parmi les fonctions carboxylique, sulfonate, alcoolate ou phosphate, et de préférence la fonction carboxylique avec une teneur comprise entre 1 et 8 % en poids, de préférence entre 1 et 5,5 % en poids par rapport au poids total d’un extrait sec de la phase aqueuse 18.

[00194] Avantageusement, la phase aqueuse 16 est gélifiée (réticulée) par réaction du polysaccharide avec des réactifs tels des cations multivalents en présence de pyrophosphate ou deltagluconolactone, par libération de protons acides par hydrolyse aqueuse, puis solubilisation (libération) des cations multivalents.

[00195] De préférence, les cations multivalents sont choisis dans le groupe des cations calcium, magnésium, zinc et leurs combinaisons.

[00196] Avantageusement, le cation multivalent est un sel de calcium choisi dans le groupe des carbonate, sulfate, lactate, citrate, tartrate, caséinate et stéarate.

[00197] Selon un mode de réalisation préférentiel, l’émulsion des particules lipidiques 18 telles que décrites précédemment dispersées dans la phase aqueuse 16 comporte des protéines spécifiques ou des biopolymères destinées à modifier les propriétés des interfaces entre les particules lipidiques 18 et la phase aqueuse 16. Ces propriétés peuvent être la perméabilité, les charges électrostatiques de surface, tension de surface, fonctions chimiques, rugosité...

[00198] La masse moléculaire et le pKi de ces protéines ou de ces biopolymères peuvent être des critères de choix. A titre d’exemple, on peut utiliser des protéines BSA (Bovine Sérum Albumine) dont la masse moléculaire est de l’ordre de 66 kDa et le pKi de 5,2 ; on peut aussi utiliser des protéines lysozyme de masse moléculaire de l’ordre de 14 kDa et de pKi égal à 11,35. Des biopolymères comme le chitosan, de masse moléculaire pouvant varier de 75 kDa à

24 500kDa peuvent également être utilisés. Ces macromolécules sont ajoutées à la phase aqueuse 18 après l’établissement de l’émulsion de lipides dite de Pickering.

[00199] La phase aqueuse 16 gélifiée comporte aussi optionnellement une charge minérale exfoliée de surface spécifique supérieure à 100 m ² /g, avantageusement entre 200 et 500 m ² /g,

[00200] Cette charge minérale peut être choisie dans le groupe des phyllosilicates, et préférentiellement le phyllosilicate est une smectite.

[00201] De préférence, la teneur de la phase lipidique dispersée dans la matrice aqueuse 16 est comprise entre 5 et 70 % en volume, et de préférence comprise entre 10 et 20 % en volume pour les aliments complets et entre 45 et 70 % pour les compléments alimentaires, par rapport au volume total du noyau 12.

[00202] En-dessous de 5 % en volume, le volume de la phase lipidique n’est plus suffisant pour introduire de façon aisée les substances actives liposolubles et avoir une bonne homogénéité de composition des noyaux 12 des produits 10.

[00203] Au-delà de 70 %, il devient beaucoup plus difficile de conserver une émulsion d’huile dispersée dans la phase aqueuse 16 (la matrice ne retient plus les gouttes d’émulsion, car maillage trop faible du gel).

[00204] La phase aqueuse 16 gélifiée peut comporter des substances actives hydrophiles telles que des protéines, des acides aminés, des vitamines, des prébiotiques, des probiotiques, des antioxydants, et leurs combinaisons.

[00205] Avantageusement, la phase aqueuse 16 comporte en outre un agent osmotique.

[00206] Cet agent osmotique peut être choisi dans le groupe des sucres, des sels, des polymères hydrosolubles de préférence de masse moléculaire inférieure à 150 kg/mole et de leurs combinaisons.

[00207] Un choix préférentiel d’agent osmotique peut être du sorbitol avec une teneur inférieure à 5 % en poids par rapport au poids de la solution aqueuse, c’est-à-dire de la phase aqueuse 18 (dans sa formulation complète) pour ne pas rendre indigeste le produit final. Une teneur entre 0,8 et 1,5 % en poids de sorbitol est optimale. On peut aussi utiliser avantageusement du sel de Guérande qui permet aussi d’apporter des sels minéraux utiles.

[00208] Le troisième élément de ce produit 10 est de comporter un enrobage 14 du noyau 12.

25 [00209] Avantageusement, le noyau 12 comporte en surface des charges libres, l’enrobage 14 du noyau 12 comporte n couches C de matériaux biocompatibles M+ et M- avec un système digestif, en particulier de biopolymères, présentant un empilement alterné de charges électrostatiques positives et négatives qui forment des coacervats structurés en empilement de couches, et n est au moins égal à 1.

[00210] Cet enrobage 14 peut comporter n couches C de matériaux biocompatibles M+ et M-, notamment de biopolymères, avec un empilement alterné de charges électrostatiques positives et négatives qui forment des coacervats réticulés et structurés en empilement de couches, n étant au moins égal à 2.

[00211] Ce système d’enrobage 14 a l’avantage de faciliter la modulation de l’épaisseur de la couche d’enrobage 14 et le large choix matériaux biocompatibles, en particulier de biopolymères, M+ et M- permet de moduler le maillage de matériaux biocompatibles, en particulier de biopolymères, M+ et M-, à la surface, qui est aussi rigidifïé par des réticulations plus ou moins fortes de ce maillage. La modulation de la rigidité de l’enrobage 14 permet de moduler le relargage des substances nutritives et/ou physiologiquement actives : plus la rigidification est dense, plus le maillage de biopolymères est réduit et plus le relargage est ralenti. Ce type d’enrobage 14 réticulé et structuré en multicouches C permet également d’obtenir une stabilité structurelle nécessaire à la conservation de l’aliment 10 jusqu’à sa consommation et la libération de substances nutritives et/ou physiologiquement actives, et notamment nécessaire à sa manipulation.

[00212] Ce produit 10 présente un fort potentiel dans la substitution efficace des proies vivantes dans les écloseries d’espèces marines de poissons, ainsi que pour les nurseries de crevettes. Il présente également un intérêt fort pour la supplémentation des eaux de breuvages des exploitations de monogastriques tels que les élevages aviaires.

[00213] Ce produit illustré à la figure 14 peut être réalisé comme suit. On prépare une émulsion directe H/E stabilisée par les particules de bentonite dispersées dans la phase huileuse selon le procédé de l’invention. Puis, après gélification de la phase aqueuse on peut aisément obtenir les noyaux 12 par découpe mécanique. On peut aussi réaliser une émulsion double eau dans huile dans eau stabilisée par gélification de la phase aqueuse et récupérer les noyaux 12 par séparation entre la phase huile et l’eau de lavage, par exemple par centrifugation. On réalise ensuite l’enrobage 14.

Produit lipidique avec des particules à l’interface rigide issues d’une émulsion directe

26 [00214] La figure 15 présente un produit lipidique 20 qui est une application directe d’une composition lipidique selon l’un des objets de l’invention mise sous forme d’une émulsion directe H/E.

[00215] On voit les particules lipidiques 28 telles que décrites précédemment entourées d’un enrobage 24 et dispersées dans une phase aqueuse 26.

[00216] Les particules ou gouttes lipidiques, qui comportent une structure supramoléculaire comme précédemment décrite sont aussi stabilisées par les particules minérales de phyllosilicate dispersées. Elles sont avantageusement enrobées après leur obtention. Cet enrobage est destiné à les rendre plus robustes mécaniquement en tolérant la déformation, sans se rompre, il permet également de limiter les risques de lixiviation du contenu des gouttes lipidiques dans la phase aqueuse. Cet enrobage peut avantageusement être du chitosan, de la polylisine, ou de l’acide hyaluronique.

[00217] Ce produit lipidique est obtenu à partir d’une émulsion directe huile/eau obtenue par dispersion dans de l’huile d’une composition comme précédemment décrite. L’émulsion peut être concentrée par séparation de la phase aqueuse, cette séparation peut être réalisée par tout moyen, notamment par centrifugation.

[00218] Les particules lipidiques ont préférentiellement une taille de l’ordre de 1 à 20 pm. Cette taille très petite leur donne une bonne résistance mécanique. Avec un enrobage de chitosan, ces particules lipidiques peuvent notamment être utilisée pour apporter une phase lipidique en utilisation directe (aliment pour zooplancton) ou par incorporation à des premix d’aliments ou de compléments alimentaires, même lorsque ceux-ci sont obtenus par un procédé d’extrusion.

[00219] Avantageusement cette émulsion peut être une émulsion double pour apporter des nutriments hydrosolubles sensibles tels que des prébiotiques, des enzymes, des antioxydants, des vitamines, ou des peptides.

Aliment ou complément alimentaire à l’interface rigide issu d’une émulsion double

[00220] La figure 16 présente un troisième aliment ou complément alimentaire obtenu en utilisant une composition selon l’un des objets de l’invention sous forme d’émulsion double E/H/E.

[00221] Ce produit 30 comprend un noyau 32 et un enrobage 34 du noyau. Le noyau 32 comprend une phase aqueuse sous forme de particules sphériques (ou irrégulières) 36, les

27 particules 36 sont dispersées dans une matrice lipidique 38 telle que décrite précédemment. C’est une émulsion inverse.

[00222] Un premier élément ou objet de ce troisième produit est qu’il contient une phase aqueuse optionnellement gélifiée contenant des substances actives hydrosolubles, dont notamment des nutriments.

[00223] Avantageusement, la taille des particules aqueuses 36 est comprise entre 0,1 et 50 pm et de préférence comprise entre 0,5 et 20 pm.

[00224] Avantageusement les particules aqueuses 36 sont stabilisées par les phyllosilicates dispersés dans la phase lipidique telle que décrite précédemment.

[00225] Avantageusement une gélification optionnelle est appliquée à la phase aqueuse ce qui permet de limiter la fuite des nutriments et des substances actives à l’extérieur des particules 36. Elle permet aussi de moduler la vitesse de relargage des substances actives qu’elle contient en phase de digestion.

[00226] Avantageusement la phase aqueuse peut être gélifiée par réaction d’un polysaccharide anionique, avantageusement fonctionnalisé carboxylique, avec des réactifs tels qu’un sel de calcium ainsi que du pyrophosphate ou deltagluconolactone.

[00227] Avantageusement, la phase aqueuse peut comporter en plus un agent osmotique. Celui- ci peut être choisi dans le groupe des sucres, des sels, des polymères hydrosolubles de préférence de masse moléculaire inférieure à 150 kg/mole et de leurs combinaisons.

[00228] De préférence, la teneur de la phase aqueuse dispersée dans la matrice lipidique 38, et ainsi la teneur en particules optionnellement gélifiées 36, est comprise entre 10 et 50 % en volume, et de préférence comprise entre 15 et 30 % en volume par rapport au volume total de la phase aqueuse et de la matrice lipidique 38, c’est à dire par rapport au volume total du noyau 32.

[00229] Comme dans le cas du premier aliment ou complément alimentaire décrit, la phase aqueuse optionnellement gélifiée, et ainsi les particules optionnellement gélifiées 36, peuvent comporter des substances actives hydrophiles telles que des acides aminés, des vitamines, des prébiotiques, des enzymes, des probiotiques, des sels minéraux, des antioxydants, et leurs combinaisons.

28 [00230] Un deuxième élément ou objet de ce troisième produit 30 est que la phase aqueuse, c’est- à-dire les particules 36, est dispersée dans une matrice ou phase lipidique 38 telle que décrite précédemment.

[00231] Avantageusement, le deuxième objet ou élément du produit 30, la matrice lipidique 38 comporte une structure supramoléculaire comme précédemment décrite. Cette matrice lipidique comporte au moins une huile végétale ou animale, notamment de poissons, des antioxydants hydrosolubles, une charge minérale exfoliée à savoir des phyllosilicates et préférentiellement de smectites, et optionnellement au moins une cire cristallisable. Les particules minérales, c’est- à-dire de phyllosilicates, dispersées dans la matrice lipidique permettent la stabilisation des particules 26 de la phase aqueuse dans l’émulsion inverse.

[00232] Les cires peuvent être d’origine animale (cire d’abeille) ou végétale.

[00233] Selon des modes de réalisation préférentiels, la matrice lipidique 28 est de forme sensiblement sphérique et ainsi le noyau 32 est de forme sensiblement sphérique et de diamètre compris entre 1 et 1000 mhi et de préférence entre 5 et 400 mhi.

[00234] La matrice lipidique 38 peut avantageusement comporter des vitamines.

[00235] De préférence, cette matrice lipidique 38 comporte une forte teneur en oméga 6 et oméga 3, en particulier de types DH A et EPA.

[00236] La matrice lipidique 38 comprend avantageusement au moins 1 % en poids d’oméga 3 de types DHA et EPA par rapport au poids de la matrice lipidique 18. Elle comporte aussi de préférence moins de 50 % en poids d’oméga 3 de types DHA et EPA et très préférentiellement moins de 20 % en poids par rapport au poids de la matrice lipidique 38.

[00237] Selon un mode de réalisation avantageux, la teneur de la charge minérale dans la matrice lipidique 38 est comprise entre 0,5 et 35 % en poids et de préférence inférieure à 15 % en poids, c’est-à-dire comprise entre 0,5 % et 15 % en poids, par rapport au poids de la matrice lipidique 38.

[00238] Le troisième élément ou objet de ce troisième produit 30 est de comporter un enrobage 34 autour du noyau 32, d’au moins une couche de chitosan. Cet enrobage peut avantageusement être identique à celui du premier produit.

[00239] Le ou les noyaux 32 sont préparés à partir d’une émulsion double eau dans huile dans eau. On réalise ensuite l’enrobage 34, suivie d’une filtration ou décantation. Enfin, on effectue

29 un séchage pour amener le taux d’humidité des produits à une valeur inférieure à 10 % en poids, par rapport au poids total du produit 30. Cette dernière étape est optionnelle.

Matériel et méthodes

[00240] L’argile utilisée est de la bentonite : Oscoma company (Ulm, Allemagne) ; la Lécithine est de marque Seah International (Wimille, France) ; Vitamine E : Roth (Karlsruhe, Allemagne) ; Vitamine C : meszépices (Dierrey Saint Pierre, France).

Méthode 1 : Mesures de la taille de particules d’une dispersion lipidique (DLS)

[00241] La taille des particules minérales obtenues dans un milieu lipidique est mesurée par diffusion dynamique de la lumière (en anglais Dynamic Light Scattering ou DLS). Les expériences ont été réalisées avec un instrument Malvem Nano ZS. Toutes les mesures ont été effectuées à une température de 20 °C avec un angle de détection de 173°. Le diamètre hydrodynamique a été obtenu à partir de l'analyse de la fonction de corrélation utilisant le logiciel Malvem DTS, et en faisant l’approximation d’une forme sphérique des particules ou amas de feuillets de phyllosilicates en prenant en compte les dimensions les plus importantes des particules. La viscosité de l’huile de tournesol est de 66 cSt.

[00242] L’échantillon testé est amené par dilution à une concentration de 0,1 % en poids de particules relativement au poids du médium (eau ou huile). 1 min avant la mesure on agite l’échantillon testé avec un vortex.

[00243] Les figures 9, 10 et 12 présentées donnent l’évolution du nombre de particules en fonction de leur taille en coordonnées semi-logarithmiques.

Méthode 2 : Mesures de la taille des gouttes d’une émulsion directe ou inverse (granulomètre)

[00244] Les diamètres moyens individuels des gouttelettes ont été mesurés par diffusion de lumière laser en utilisant un analyseur de distribution granulométrique Horiba LA-960 (Kyoto, Japon). Un modèle d’analyse a été utilisé avec un indice de réfraction de 1,54 et 1,33 pour L’huile et l'eau, respectivement. L'étalonnage de l'eau comme référence a été effectué avant chaque mesure. Toutes les émulsions ont été mesurées dans une plage de transmittance comprise entre 80 et 90%. Les mesures ont été systématiquement effectuées en triple. Le diamètre a été exprimé en diamètre moyen en nombre.

Méthode 3 : Mesure d’angles de contact

[00245] Une mesure de l’angle de contact entre une goutte d’eau pure et la surface des argiles à la fin de l’étape (3), c’est-à-dire avant d’ajouter les lipides (4) et l’énergie de cisaillement (5),

30 permet de vérifier que la quantité d’agent de dispersion ou de surface est satisfaisante. Pour que les feuillets d’argile puissent remplir leur rôle de particules émulsifiantes minérales, il est nécessaire que l’angle de contact soit compris entre 35 et 45 degrés et de préférence entre 37 et 42 degrés. Au-delà des valeurs indiquées, la stabilité des émulsions n’est pas suffisante. Un angle de contact inférieur à 30 degrés indique que la surface des argiles est trop hydrophile pour stabiliser les émulsions. Un angle supérieur à 50 degrés indique que la surface est trop hydrophobe pour stabiliser les émulsions.

[00246] Les argiles sont déposées en couche mince à l’aide d’une spatule sur un support solide plan. Afin de limiter les effets dus à l’irrégularité (rugosité) de la surface, des gouttes d’eau pure de 2 pL seulement sont déposées sur les argiles. Les images obtenues lors des dépôts permettent de plus de considérer que le mouillage obéit au modèle de Wenzel. Les rugosités des surfaces obtenues avec les différentes argiles pouvant être considérées comme relativement similaires, les angles de contact mesurés sont considérés comme représentatifs de la mouillabilité des argiles, même si les valeurs sont légèrement inférieures aux angles qui seraient obtenus sur les même surfaces à l’état lisse.

[00247] Lorsque l’état d’équilibre est atteint, la goutte déposée est observée à l’aide d’une caméra numérique à fort grossissement et l’équation de l’enveloppe de la goutte est obtenu par régression non linéaire en supposant que l’enveloppe de la goutte suit la forme d’une ellipse. L’angle de contact est obtenu par mesure de la pente de la tangente à l’enveloppe de la goutte au point d’intersection avec la droite parallèle au plan de la couche d’argile (voir figure 17).

[00248] Chaque liquide est déposé à 2 endroits différents de la couche d’argile, et l’angle de contact de chaque goutte est mesuré 3 fois. L’erreur absolue sur chaque mesure d’angle peut être estimée à +/- 2 degrés.

[00249] L’angle de contact mesuré est de 37 à 39 °.

Ainsi, les particules d’argiles obtenues selon le procédé de l’invention conduiront à l’obtention d’émulsions stables après les étapes (4) et (5).

EXEMPLES

Exemple 1 : Protocole d’évaluation de la capacité antioxydante de molécules antioxydantes

31 [00250] La figure 18 présente une évaluation de la capacité antioxydante de molécules hydrophiles et hydrophobes.

[00251] Le pouvoir antioxydant des composés est évalué par la méthode DPPH. Le 2,2- Diphényil-picrylhydrazyl (DPPH) est un radical stable dont l’absorbance diminue à une longueur d'onde caractéristique lorsqu’il est réduit par un antioxydant.

[00252] Tous les échantillons contiennent 200 mΐ.

[00253] L’échantillon de 2,2-diphénilpicrylhydrazyl (DPPH) est solubilisé dans l’éthanol à une concentration de 23 qg/ml

[00254] Les échantillons des molécules antioxydantes sont solubilisés dans l’éthanol à une concentration de 80 qg/ml.

[00255] Une fois le DPPH ajouté sur les échantillons, une mesure d’absorbance est réalisée à 15, 30, 45, 90 et 120 minutes au spectrophotomètre microplaque à 515 nm, correspondant au maximum d’absorbance de la forme radical de la DPPH.

[00256] Le calcul du pourcentage d’inhibition pour chaque molécule est la différence d’absorbance du DPPH et la molécule antioxydante par rapport au DPPH. Une moyenne des pourcentages d’inhibition a été réalisée pour avoir une valeur moyenne en fonction du temps. Les résultats d’inhibition de la DPPH sont présentés à la Figure 18. Un pourcentage d’inhibition élevé représente un pourcentage plus élevé de DPPH réduit et donc une capacité antioxydant plus forte

[00257] Les antioxydants hydrosolubles testés sont des extraits de grenade qui comprend des punicalagines et de l’acide ellagique, des extraits de raison qui comporte du resvératrol et la vitamine C. Les antioxydants liposo lubies testés sont la vitamine E, l’huile essentielle de framboise, du curcuma et de la cannelle.

[00258] Comme démontré à la Figure 18, les molécules hydrophiles testées sont très efficaces en tant qu’antioxydant. La molécule la plus efficace est la grenade (punicalagines et acide ellagique), suivi par la vitamine C, la vitamine E et l’extrait de raisin (resvératrol). La vitamine E au pouvoir antioxydant élevé est largement utilisée pour la protection des composés lipidiques sensibles à l’oxydation. C’est pourquoi on la retrouve dans les huiles polyinsaturées type W9, W6, W3 d’origine végétale ou animale.

[00259] La capacité antioxydante des molécules hydrophiles est supérieure ou comparable aux antioxydants classiques hydrophobes tel la vitamine E.

32 [00260] Ces molécules hydrophiles présentent l’avantage d’être aussi efficace que la vitamine E, tout en étant non nocifs, car le corps élimine facilement les excès de ces molécules dans les urines.

Exemple 2 : Préparation d’une dispersion de phyllosilicatcs, notamment de bcntonitc, dans de l’huile de tournesol

[00261] On prépare des dispersions de particules de bentonite exfoliée avec de la lécithine et de l’eau, selon les principes décrit précédemment, dans de l’huile de tournesol à des concentrations de bentonite de 0,5 à 15 % en poids relativement au poids de la phase lipidique ou huileuse comme précédemment indiqué. La teneur en lécithine est de 64 % en poids et la teneur en eau de 120 % en poids relativement au poids de bentonite de la composition. La taille des particules minérales obtenues est mesurée comme précédemment indiqué par diffusion dynamique de la lumière selon la méthode 1.

[00262] La figure 9 présente le résultat de mesures de taille de particules de bentonite dispersées dans la phase lipidique pour deux concentrations massiques de bentonite : 1 % et 10 %. A une concentration de 1 %, la distribution de tailles est monodisperse et présente un maximum vers 1 mhi. A une concentration de 10 %, on constate un premier pic de particules vers 40 nm et un second vers 900 nm.

[00263] Ainsi, l’augmentation de concentration pour une énergie de cisaillement donnée entraîne une diminution de taille des particules qui traduit une amélioration de la dispersion.

[00264] La figure 10 présente l’évolution de la distribution de taille de particules d’argile dispersées dans une phase lipidique avec et sans un traitement additionnel dispersif aux ultrasons. La teneur en argiles dans la phase lipidique est de 1 % en poids relativement au poids de la phase lipidique.

[00265] Le traitement additionnel aux ultrasons entraîne l’apparition d’un pic de distribution de taille d’environ 150 nm. On a comme initialement un pic de distribution de taille d’environ 1 pm. Le traitement additionnel aux ultrasons doit donc améliorer la dispersion des particules d’argile dans la phase lipidique avec une diminution très sensible de taille d’une partie notable des particules.

Exemple 3 : Préparation d’une émulsion directe

[00266] Des émulsions directes ont été préparées en utilisant un rapport phase huileuse/phase aqueuse de 40/60. L’émulsification a été réalisée par apport d’énergie de cisaillement appliquée

33 en batch, à température ambiante, avec un dispositif rotor/stator avec un entrefer de 150 micromètres avec un mobile de 30 mm, à 4 500 rpm pendant 4 min.

[00267] Le diamètre moyen des gouttes lipidiques de la phase dispersée des émulsions directes a été mesuré pour toutes les concentrations en argile avec un granulomètre comme décrit dans la méthode 2. La figure 11 (courbe en trait plein) présente les résultats obtenus.

[00268] A faible concentration, la quantité de bentonite est trop faible pour stabiliser les petites gouttes, de sorte qu'elles fusionnent en créant de grosses gouttes, réduisant ainsi la surface totale d'interface du système à stabiliser. Ce processus de coalescence limité est typique des émulsions Pickering et il est caractérisé par une forte augmentation du diamètre des gouttelettes à des faibles concentrations.

[00269] À plus forte concentration, le diamètre de gouttes cesse de diminuer et se stabilise autour de 20 mhi. Dans ce domaine, le diamètre des gouttes est stable alors que la quantité de bentonite augmente. Cela peut être attribué à la capacité des feuilles à s'orienter de manière coopérative. Les feuilles de bentonite s'alignent en induisant une densification de la couche d’argile à l’interface des gouttes sans variation de diamètre.

[00270] Les propriétés de stabilisation interfaciale des argiles ont été évaluées par un test de stabilité consistant en une centrifugation à 10 000 rpm pendant 5 min (Figure 11, courbe en pointillé). Ce test a accéléré le processus de crémage naturel en raison de différentes densités (la densité de l’huile est inférieure à celle de l’eau) et conduit à une émulsion concentrée dans des conditions de contrainte serrés. Ainsi, les gouttes sont en contact, forçant la coalescence lorsque l'interface est instable ou lorsque la couverture de surface est insuffisante. Les émulsions avec la plus faible concentration en argile sont instables, cependant cette instabilité résulte d’un manque de particules à l’interface plutôt que d’une adsorption inefficace. Le reste des émulsions sont stables au test.

[00271] En plus, la taille des gouttes a été mesurée afin de vérifier leur résistance mécanique. Aucune variation de la taille et de la distribution de taille n’est observée après centrifugation. Ainsi, les émulsions présentent une excellente résistance mécanique à la déformation et à la coalescence. La courbe en pointillé de la figure 11 est pratiquement identique à la courbe pleine et ainsi le diamètre des gouttes est le même avant et après le test de centrifugation à 10 000 rpm.

La figure 12 illustre la relation entre la taille des particules de bentonite dispersées dans de l’huile et la taille des gouttes d’huile de la phase dispersée. Pour une taille des particules de

34 bentonite de 473 nanomètres, appréciée par le paramètre D50 en volume, la taille des gouttes d’huile est D50 = 40 pm. Le rapport des tailles est de 85. Pour une taille des particules de 164 nanomètres, la taille des gouttes est de 20 pm. Le rapport des tailles est de 122. Cela confirme que plus la taille des particules est fine, plus la taille des gouttes de la phase dispersée est petite. On observe un rapport entre 80 et 130. Cette figure présente aussi des clichés de microscopie électronique des émulsions obtenues.

Exemple 4 : Essais de résistance à l’oxydation des compositions selon l’invention

[00272] Plusieurs essais ont été réalisés pour montrer l’intérêt de la composition précédente pour renforcer la résistance à l’oxydation des compositions lipidiques.

Exemple 4a : Protocole d’exfoliation d’argile dans l’huile

[00273] Une composition d’argile exfoliée a été réalisée selon le protocole suivant.

[00274] Dans un premier temps, on mélange à la spatule la vitamine C dans l’eau distillée jusqu’à complète solubilisation.

[00275] Ensuite on ajoute la lécithine, on agite vigoureusement jusqu’à obtenir un mélange homogène (la lécithine forme des vésicules avec l’environnement aqueux).

[00276] Puis, on ajoute l’argile et on mixe 2 x 15 secondes dans un disperseur à lames à 3 500 rpm. L’eau et la vitamine C viennent se placer entre les feuillets d’argile et la gonfler. La lécithine, quant à elle, va se placer à la surface des feuillets, ce qui va permettre d’une part de rendre « hydrophobe » les argiles et donc aider leur dispersion dans l’huile, et, d’autre part de permettre par intercalation de la lécithine entre les feuillets d’argile de faciliter l’exfoliation, c’est-à-dire la dispersion des argiles dans l’huile.

[00277] On laisse 15 minutes de repos (afin d’optimiser la phase de gonflement) puis on mixe à nouveau 15 secondes.

[00278] Enfin, on ajoute de l’huile de tournesol, puis on mixe 2 x 30 secondes au mixer à lames (à 3 500 rpm) pour initier l’exfoliation des argiles dans l’huile. Puis on ajoute de l’huile de foie de morue et de la vitamine E et on mixe 2 x 30 secondes à nouveau.

[00279] Ce système pré-exfolié est ensuite passé au rotor/stator avec un entrefer de 150 micromètres et un mobile de 30 mm à 4 000 rpm pendant 3 min afin de maximiser l’exfoliation des argiles dans l’huile. On obtient les compositions 4 et 5.

35 [00280] Dans les essais décrits ci-dessous, les compositions de référence 1 , 2 et 3 sans argile et sans lécithine ont été réalisées selon le même protocole.

Exemple 4b : Protocole de préparation d’une composition sous forme d’émulsion huile dans l’eau

[00281] Une émulsion a été réalisée.

[00282] Dans un premier temps, l’argile est exfoliée suivant le protocole décrit à l’exemple 4a.

[00283] On prépare ensuite la phase aqueuse de l’émulsion en diluant du sel dans l’eau pure.

[00284] On ajoute l’exfoliation d’argile préparée préalablement sur la phase aqueuse.

[00285] Ce mélange est ensuite passé au rotor/stator avec un entrefer de 150 mhi et un mobile de 30 mm à 5 000 rpm pendant 5 min.

[00286] On obtient la composition 6.

Exemple 4c : Essais d’évaluation de la stabilité à l’oxydation de compositions lipidiques

[00287] Le tableau 1 présente les formulations de trois compositions de références huileuses. [00288] Tableau 1

[00289] Le tableau 2 présente les formulations de trois compositions comprenant de l’argile. Toutes les formulations sont en pourcentage massique relativement à la masse totale de l’échantillon. Les compositions 4, 5 et 6 sont structurées, c’est-à-dire que les argiles ont été gonflées par de l’eau dans laquelle étaient dissoutes les molécules actives puis exfoliées. La composition 6 est de plus une émulsion directe huile dans l’eau 40/60 et les composants indiqués pour cet échantillon correspondent à la phase lipidique dispersée.

[00290] Tableau 2

36 [00291] Les échantillons ont été incubés dans les conditions atmosphériques ambiantes, en restant à l’abri de la lumière, mais à une température de 37 °C par souci d’accélération des cinétiques d’oxydation. Des prélèvements ont été réalisés régulièrement pendant 7 semaines.

[00292] Les indices peroxydes ont été dosés directement après les prélèvements par iodométrie selon la norme NF EN ISO 27107 et NF EN ISO 3960.

[00293] La figure 13 présente l’évolution des cinétiques d’oxydation (mesure des indices de peroxydes) pour les compositions 1 à 5. En abscisse on a les jours de prélèvement des échantillons et en ordonnée l’indice de peroxyde mesuré en meq02/kg de phase lipidique. Pour faciliter la lecture, les cinétiques des trois compositions de référence sont présentées sous forme de courbe et celles des deux compositions 4 et 5 sous forme d’histogrammes.

[00294] A la figure 13 on voit qu’après un temps de latence de quelques jours, l’oxydation des trois compositions de référence démarre au 7 ^ieme jour puis augmente de plus en plus rapidement. Les trois références présentent des oxydations similaires, avec une valeur plus élevée pour la référence comprenant uniquement de la vitamine E.

[00295] En revanche, les oxydations des deux échantillons comprenant une structure supramoléculaire sont très nettement inférieures.

[00296] On peut en conclure que la présence de particules de feuillets d’argile dispersés et exfoliés dans la composition permet de limiter la diffusion des molécules réactives d’oxygène par un effet barrière.

[00297] Entre les compositions 4 et 5, on note aussi une différence très marquée tout particulièrement pendant les trente premiers jours de l’essai. La présence de l’antioxydant hydrophile vitamine C, dispersée par adsorption sur les particules de la structure supramoléculaire, procure un temps de latence d’une trentaine de jours avant le développement d’une oxydation notable de la composition.

[00298] La valeur d’indice de peroxyde de 15 est usuellement utilisée comme borne à ne pas dépasser pour les produits d’alimentation humaine.

[00299] Cet indice est dépassé pour les trois compositions de référence et pour la composition 4 ne comprenant que de la vitamine E après environ une semaine. En revanche cet indice n’est atteint pour la composition 5 selon l’invention comprenant la structure moléculaire et la vitamine C qu’après 32 jours. Ce résultat illustre le très grand intérêt de la structure

37 supramoléculaire pour servir de véhicule à la vitamine C pour protéger de l’oxydation les compositions lipidiques.

Exemple 6 : Evaluation de la stabilité à l’oxydation de compositions lipidiques à haute température

[00300] Les compositions 1, 5 et l’émulsion 6 obtenues selon les exemples 4b et 4c ont été chauffées 80 s à 120 °C puis refroidies lentement jusqu’à 40 °C en 20 min. Les compositions ont été analysées avant et après traitement thermique.

[00301] Les indices peroxydes ont été dosés directement après les prélèvements par iodométrie selon la norme NE EN ISO 27107 et NF EN ISO 3960.

[00302] Dans cette expérience sont également dosés les composés secondaires d’oxydation, malondialdehyde (MDA), afin de confirmer les résultats observés d’indice peroxydes et conclure que les lipides sont bien préservés de l’oxydation. En effet, ces composés secondaires MDA résultent de la dégradation des peroxydes. Une mesure d’indice peroxyde faible pourrait ainsi résulter de la formation de ce produit secondaire et non de la préservation des lipides à l’oxydation.

[00303] Les résultats des deux séries de dosages sont présentés à la figure 19.

[00304] La composition 6 sous forme d’émulsion selon l’invention réduit considérablement l'indice de peroxyde par rapport à l’huile seule (composition 1). La composition 5 selon l’invention comprenant l’argile exfoliée permet également de réduire efficacement l’oxydation des lipides à haute température. Ces structurations protègent efficacement de l'oxydation par l'oxygène (processus sans chaleur) et de l'exposition thermique (processus avec chaleur).

[00305] Les valeurs d’indices MDA confirment que les peroxydes ne se sont pas dégradés en composés d’oxydation secondaire (MDA) pour la composition 6 confirmant que l’émulsion préserve nettement mieux les lipides de l’oxydation. Pour cette composition 6, les valeurs d’indices MDA sont en-dessous de la limite de détection.

[00306] Cet assemblage complexe combine la performance des antioxydants solubles dans l’eau physisorbée dans les phyllosilicates, avec la surface développée par l’argile qui sera dispersée dans l’huile par l’intermédiaire d’un agent de surface comme la lécithine ou l’arginine

Ce système original d’assemblage offre une protection des lipides jamais démontrée à ce jour, en particulier lors de traitements thermiques agressifs connus pour dégrader rapidement les insaturations des chaînes alkyles par oxydation ou réaction radicalaire.

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