Emulsions stabilised by whey protein microgel particles: Towards food-grade Pickering emulsions

We have investigated a new class of food-grade particles, whey protein microgels, as stabilisers of triglyceride-water emulsions. The sub-micron particles stabilized oil-in-water emulsions at all pH with and without salt. All emulsions creamed but exhibited exceptional resistance to coalescence. Clear correlations exist between the properties of the microgels in aqueous dispersion and the resulting emulsion characteristics. For conditions in which the particles were uncharged, fluid emulsions with relatively large drops were stabilised, whereas emulsions stabilized by charged particles contained smaller flocculated drops. A combination of optical microscopy of the drops and spectrophotometry of the resolved aqueous phase allowed us to estimate the interfacial adsorption densities of the particles using the phenomenon of limited coalescence. We deduce two classes of particle arrangement. Complete adsorption of the particles was obtained when they were neutral or when their charges were screened by salt resulting in at least one particle monolayer at the interface. By contrast, only around 50% of the particles adsorbed when they were charged with emulsion drops being covered by less than half a monolayer. These findings were supported by direct visualization of drop interfaces using cryo-scanning electron microscopy. Uncharged particles were highly aggregated and formed a continuous 2-D network at the interface. Otherwise particles organized as individual aggregates separated by particle-free regions. In this case, we suggest that some particles spread at the interface leading to the formation of a continuous protein membrane. Charged particles displayed the ability to bridge opposing interfaces of neighbouring drops to form dense particle disks protecting drops against coalescence; this is the main reason for the flocculation and stability of emulsions containing sparsely covered drops. © 2014 the Partner Organisations

A novel three-dimensional macrocellular carbonaceous biofuel cell

Here we report the first membrane-free biofuel cell obtained using three-dimensional carbonaceous foam electrodes. We first developed a new synthetic pathway to produce a new carbonaceous foam electrode material bearing porosity both on the meso and macroporous scales. We proved that by increasing the porosity of our three-dimensional foams we could increase the current density of our modified electrodes. Then, by choosing the right combination of enzyme and mediator, and the right loading of active components, we achieved high current densities for an anodic system. Finally, we combined the improved cathode and anode to build a new membrane-free hybrid enzymatic biofuel cell consisting of a mediated anode and a mediator-free cathode

Emulsions stabilisées par des particules colloïdales stimulables : propriétés fondamentales et matériaux

Des émulsions particulièrement stables peuvent être formulées à l'aide de particules colloïdales (émulsions dites de Pickering). L'objectif de cette étude est d'accéder à la compréhension des mécanismes de stabilisation des interfaces, ainsi que du lien entre propriétés interfaciales et propriétés macroscopiques des émulsions. Dans ce cadre, la stratégie adoptée repose sur l'utilisation de particules colloïdales dont les caractéristiques peuvent être variées continûment à la fois en amont par la chimie de synthèse (variation de la mouillabilité, de la déformabilité) et in situ par un stimulus (pH, sel, température...). De plus, les émulsions stabilisées par de telles particules deviennent, elles aussi, sensibles aux stimuli et la déstabilisation des émulsions peut être déclenchée à la demande. Les mécanismes d'adsorption, les interactions entre particules aux interfaces et les propriétés résultantes des émulsions sont étudiés. L'établissement de concepts généraux régissant la stabilisation/déstabilisation des émulsions permet d'en contrôler, via la formulation ou le procédé (température, cisaillement), les propriétés d'usage. Enfin les émulsions stabilisées par des particules colloïdales peuvent être utilisées en tant que précurseurs dans la formulation de matériaux plus complexes : ceci est illustré par l'élaboration de capsules à libération thermostimulée.Highly stable emulsions can be formulated using colloidal particles as stabilizers (so-called Pickering emulsions). This study aims at understanding the interfacial stabilization mechanisms as well as the links between the interfacial properties and the macroscopic properties of emulsions. In this context, our strategy consists in using colloidal particles for which characteristics can be continuously tuned either during the synthesis (variation of the particles' wettability or deformability) or in situ by using a stimulus (pH, salt, temperature...). Emulsions stabilized by such particles are stimuli responsive and their destabilization can be triggered on demand. We study and report the mechanisms of particle adsorption, the interactions between particles anchored at interfaces and the resulting properties of emulsions. Such study allows us to draw general concepts governing the emulsions stabilization/destabilization and to control their end-use properties via formulation or emulsification process (temperature, shear). Colloidal particle stabilized-emulsions can be used as templates to synthesize more complex materials as illustrated by the elaboration of capsules allowing a thermally controlled delivery of their content

Emulsions stabilized by stimuli responsive colloidal particles : fundamental properties and materials

Des émulsions particulièrement stables peuvent être formulées à l’aide de particules colloïdales (émulsions dites de Pickering). L’objectif de cette étude est d’accéder à la compréhension des mécanismes de stabilisation des interfaces, ainsi que du lien entre propriétés interfaciales et propriétés macroscopiques des émulsions. Dans ce cadre, la stratégie adoptée repose sur l’utilisation de particules colloïdales dont les caractéristiques peuvent être variées continûment à la fois en amont par la chimie de synthèse (variation de la mouillabilité, de la déformabilité) et in situ par un stimulus (pH, sel, température...). De plus,les émulsions stabilisées par de telles particules deviennent, elles aussi, sensibles aux stimuli et la déstabilisation des émulsions peut être déclenchée à la demande. Les mécanismes d’adsorption, les interactions entre particules aux interfaces et les propriétés résultantes des émulsions sont étudiés. L’établissement de concepts généraux régissant la stabilisation/déstabilisation des émulsions permet d’en contrôler, via la formulation ou le procédé (température, cisaillement), les propriétés d’usage. Enfin les émulsions stabilisées par des particules colloïdales peuvent être utilisées en tant que précurseurs dans la formulation de matériaux plus complexes : ceci est illustré par l’élaboration de capsules à libération thermostimuléeHighly stable emulsions can be formulated using colloidal particles as stabilizers (so-calledPickering emulsions). This study aims at understanding the interfacial stabilizationmechanisms as well as the links between the interfacial properties and the macroscopicproperties of emulsions. In this context, our strategy consists in using colloidal particles forwhich characteristics can be continuously tuned either during the synthesis (variation of theparticles’ wettability or deformability) or in situ by using a stimulus (pH, salt, temperature…).Emulsions stabilized by such particles are stimuli responsive and their destabilization can betriggered on demand. We study and report the mechanisms of particle adsorption, theinteractions between particles anchored at interfaces and the resulting properties of emulsions.Such study allows us to draw general concepts governing the emulsionsstabilization/destabilization and to control their end-use properties via formulation oremulsification process (temperature, shear). Colloidal particle stabilized-emulsions can beused as templates to synthesize more complex materials as illustrated by the elaboration ofcapsules allowing a thermally controlled delivery of their content

Emulsions stabilized by stimuli responsive colloidal particles : fundamental properties and materials

Des émulsions particulièrement stables peuvent être formulées à l’aide de particules colloïdales (émulsions dites de Pickering). L’objectif de cette étude est d’accéder à la compréhension des mécanismes de stabilisation des interfaces, ainsi que du lien entre propriétés interfaciales et propriétés macroscopiques des émulsions. Dans ce cadre, la stratégie adoptée repose sur l’utilisation de particules colloïdales dont les caractéristiques peuvent être variées continûment à la fois en amont par la chimie de synthèse (variation de la mouillabilité, de la déformabilité) et in situ par un stimulus (pH, sel, température...). De plus,les émulsions stabilisées par de telles particules deviennent, elles aussi, sensibles aux stimuli et la déstabilisation des émulsions peut être déclenchée à la demande. Les mécanismes d’adsorption, les interactions entre particules aux interfaces et les propriétés résultantes des émulsions sont étudiés. L’établissement de concepts généraux régissant la stabilisation/déstabilisation des émulsions permet d’en contrôler, via la formulation ou le procédé (température, cisaillement), les propriétés d’usage. Enfin les émulsions stabilisées par des particules colloïdales peuvent être utilisées en tant que précurseurs dans la formulation de matériaux plus complexes : ceci est illustré par l’élaboration de capsules à libération thermostimuléeHighly stable emulsions can be formulated using colloidal particles as stabilizers (so-calledPickering emulsions). This study aims at understanding the interfacial stabilizationmechanisms as well as the links between the interfacial properties and the macroscopicproperties of emulsions. In this context, our strategy consists in using colloidal particles forwhich characteristics can be continuously tuned either during the synthesis (variation of theparticles’ wettability or deformability) or in situ by using a stimulus (pH, salt, temperature…).Emulsions stabilized by such particles are stimuli responsive and their destabilization can betriggered on demand. We study and report the mechanisms of particle adsorption, theinteractions between particles anchored at interfaces and the resulting properties of emulsions.Such study allows us to draw general concepts governing the emulsionsstabilization/destabilization and to control their end-use properties via formulation oremulsification process (temperature, shear). Colloidal particle stabilized-emulsions can beused as templates to synthesize more complex materials as illustrated by the elaboration ofcapsules allowing a thermally controlled delivery of their content

Emulsions stabilisées par des particules colloïdales stimulables : propriétés fondamentales et matériaux

Highly stable emulsions can be formulated using colloidal particles as stabilizers (so-called Pickering emulsions). This study aims at understanding the interfacial stabilization mechanisms as well as the links between the interfacial properties and the macroscopic properties of emulsions. In this context, our strategy consists in using colloidal particles for which characteristics can be continuously tuned either during the synthesis (variation of the particles' wettability or deformability) or in situ by using a stimulus (pH, salt, temperature...). Emulsions stabilized by such particles are stimuli responsive and their destabilization can be triggered on demand. We study and report the mechanisms of particle adsorption, the interactions between particles anchored at interfaces and the resulting properties of emulsions. Such study allows us to draw general concepts governing the emulsions stabilization/destabilization and to control their end-use properties via formulation or emulsification process (temperature, shear). Colloidal particle stabilized-emulsions can be used as templates to synthesize more complex materials as illustrated by the elaboration of capsules allowing a thermally controlled delivery of their content.Des émulsions particulièrement stables peuvent être formulées à l'aide de particules colloïdales (émulsions dites de Pickering). L'objectif de cette étude est d'accéder à la compréhension des mécanismes de stabilisation des interfaces, ainsi que du lien entre propriétés interfaciales et propriétés macroscopiques des émulsions. Dans ce cadre, la stratégie adoptée repose sur l'utilisation de particules colloïdales dont les caractéristiques peuvent être variées continûment à la fois en amont par la chimie de synthèse (variation de la mouillabilité, de la déformabilité) et in situ par un stimulus (pH, sel, température...). De plus, les émulsions stabilisées par de telles particules deviennent, elles aussi, sensibles aux stimuli et la déstabilisation des émulsions peut être déclenchée à la demande. Les mécanismes d'adsorption, les interactions entre particules aux interfaces et les propriétés résultantes des émulsions sont étudiés. L'établissement de concepts généraux régissant la stabilisation/déstabilisation des émulsions permet d'en contrôler, via la formulation ou le procédé (température, cisaillement), les propriétés d'usage. Enfin les émulsions stabilisées par des particules colloïdales peuvent être utilisées en tant que précurseurs dans la formulation de matériaux plus complexes : ceci est illustré par l'élaboration de capsules à libération thermostimulée

Microcapsules de type coeur-écorce à libération stimulée thermiquement

Ces microcapsules sont constituées d'un coeur de cire, c'est-à-dire d'huile cristallisée, entouré d'une écorce de silice obtenue par la minéralisation de l'interface eau-huile. En chauffant, l'huile devient liquide et ce changement d'état est accompagné d'une expansion volumique qui provoque la rupture de l'écorce rigide et cassante, permettant la libération de l'huile. Ces capsules, dont la rupture est déclenchée par un stimulus extérieur font partie de la classe des matériaux dits « intelligents ». La température de rupture de la coque, et en conséquence, de libération du contenu, est déterminée par la température de fusion de l'huile ; la taille des capsules est quant à elle, fixée par la formulation d'émulsions dites de Pickering, c'est-à-dire stabilisées par des particules colloïdales

Colloidal particles as liquid dispersion stabilizer: Pickering emulsions and materials thereof

Solid stabilized emulsions, also referred to as Pickering emulsions, are very diverse owing to the large variety of available colloidal particles from naturally occurring to synthesized ones, from hard to very deformable ones and from spheres to more complex shaped particles. Here we illustrate this variety and, despite this huge diversity, we aim at highlighting the common features. We discuss next the remaining open questions that, in our point of view, should sustain special efforts in the future and we illustrate elaboration of original materials based on Pickering emulsions