SUIVI DE CROISSANCE DE PSEUDOMONAS FLUORESCENS DANS L’EMULSION DE REFERENCE PAR LA METHODE DE DENOMBREMENT

Stérilisation par autoclave de l’émulsion de référence

L’émulsion de référence (15% d’huile, 6% d’émulsifiants et 0,3 % de gélifiant) est soumise à une stérilisation de 20 minutes par autoclave. La référence a été stérilisée le lendemain de sa formulation. Des clichés de microscopie optique ont été réalisés après retour à température ambiante de l’échantillon autoclavé. En parallèle, l’échantillon non autoclavé a été conservé à 25°C à l’obscurité avant d’être observé en microscopie optique.
Figure IV.1-1. Images de microscopie otique (objectif 63) de l’émulsion de référence non autoclavée (à gauche) et autoclavée (à droite).
La comparaison des clichés de microscopie optique, des émulsions stérilisées et non stérilisées, montre une réduction de la taille des gouttelettes d’huile qui deviennent plus monodisperses (Figure IV.1-1. Images de microscopie otique (objectif  63) de l’émulsion de référence non autoclavée (à gauche) et autoclavée (à droite). Cela laisse supposer un effet plutôt positif de la stérilisation par autoclave car l’émulsion a résisté à cette étape et n’a pas déphasé. De plus, les gouttelettes d’huile sont mieux séparées. En effet, l’émulsion contenant une quantité suffisante d’émulsifiants pour la stabiliser, l’association fortes température et pression aboutit à la formation d’une émulsion stable aussi bien macroscopiquement que microscopiquement.
Pour mieux évaluer l’impact de la pression sur l’émulsion de référence, une expérience de mise sous pression a été réalisée sur une série de cinq échantillons d’une même formulation. L’émulsion a été placée pendant 20 minutes à température ambiante dans un réacteur et soumise à des pressions constantes de 2, 4 et 6 bars et comparée à un échantillon à pression ambiante. La Figure IV.1-2 montre les résultats obtenus en microscopie optique. La comparaison des clichés obtenus pour différentes mises sous pression montre peu de différences. Globalement la taille des gouttelettes d’huile varie peu et une légère floculation de ces dernières est encore visible. Ces observations laissent supposer que la pression seule, dans la gamme appliquée, n’est pas suffisante pour modifier la structure de l’émulsion de référence contrairement à ce qu’il se passe dans l’autoclave.
Figure IV.1-2. Images de microscopie optique (objectif 63) de l’émulsion de référence après 20 minutes à 1, 2, 4 et 6 bar et à température ambiante.
Les paramètres microrhéologiques de l’émulsion de référence avec et sans passage par l’autoclave ont été mesurés. Les résultats montrent que les modules élastique et visqueux évoluent très légèrement en moyenne après stérilisation. De même, les paramètres microrhéologiques des essais sous pression ont été évalués. Les valeurs ont été répertoriées dans le Tableau IV.1-1. Ces résultats montrent qu’à température ambiante, les paramètres viscoélastiques ne varient pas de manière significative avec la pression.
Ces résultats mettent en évidence la nécessité d’associer la pression et la température pour obtenir un effet sur la structure de l’émulsion de référence – émulsion simple H/E -, notamment la diminution et l’homogénéisation de la taille des gouttes d’huile. La stérilisation par autoclave modifie la répartition de ces gouttelettes d’huile dans la phase aqueuse et peu les paramètres microrhéologiques de l’émulsion. Cependant, pour détecter et suivre le développement de bactéries au sein d’une émulsion, l’essentiel est de s’assurer de la stabilité de l’émulsion et de connaitre ses propriétés mécaniques juste avant la contamination bactérienne pour pouvoir en détecter les modifications éventuelles au cours du temps.
Par ailleurs ces observations permettent d’envisager l’autoclave comme une étape à part entière du processus de développement d’une émulsion dans l’objectif de formuler sans conservateurs. Ainsi, cette étape de stérilisation pourrait être utilisée comme une méthode permettant l’homogénéisation et la réduction de la taille des gouttelettes de manière similaire aux méthodes d’homogénéisation à haute pression (mais pour des pressions bien inférieures). Il serait aussi intéressant d’introduire l’usage de l’autoclave dans les procédés de formulation comme méthode comparable à la centrifugation permettant de discriminer les émulsions stables des autres. Ces orientations mériteraient toutefois une analyse plus approfondie, l’autoclavage reste tout de même très brutale et ne peut pas être appliquée à tous les systèmes eau-huile.
Enfin, il serait évidemment intéressant de poursuivre cette analyse des impacts de la stérilisation sur des émulsions et de pouvoir comparer une émulsion autoclavée à une émulsion non stérilisée sur la durée ; sans doute que leurs vieillissements respectifs (l’homogénéisation produite par le passage à l’autoclave) sont différents.

Influence de l’autoclavage sur la stabilité de formules cosmétiques

Pour montrer l’influence de la structure d’une émulsion sur la croissance de bactéries, on a cherché à développer des émulsions ayant des structures très différentes, tout en étant résistante à l’autoclave. Pour ce faire différents points de la composition de l’émulsion de référence ont été modifiés : les concentrations des composants (huiles, gélifiants ou émulsifiants) et les types de matières premières (gélifiants de différentes natures).

Modification du taux de gélifiant

Pour ajouter une contrainte stérique supplémentaire au sein de l’émulsion et ainsi espérer ralentir le développement de micro-organismes dans les émulsions, le réseau de polymères a été densifié en réalisant deux formulations avec des pourcentages en gélifiant plus élevés (CETD, à 0,5 et 1% ; pour l’émulsion de référence ce pourcentage est fixé à 0,3%). Les proportions des autres constituants restent inchangées et identiques à celles de l’émulsion de référence. La quantité d’eau est alors ajustée.
L’observation organoleptique de ces deux émulsions révèle une augmentation de la viscosité avec le pourcentage de gélifiant. Après autoclave, il n’y a pas de démixtion apparente et le réseau de polymère semble avoir repris sa structure initiale après refroidissement (les émulsions s’épaississent de nouveau). L’observation microscopique en revanche montre une diminution de la taille des gouttelettes et de la floculation après autoclave, comparable à ce qui est observé pour l’émulsion de référence (Figure IV.1-3). Le rapport eau/huile restant quasiment identique à celui de l’émulsion de référence, la présence du gélifiant en quantité croissante, ne semble pas avoir d’effet sur la réduction de la taille des gouttelettes.