Thèse (M.Sc.) -- Université Laval, 1997. / Bibliogr.: f. 118-137. Publié aussi en version électronique.

Les fibres et les protéines sont deux types de nutriments très recherchés par les consommateurs soucieux de leur santé mais qui engendrent des problèmes de texture et d’instabilité dans les produits alimentaires dans lesquels ils sont incorporés. En système mixte, ces deux macromolécules peuvent former des complexes par interactions électrostatiques associatives sous certaines conditions bien connues mais éloignées des matrices alimentaires et de la réalité industrielle. À ce jour, il y a très peu de travaux visant l’application des complexes protéine-polysaccharide dans des produits alimentaires. Dans cette thèse, les interactions entre des protéines de lactosérum et de la purée de bleuets, plus précisément la pectine, ont été étudiées dans le but de former des complexes protéine-pectine qui améliorent les propriétés fonctionnelles d’aliments et de boissons modèles enrichis en fibres et en protéines. Tout d’abord, des purées de plusieurs cultivars de bleuets ont été caractérisées, notamment en termes de teneurs en fibres et en pectine. Deux cultivars ont été retenus pour la suite des travaux, à savoir Patriot pour sa plus large production au Québec et Polaris pour sa richesse en fibres. Il a été montré que le degré de méthylation (DM) de leur pectine peut être diminué (< 50%) par l’application d’un blanchiment à basse température (LTB) sur la purée. Un plus bas DM correspond à une plus haute densité de charges globale, ce qui peut améliorer l’affinité de la pectine avec les protéines. Puis, un isolat de protéines de lactosérum a été ajouté dans des purées non chauffées et chauffées (LTB + pasteurisation). Cette fois-ci le blanchiment n’a pas réduit le DM et le chauffage a entrainé la solubilisation de la pectine hautement méthylée (DM > 70%). Quel que soit le cultivar, des complexes protéine-pectine insolubles ont été formés au pH acide du bleuet (pH 3,5) dans la purée non chauffée et ont contribué à augmenter la viscosité des mixtures résultantes. Dans la purée chauffée, le haut DM de la pectine et la plus grande quantité de pectine soluble ont probablement diminué l’affinité de cette dernière avec les protéines et ont pu accroitre la stabilité des complexes. Les mixtures non chauffées qui contenaient des complexes ont été utilisées pour formuler des smoothies et des barres de collation riches en fibres et en protéines. La pasteurisation finale des smoothies a renforcé la complexation et réduit leur taille de particules, ce qui a participé à diminuer leur viscosité, en comparaison avec des smoothies sans protéines de lactosérum. Pour les barres, les complexes ont augmenté leur dureté initiale notamment en raison d’une solubilisation plus lente au sein de la matrice, comparativement aux barres sans complexes. En revanche, ils ont contribué à ralentir la cinétique de durcissement au cours du temps expliquée par une meilleure stabilité de l’activité de l’eau des barres et probablement par une diminution de l’agrégation des protéines. L’ensemble de ces travaux a démontré qu’une matrice composée de protéines ajoutées à de la purée de bleuets est un ingrédient fonctionnel qui peut être facilement incorporé dans des formulations pour produire des aliments et boissons riches en fibres et protéines. Ces résultats ont mis en évidence que les complexes formés entre les protéines et la pectine de la purée ont un impact important sur les propriétés texturales et rhéologiques de ces produits. Ils constituent une approche originale et un nouvel appui au développement industriel d’aliments et de boissons fonctionnels enrichis à la fois en fibres et en protéines. / Fiber and protein are two nutrients highly desired by health-conscious consumers, however they cause texture and instability problems in the food products in which they are incorporated. In mixed systems, these two macromolecules may form complexes by electrostatic associative interactions under certain well-known conditions but far from food matrices and industrial reality. To date, there has been very little work on the application of protein-polysaccharide complexes in food products. In this thesis, interactions between whey proteins and blueberry puree, more specifically pectin, were studied in order to form protein-pectin complexes improving the functional properties of foods and beverages enriched in fiber and proteins. Firstly, purees of several blueberry cultivars were characterized, in particular in terms of fiber and pectin contents. Two cultivars were selected for the further work, namely Patriot for its larger production in Quebec and Polaris for its fiber richness. It was shown that the degree of methylation (DM) of their pectin can be decreased (< 50%) by applying a low-temperature blanching (LTB) onto the puree. A lower DM corresponds to a higher overall charge density, which may improve the pectin affinity toward proteins Then, whey protein isolate was added to non-heated and heated (LTB + pasteurization) purees. This time, blanching did not reduce DM and heating resulted in the solubilization of highly methylated pectin (DM > 70%). Regardless of the cultivar, insoluble protein-pectin complexes were formed at the acidic pH of blueberry (pH 3.5) in the non-heated puree and contributed to increase the viscosity of the resulting mixtures. In the heated puree, the high DM of pectin and the higher amount of soluble pectin probably decreased the pectin affinity toward proteins and increased the stability of the complexes. The non-heated mixtures that contained complexes were used to formulate smoothies and bars rich in fiber and protein. The final pasteurization of the smoothies enhanced complexation and reduced their particle size, which helped for reducing their viscosity, compared to the smoothies without whey proteins. For bars, complexes increased their initial hardness in particular because of a slower solubilization within the matrix, compared to bars without complexes. However, they contributed to slow kinetics of hardening over time, explained by a better stability of bar water activity and probably by a decrease in protein aggregation. All of this work demonstrated that a matrix composed of proteins added to blueberry puree is a functional ingredient that may be readily incorporated into formulations to produce foods and beverages rich in fiber and protein. These results show that the complexes formed between the proteins and the pectin in a puree have a significant impact on the textural and rheological properties of these products. They provide an original approach and new support for the industrial development of functional foods and beverages enriched with both fiber and protein.

L'objectif de ce travail était d'étudier la stabilité de la gomme de guar (G), du P-glucane d'orge (Bg) et du konjac-mannan (K) seuls et en mélange avec la gomme xanthane (X) durant la pasteurisation et l'entreposage de breuvages à base de jus de fruits et de déterminer l'effet des deux mélanges les plus stables, détenant une viscosité commune à 30 s"1, sur les réponses glycémique et insulinémique de même que sur les sensations d'appétit de 20 sujets masculins sains. L'ajout de X a limité la variation de la viscosité de Bg et K, mais n'a eu aucun effet sur G. Dans un devis randomisé en chassé-croisé, l'ingestion des breuvages enrichis en G-X et en K-X n'a pas diminué significativement les réponses glycémique et insulinémique comparativement au breuvage témoin. Néanmoins, le breuvage enrichi en K-X a significativement augmenté la satiété comparativement aux deux autres breuvages. Ainsi, la nature et la concentration des fibres ont un effet possiblement plus déterminant que la viscosité sur le contrôle de la glycémie et de l'insulinémie.

Titre de l'écran-titre (visionné le 27 février 2024) / Dans cette étude, l'effet de la force de cisaillement mécanique (FCM) sur les propriétés fonctionnelles des fibres alimentaires a été évalué. Quinze fibres alimentaires (F1-F15) ont été caractérisées en termes de couleur, de densité apparente, de porosité, de solubilité, d'activité d'émulsion, de capacite d'absorption d'huile (CAH), d'échange de cations (CEC) et de capacité de gonflement (CG). Des suspensions de fibres (2% p/p) ont été soumises á la FCM (7500 rpm, 10 min) et comparées á un échantillon traité par agitation magnétique (contrôle). De plus, les propriétés fonctionnelles telles que la capacité d'absorption d'eau (CAE), la CEC, la viscosité et l'activité antioxydante DPPH ont été déterminées. Parmi les différentes fibres alimentaires, F1, F2, F3 et F4 ont montré un grand potentiel dans la CAH en raison d'une porosité plus élevée. Le traitement FCM a induit une perturbation et une défibrillation des fibres avec des modifications structurelles et technologiques. En particulier, les fibres F8, F9 et F10 ont montré une amélioration de la capacité d'absorption d'eau (CAE), de la viscosité et de la stabilité, ce qui leurs confère le statut d'indigent potentiel pour prévenir la synérèse et améliorer la texture dans les formulations alimentaires. Les changements observés ont été attribués á la rupture de la structure des fibres sous l'effet de la FCM qui pourrait augmenter la surface spécifique et la capacité d'absorption, conduisant á des produits physiquement stables. La modification structurelle des fibres a également été associée á une augmentation de la conductivité électrique (CE), qui peut pourrait être attribuée á la libération d'ions á partir des parois cellulaires des fibres. Cependant, la modification induite par la FCM différait selon le type de fibres alimentaires. Ces résultats pourraient être utiles pour sélectionner des fibres appropriées comme ingrédients naturels et sains pour la fabrication d'aliments fonctionnels innovants, répondant aux besoins et aux tendances du marché / In this study, the effect of the mechanical shear force (MSF) on the functional properties of dietary fibers wasassessed. Fifteen dietary fibers were characterized in terms of color, bulk density, porosity, emulsion activity, oilholding capacity (OHC), cation exchange (CEC), and swelling capacity (SC). Fiber suspensions (2% w/w) weresubjected to MSF (7500 rpm, 10 min) and compared with a sample treated with magnetic stirring (control). ThepH, electrical conductivity (EC), particle size, water solubility index (WSI), and stability of the suspensions weremeasured. Moreover, functional properties such as water holding capacity (WHC), CEC, viscosity, and DPPHantioxidant activity were determined. Among different dietary fibers, F1, F2, F3, and F4 exhibited a great potentialof OHC due to higher porosity. MSF induced disruption and defibrillation of fibers with structural and technologicalmodification. In particular, F8, F9, and F10 showed enhanced WHC, viscosity, and stability, which makes thempromising ingredients to prevent syneresis and improve texture in food formulations. The observed changes wereattributed to the breakage of fiber structure upon the mechanical shear force which could increase specific surfacearea and absorption capacity, leading to physically stable and homogenous products. The structural modificationof fibers was also associated with increased EC, which could be attributed to the release of ions from fiber cellwalls. The improvement of antioxidant capacity and CEC were also observed after MSF. However, MSF-inducedmodification differed depending on the type of dietary fibers. These findings could be useful to select suitablefiber as natural and healthy ingredients to manufacture innovative functional foods, meeting market needs andtrends.