Le lactosérum et le perméat de lactosérum (WP) sont les principaux sous-produits du processus de fabrication du fromage et de la caséine. Ils sont considérés comme des polluants environnementaux en raison de leur charge organique élevée caractérisée par une haute demande biologique et chimique en oxygène. Ils créent un problème majeur d'élimination pour l'industrie laitière en raison des grands volumes de leur production annuelle. Par conséquent, il y a une demande constante de développer une approche durable pour leur utilisation afin d'éviter la pollution de l'environnement. Dans ce contexte, cette étude visait à comparer la technologie d'électro-activation (EA) à un processus d'isomérisation chimique, à alcalinité équivalente de la solution, pour produire du lactulose, qui est un prébiotique reconnu et éprouvé, en utilisant du lactose pur, du lactosérum et du perméat de lactosérum, comme matières premières sources de lactose, et de valoriser les produits électro-activés en produisant des métabolites à haute valeur ajoutée en utilisant une culture de kéfir et une culture pure de Kluyveromyces marxianus comme approche intégrée pour la valorisation complète de ces résidus de l'industrie laitière. La technologie d'électro-activation a été appliquée pour isomériser le lactose en lactulose dans un réacteur d'électro-activation modulé par des membranes échangeuses d'anions et de cations. L'électro-isomérisation du lactose en lactulose a été réalisée en utilisant des solutions de lactose (5, 10, 15 et 20 % p/v), de lactosérum (7, 14 et 21 % p/v) et de perméat de lactosérum (6, 12 et 18 % p/v) sous des intensités de courant électrique de 300, 600 et 900 mA pendant 60 min avec un intervalle d'échantillonnage de 5 min. L'isomérisation chimique conventionnelle a été réalisée à une alcalinité de la solution équivalente au KOH correspondant à celle mesurée dans les substrats électro-activés (lactose, lactosérum et perméat de lactosérum) à chaque intervalle de 5 min en utilisant de la poudre de KOH comme catalyseur à température ambiante (22 ± 2 °C). Les résultats obtenus ont montré que la production de lactulose en utilisant l'approche par électro-activation dépendait de l'intensité du courant électrique, de la concentration de la solution soumise à l'électro-activation et du temps de réaction. Les rendements les plus élevés de lactulose sont de 38 % en utilisant une solution de lactose de 10 % électro-activé pendant 40 min sous 900 mA, de 32 % en utilisant une solution de 7 % de lactosérum électro-activé sous 900 mA pendant 60 min et de 37 % en utilisant une solution de 6 % de perméat de lactosérum électro-activé sous 900 mA pendant 50 min. Parallèlement, les résultats ont montré qu'avec une approche chimique conventionnelle avec du KOH comme catalyseur, les rendements de lactulose étaient de ~27 % en utilisant une solution de 10 % de lactose pendant 60 min et de 25,47 % en utilisant une solution de 6 % de perméat de lactosérum pendant 50 min. Cependant, aucune formation de lactulose n'a été observée en utilisant du lactosérum dans le procédé chimique conventionnel à une alcalinité équivalente de la solution traitée par électro-activation. Les résultats de cette étude ont révélé que la technologie d'électro-activation est plus efficace pour la production du lactulose à partir du lactose pur, du lactosérum et du perméat de lactosérum par rapport au processus d'isomérisation chimique conventionnelle. Par la suite, la faisabilité d'utiliser les substrats à base de lactose électro-activé, du lactosérum électro-activé et du perméat de lactosérum électro-activé comme sources de carbone pour produire de la biomasse riche en protéines et métabolites à valeur commerciale élevée comme des acides organiques (lactique, acétique, citrique et propionique) et des biomolécules aux propriétés aromatiques et gustatives a été étudiée en utilisant une culture microbienne mixte provenant de grains de kéfir comme ferment et une culture pure de Kluyveromyces marxianus. La fermentation a été réalisée pendant 96 h à 30 °C en utilisant les substrats électro-activés et non électro-activés du lactose, du lactosérum et du perméat de lactosérum. Les résultats obtenus ont montré que les substrats électro-activés ont permis d'atteindre une croissance de la biomasse la plus élevée en un temps de fermentation réduit comparativement aux substrats non électro-activés en utilisant la culture de kéfir comme agent de fermentation. La croissance cellulaire la plus élevée (6,04 g/L) a été obtenue dans le lactosérum électro-activé après 72 h, qui était 1,7 fois supérieure à ce qui était obtenu dans le milieu clostridien renforcé (RCM). De plus, le lactosérum électro-activé a permis de produire un maximum de 8,46, 3,97, 0,60 et 1,02 g/L d'acide lactique, acétique, citrique et propionique, respectivement. De plus, le lactosérum électro-activé a permis la production de kéfiran la plus élevée de 2,99 g/L, suivi par le lactosérum (2,67 g/L), le perméat de lactosérum électro-activé (2,31 g/L), le perméat de lactosérum (1,88 g/L), le milieu RCM (1,42 g /L), le lactose électro-activé (1,37 g/L) et le lactose (0,91 g/L). Les résultats ont également démontré que divers composés aromatiques volatils étaient produits au cours de la fermentation du lactosérum électro-activé, ce qui peut améliorer les caractéristiques organoleptiques et la qualité sensorielle des produits fermentés. Également, K. marxianus a également montré une production satisfaisante de la biomasse dans tous les substrats utilisés et que le lactosérum électro-activé a permis d'atteindre une biomasse maximale (4,23 g/L) après 96 h de fermentation, suivie du milieu standard YM (4,85 g/L). La biomasse produite avait une teneur élevée en protéines et en lipides (24,43-57,83 et 15,44-25,64 %, respectivement) dépendamment des substrats utilisés et des conditions de fermentation. Plusieurs acides organiques majeurs comme les acides lactique, acétique, citrique et propionique ont été produits pendant la fermentation sur tous les milieux, avec des différences significatives entre les substrats électro-activés et non électro-activés. De plus, K. marxianus a produit divers composés aromatiques volatils aux propriétés organoleptiques appréciées. Le milieu de culture YM a entraîné la plus faible production d'éthanol (8,42 g/L à 48 h) tandis que la plus forte production d'éthanol a été produite dans le lactosérum non électro-activé (28,13 g/L à 48 h), suivi du lactose (27,85 g/L à 48 h), du lactose électro-activé (26,77 g/L à 36 h), du perméat de lactosérum (25,99 à 72 h), du perméat de lactosérum électro-activé (24,66 g/L à 36 h) et du lactosérum électro-activé(22,06 g/L à 48 h). De plus, un maximum de 393,85 à 988,22 mg/L de 2-phényléthanol a été atteint, selon les substrats utilisés. Par conséquent, les résultats de ce projet suggèrent que la technologie d'électro-activation peut être une approche durable émergente permettant d'atteindre le double objectif de production de lactulose, un prébiotique reconnu et éprouvé, et de valorisation intégrale du lactosérum et de ses dérivés en utilisant des bioprocédés à base de culture de kéfir et de K. marxianus pour produire des métabolites à valeur commerciale élevée pour différentes applications; y compris pour l'industrie de l'alimentation humaine et animale. Ainsi, les connaissances obtenues dans ce projet pourront servir à améliorer la valorisation du lactosérum. / Whey and whey permeate (WP) are the main agro-industrial by-products from cheese or casein production process that are regarded as environmental pollutants because of their high organic load (high biochemical and chemical oxygen demand) and are creating a major disposal problem for the dairy industry. Consequently, there is a serious demand of developing a sustainable approach for their utilization to evade environmental pollution. In this context, the study was intended to compare the electro-activation (EA) technology with a chemical isomerization process at equivalent solution alkalinity to produce a prebiotic lactulose using lactose, whey, and WP as feedstocks and to valorize the electro-activated materials into valuable metabolites using a whole Kefir culture and a pure culture of Kluyveromyces marxianus as an integrated approach for complete valorization of these waste products. The EA technique was applied to isomerize lactose into lactulose in an EA react or modulated by anion and cation exchange membranes. Electro-isomerization of lactose into lactulose was performed by using lactose (5, 10, 15, and 20%, w/v), whey (7, 14, and 21%, w/v), and WP (6, 12, and 18%, w/v) solutions under current intensities of 300, 600, and 900 mA during 60 min with a sampling interval of 5 min. The conventional chemical isomerization was carried out at the KOH-equivalent solution alkalinity corresponding to that measured in the electro-activated lactose (EA-lactose), electro-activated whey (EA-whey), electro-activated whey permeate (EA-WP) solutions at each 5 min interval using KOH powder as a catalyst at ambient temperature (22 ± 2 °C). The results showed that the production of lactulose using the EA approach was current intensity-, solution concentration-, and reaction time-dependent. The highest lactulose yields of 38 (at 40 min for a 900 mA and 10% lactose solution), 32 (at 60 min for a 900 mA and 7% whey solution), and 36.98% (at 50 min for a 900 mA and 6% WP solution) were achieved for lactose, whey, and WP, respectively. Whereas the maximum lactulose yields of ~27 (at 60 min for 10% lactose solution) and 25.47% (at 50 min for 6% WP solution) were obtained for lactose and WP, respectively. However, no lactulose was produced for whey using the chemical process at the equivalent solution alkalinity as in the EA technique. The outcomes of this study revealed that the EA technology is a more efficient technique for the enhanced production of lactulose from lactose, whey, and WP compared to the convention chemical isomerization process. Thereafter, the feasibility of using electro-activated whey-based substrates including EA-lactose, EA-whey, EA-WP as carbon sources to produce protein enriched biomass and valuable metabolites including organic acids (i.e., lactic, acetic, citric, and propionic acids) and biomolecules with aroma and flavor properties was studied using a mixed microbiota originated from whole kefir grains as a starter culture and a pure culture of Kluyveromyces marxianus ATCC 64884. Fermentation was performed for 96 h at 30 °C using both electro-activated (EA) and non-electroactivated (non-EA) substances of lactose, whey, and WP. The results showed that the EA-substrates achieved a higher biomass growth in a reduced fermentation time than their non-EA mediums using the kefir culture. The highest cell growth (6.04 g/L) was obtained for EA-whey after 72 h which was even 1.7-fold higher than a standard nutrition broth, the reinforced clostridial medium (RCM). Furthermore, EA-whey produced a maximum of 8.46, 3.97, 0.60, and 1.02 g/L of lactic, acetic, citric, and propionic acid, respectively. Moreover, EA-whey achieved the highest kefiran production of 2.99 g/L, followed by the whey (2.67 g/L), EA-WP (2.31 g/L), WP (1.88 g/L), RCM broth (1.42 g/L), EA-lactose (1.37 g/L), and lactose (0.91 g/L). The results also demonstrated that various aromatic volatile compounds were produced during the fermentation of EA-whey, which may increase the organoleptic characteristic/sensory quality of the fermented products. Nevertheless, K. marxianus also demonstrated a satisfactory biomass growth in all substrates used and EA-whey achieved a maximum biomass (4.23 g/L) at 96 h of fermentation followed by YM broth (4.85 g/L). The produced biomass had high protein and lipid content (24.43-57.83, and 15.44-25.64%) depending on the used substrates and fermentation conditions. Several major organic acids including lactic, acetic, citric, propionic acids were produced during the fermentation on all media, with significant differences between electro-activated and non-electro-activated substrates. Furthermore, K. marxianus produced various volatile aroma compounds with valued organoleptic properties. The YM-broth resulted in the lowest ethanol production (8.42 g/L at 48 h) while the highest ethanol was produced in the non-electro-activated whey (28.13 g/L at 48 h), followed by lactose (27.85 g/L at 48 h), EA-lactose (26.77 g/L at 36 h), WP (25.99 at 72 h), EA-WP (24.66 g/L at 36 h), EA-Whey (22.06 g/L at 48 h). Moreover, a maximum of 393.85 to 988.22 mg/L of 2-phenylethanol was achieved, depending on the substrates used. Therefore, the results of this work suggest that the EA technology can be an emergent sustainable technology for achieving dual objectives of prebiotic lactulose production and concurrent valorization of whey and its derivatives in Kefir culture and K. marxianus driven bioprocesses to produce valuable metabolites for different applications including in food and feed industry. Thus, this knowledge is not only helpful to reduce the production cost of dairy industries, but also provide an eco-friendly alternative for the disposal of whey/WP as a part of integrated approach for complete valorization.

Les interactions entre protéines et polysaccharides dépendent des conditions environnementales et de leurs propriétés intrinsèques. La cosolubilité, la complexation et l’incompatibilité en sont le résultat. La complexation et l’incompatibilité ont démontré une amélioration des propriétés fonctionnelles de systèmes mixtes comparativement aux biopolymères pris individuellement. L’incompatibilité étant souvent la règle, cette recherche a pour but d’approfondir les connaissances sur les propriétés fonctionnelles des systèmes mixtes protéines-polysaccharides en conditions de compatibilité ou d’interactions associatives et de caractériser les nouvelles fonctionnalités qui en découlent. Un premier système isolat de protéines de lactosérum-xanthane a été étudié pour ses aptitudes à la gélification en conditions de compatibilité induites suite à une variation de pH et du ratio protéines-polysaccharides. Suivant l’application d’un traitement thermique, la solution est passée de compatible à incompatible. Les gels démontraient une augmentation du module élastique (G’) due à l’incompatibilité telle qu’observée par microscopie confocale à balayage laser. L’ajout de NaCl a augmenté cette incompatibilité et l’a rendue excessive au-delà d’une concentration critique entraînant une chute du G’. La compatibilité a ensuite été étudiée sur un système isolat de protéines de lactosérum-pectine. Suite à une variation de pH, de la concentration en biopolymères et du ratio protéines-polysaccharides, des conditions de compatibilité ont été confirmées par les mesures d’absorbance et du nombre de charges. Cette compatibilité a mené à une diminution de la viscosité en solution diluée due à la formation de complexes solubles alors qu’en solution concentrée, la complexation l’a plutôt augmentée. Un système modèle de yogourt ferme a finalement été étudié suite à l’incorporation de isolat de protéines de lactosérum et de pectine préalablement complexés et stabilisés. Les concentrations en protéines et en solides totaux ont été maintenues constantes. Les mélanges laitiers ont été acidifiés au glucono-delta-lactone. Les résultats démontrent que l’incorporation de complexes à différentes concentrations entrave la formation d’un réseau protéique homogène provoquant une diminution de la fermeté du gel et une augmentation de la synérèse. Les observations microscopiques appuient ces résultats. Les solutions mixtes permettent de développer de nouvelles propriétés fonctionnelles. Cependant, une meilleure connaissance de ces mélanges est nécessaire pour en arriver à des propriétés fonctionnelles variées et précises dans les formulations alimentaires. / Protein polysaccharide interactions depend on both environmental conditions and intrinsic properties. Results are co-solubility, complexation and incompatibility. Complexation and incompatibility have demonstrated improvement of functional properties of mixed systems compared to those of the individual components. Incompatibility being the rule, the aim of this study is to widen knowledge on functional properties of mixed protein-polysaccharide systems in presence of compatibility or associative interactions and to characterise the new emerging functional properties. A first mixed system of whey protein isolate-xanthan has been studied for its gelling abilities following pH and protein-polysaccharide ratio variations. Following application of a thermal treatment, the solution passed from compatible to incompatible. Gelation was demonstrated by an increase in elastic modulus (G’) due to incompatibility as observed by confocal laser scanning microscopy. Addition of NaCl increased this incompatibility and made it excessive at a certain critical concentration leading to loss in G’. Compatibility has then been studied on a whey protein isolate-pectin system. Varying pH, biopolymer total concentration and protein-polysaccharide ratio allowed soluble complex formation which was confirmed with the measurement of absorbance and the number of charge. This compatibility led to a decrease in viscosity in diluted solution due to soluble complex formation while in concentrated solution, complexation rather increased it. A model system of firm yogurt was finally studied following incorporation of whey protein isolate and pectin first complexed and stabilised. Protein and total solid concentrations were kept constant. Milky solutions were acidified with glucono-delta-lactone. Results demonstrate that incorporation of complexes at different concentrations hampers the formation of a homogenous protein network provoking a decrease in gel stiffness and an increase in syneresis. Microscopic observations supported these conclusions. Mixed solutions prepared by carefully condunting complex formation allow the design of new functional properties. However, a better knowledge of these mixes is necessary in order to achieve varied and precise functional properties in food formulation.

L' obj ectif de ce proj et était d'évaluer l'impact d'une restriction àlimentaire imposée à des agnelles destinées au remplacement sur leur développement mammaire et leurs performances de croissance, de reproduction et de lactation. Dès l'âge au sevrage, soit 54 jours, 72 agnelles ont été assignées aléatoirement à l'un des trois traitements alimentaires suivant: Engraissement (E), Restriction (R) et Fourrage (F). Les agnelles du traitement E étaient noul!ies à volonté en grains et en fourrage alors que les agnelles des traitements R et F étaient restreintes en grains de manière à atteindre environ 70 % du GMQ des agnelles du traitement E et recevaient un fourrage soit de moyenne ou d'excellente qualité. Le traitement alimentaire a été imposé aux agnelles entre le sevrage et l'âge de 135 jours, période correspondant à la phase de croissance allométrique de la glande mammaire. La restriction alimentaire n'a pas eu d'impact négatif sur les performances de croissance des agnelles entre le sevrage et la saillie. De plus, les glandes mammaires des agnelles restreintes se sont mieux développées au cours de la période pré-pubère résultant en une production laitière standardisée qui tend à être supérieure au cours de la première lactation. Les composantes laitières et les performances de reproduction sont demeurées, quant à elles, similaires pour les trois groupes.

La gélification de deux systèmes mixtes contenant des protéines (P) et du chitosane (CH) a été étudiée par rhéologie. Les systèmes ont été : 1) un mélange d’isolat de protéines de lactosérum (WPI) et CH, et 2) un mélange de gélatine bovine (Gb) et de CH. Les deux systèmes ont été étudiés dans des milieux acides et alcalins à différentes concentrations de polymères. Des gels avec des caractéristiques différentes ont été obtenus avec les deux systèmes dans toutes les conditions étudiées. À concentrations élevées en protéines, le CH a moins d’influence sur les gels formés. Les gels WPI-CH sont de couleur blanche et de texture crémeuse à pH acides, tandis qu’ils sont translucides et élastiques à pH basique. Les systèmes Gb-CH forment toujours des gels translucides, cependant la turbidité augmente à pH 6. Ce travail a permis de comprendre l'effet des concentrations des polymères ainsi que du pH et du type de protéine sur les propriétés rhéologiques des gels P-CH. / The gelation of two mixed systems containing proteins (P) and chitosan (CH) has been studied by rheology. The systems were: 1) a mixture of whey protein isolate (WPI) and CH, and 2) a mixture of bovine gelatin (Gb) with CH. Both systems have been studied in acid and alkaline environment at different polymers concentrations. Gels with different characteristics have been obtained with the two systems in all conditions studied. Chitosan has less influence on the gels at higher protein concentrations. The colour of the WPI-CH gels was white with a creamy aspect at acid pH, whereas they were translucent and elastic at alkaline pH. The Gb-CH systems always formed translucent gels; however the turbidity increases at pH 6. The work presented in this document has allowed the understanding the effect of the polymer concentrations as well as the pH and the type of protein on the rheological properties of the P-CH gels.

Cette étude avait comme objectif l’étude de l’effet de la composition en calcium et carbonate d’une solution modèle de protéine de lactosérum et de l’influence du pH du concentrat sur le colmatage des membranes en électrodialyse conventionnelle. L’intégrité des membranes a été évaluée en fonction des paramètres de fonctionnalité comme l’épaisseur et la conductivité électrique. Le colmatage formé sur les membranes échangeuses d’anions (MEA) et de cations (MEC) a été caractérisé à l’aide de la microscopie optique, de l’ATR-FTIR et de la microscopie électronique couplée à une caractérisation élémentaire de surface par rayons-X. Un colmatage protéique sur les AEM a été observé sous conditions acides du concentrat, tandis qu’un colmatage minéral s’est formé sous conditions alcalines sur les MEC et les MEA. Suite à ces résultats, une nouvelle configuration concernant la circulation des fluides et la valeur de pH des concentrats a été proposée afin d’éviter la formation des colmatages observés. / The aim of this project was to investigate the effect of the composition in calcium, and carbonate of a model whey protein solution to be treated by electrodialysis on the fouling of ion-exchange membranes. The pH of the concentrate was also controlled at different values to study its influence on membrane fouling. Membrane integrity was determined by membrane parameters and completed with fouling characterization by macroscopic and microscopic pictures, ATR-FTIR analyses and electron microscope images coupled to elementary X-ray mapping to identify the deposits. A protein layer was formed when the pH of the concentrate compartment was acidic, while a mineral deposit occurred when pH was basic. From these results, a stack arrangement is proposed to prevent the formation of mineral and protein fouling.

L’acide α-linolénique (18:3 c9c12c15; AAL) possède des effets potentiellement bénéfiques pour la santé humaine et un fort potentiel commercial pour le développement de produits enrichis. Par contre, la présence d’AAL dans le gras du lait des bovins laitiers est faible, soit moins de 1,0 g/100 g d’acides gras (AG) totaux, à cause d’un processus biochimique nommé biohydrogénation (BH), ce qui rend la production de lait enrichi en AAL difficile. La BH est effectuée par les bactéries du rumen et consiste en l’hydrogénation des doubles liaisons de l’AAL. Ce mécanisme biochimique entraine une faible concentration en AAL et une concentration élevée en AG saturé et en AG trans dans le gras du lait et de la viande des ruminants. Cette thèse a comme mandat d’évaluer différentes stratégies pour réduire la BH de l’AAL chez le bovin laitier et ainsi augmenter naturellement sa concentration dans le lait. Quatre stratégies ont été abordées, soit 1) l’utilisation de trèfle rouge (TR), source de polyphénol oxydase (PPO); 2) l’utilisation de différentes concentrations de protéines dégradables dans le rumen; 3) l’utilisation de sels de calcium (Ca) de différentes tailles riches en AAL; et 4) l’utilisation d’une méta-analyse sur le lin. La première phase animale a permis de vérifier l’effet du TR (source de PPO) lorsque comparé à la luzerne (LU) et l’effet d’une concentration en protéine dégradable dans le rumen comblant 100 % ou 85 % des recommandations (PDR 100; PDR 85). Huit vaches fistulées (72 ± 17 jours en lactation; JL) ont été utilisées dans un carré latin double 4 × 4 (21 j/période et 14 j d’adaptation) avec un arrangement factoriel des traitements : TR+PDR-100, TR+PDR 85, LU+PDR 100 et LU+PDR 85. Le traitement TR, en comparaison à la LU, a augmenté la concentration d’AAL (0,69 vs. 0,43 g/100 g gras; P < 0,01). L’utilisation du TR a augmenté l’efficacité de transfert de l’AAL de la ration au gras du lait (10,9 %) par rapport à la LU (5,9 %; P < 0,01). Aucune différence n’a été observée entre les traitements PDR 100 et PDR 85 pour la concentration et l’efficacité de transfert de l’AAL de la ration au gras du lait. La deuxième phase expérimentale a nécessité huit vaches Holsteins (115 ± 14 JL) dans un dispositif en carré latin double 4 × 4 où les traitements étaient un apport de 600 g/j d’un mélange d’AG, dont en moyenne 231 g d’AAL/j, sous forme de : 1) sels de Ca grossiers dans le rumen (SCG); 2) sels de Ca fins dans le rumen (SCF); 3) triacylglycerols dans le rumen (TEM-N); et 4) triacylglycerols dans l’abomasum (TEM-P). Des contrastes orthogonaux ont été utilisés pour comparer chaque traitement aux SCG. La concentration en AAL dans le gras du lait était de 2,52 g/100 g de gras pour SCG, soit supérieure aux traitements TEM-N (0,59 g/100 g de gras; P < 0,01) et SCF (1,31 g/100 g de gras; P = 0,06, tendance), et inférieure au TEM-P (8,06 g/100 g de gras; P < 0,01). L’efficacité de transfert de l’AAL de la ration au gras du lait pour les SCG (8,4 %) a été supérieure aux SCF (4,2 %; P=0,03) et CTRL-N (1,7 %; P < 0,01) et inférieure aux TEM-P (26,4 %; P < 0,01). Finalement, une méta-analyse a été utilisée pour déterminer la valeur nutritionnelle d’une supplémentation en lin sous différentes formes (huile, graine entière, ou fraction de graine) sur les performances laitières, le profil en AG du lait et l’efficacité de transfert de l’AAL de la ration au gras du lait. La base de données était constituée de 78 articles scientifiques avec au moins un traitement supplémenté en lin. Lorsque les différentes formes de lin sont comparées, la graine protégée et les coques de lin démontrent la plus forte concentration d’AAL avec respectivement 1,67 et 1,62 g/100 g de gras. L’efficacité de transfert de l’AAL de la ration au gras du lait a été plus élevée pour les graines entières traitées mécaniquement (roulées ou broyées), les graines protégées et les coques de lin avec des valeurs respectives de 5,84, 6,50 et 4,79 % à comparer à l’huile et la graine entière intacte et extrudée. En conclusion, les différentes stratégies abordées lors de ces travaux n’ont pas permis d’obtenir une concentration assez élevée d’AAL dans le lait pour atteindre les normes de Santé Canada permettant d’attribuer le qualificatif d’enrichi en AAL à un breuvage, soit un apport de 300 mg d’AAL par portion ou une concentration de 4,1 g/100 g de gras pour un verre (250 mL) de lait entier à 3,25 % de gras. / The alpha-linolenic acid (c9c12c15 18:3; ALA) has potential health benefits when consumed by humans and a strong marketing potential for enriched products. However, the concentration of ALA in dairy cow milk is low, less than 1.00 g/100 g of fatty acid (FA) due to a biochemical process called biohydrogenation (BH), which makes the production of milk enriched in ALA difficult. Biohydrogenation is done by ruminal bacteria and consists of the hydrogenation of the double bonds present in ALA. This mechanism leads to a low concentration of ALA and a high concentration of saturated FA and trans FA in ruminant milk and meat. The objective of this thesis is to evaluate different strategies for reducing BH of ALA in dairy cows in order to increase naturally ALA concentration in milk. Four different approches were evaluated in this thesis: 1) feeding red clover (RC), which is a source of polyphenol oxidase (PPO); 2) feeding different concentrations of rumen degradable protein; 3) feeding calcium (Ca) salts rich in ALA with two different particle sizes; and 4) using a meta-analysis on flaxseed. The first experiment tested the effect of feeding RC (source of PPO) compared to alfalfa (AL) and the effect of 100 or 85 % of recommendation in the supply of rumen degradable protein (RDP-100; RDP-85). Eight fistulated cows (72 ± 17 days in milk; DIM) were used in a double Latin 4 × 4 square design 4 × 4 (21 d period/14 d of adaptation) with the following factorial treatments: RC+RDP-100, RC+RDP-85, AL+RDP-100 and AL+RDP-85. Red clover increased ALA concentration in milk (0.69 vs 0.43 g/100g of fat; P < 0.01). Transfer efficiency of ALA from diet to milk was higher for RC (10.9 %) compared to AL (5.9 %; P < 0.01). No difference was observed between RDP-100 and RDP-85 for ALA milk concentration and transfer efficiency from diet to milk. For the second experiment, eight Holstein cows (115 ± 14 DIM) were used in a double Latin square (4 × 4) with treatments consisting of giving 600 g/day of a mix of FA providing 231 g ALA/day in the following forms: 1) coarse calcium salts (CCS); 2) fine Ca salts (FCS); 3) triacylglycerols (Negative control; N-CTRL) in the rumen; 4) triacylglycerols (Positive control; P-CTRL) in the abomasum. Orthogonal contrasts were used to compare each treatment to CCS. The concentration of ALA was superior for CCS (2.52 g/100 g of fat) when compared to N-CTRL (0.59 g/100 g of fat; P < 0.01) and FCS (1.31 g/100 g of fat; P=0.06, tendency) and was inferior when compared to P-CTRL (8.06 g/100 g of fat; P < 0.01). Transfer efficiency of ALA from diet to milk for CCS (8.4%) was superior to FCS (4.2%; P=0.03) and N-CTRL (1.7%; P < 0.01) and inferior to P-CTRL (26.4%; P < 0.01). Finally, a meta-analysis was used to evaluate the feeding value of different forms of flaxseed (oil, seed, or fractions of seed) on milk production, milk components, milk FA, and transfer efficiency of ALA from diet to milk in cows. The database consisted of 78 articles with a minimum of one treatment containing flaxseed. Higher concentrations of ALA were observed with protected flaxseed (1.67 g/100 g of fat) and flax hulls (1.62 mg/g of fat). The highest transfer efficiency of ALA from diet to milk was observed with mechanically processed whole seeds (rolled or ground), chemically protected flax seed and flax hulls with 5.84, 6.50, and 4.79 %, respectively compared to oil and whole seed intact and extruded. In conclusion, it was impossible, with our strategies, to achieve a concentration of ALA that meets Health Canada rules, i.e. a contribution of 300 mg of ALA per portion or concentration of 4.1 g/100 g of fat in a glass of whole milk (250 mL) at 3.25% of fat.

Le but de ce projet était de développer la technologie d'électro-activation comme une approche novatrice pour la valorisation intégrale des constituants du lactosérum. Ce sous-produit est riche en composants de valeur avec des propriétés biologiques et fonctionnelles prometteuses. La première étape de ce travail visait à déterminer les conditions optimales pour la production du lactulose en utilisant le lactosérum comme source de lactose. Un rendement de 35% a été obtenu avec une pureté élevée à des températures de 0, 10 et 25°C et un court temps de réaction (≅ 40 minutes). En outre, l'analyse protéomique a révélé l'hydrolyse des protéines de lactosérum et la formation simultanée de produits de réaction Maillard aux propriétés antioxydantes élevées. La deuxième étape visait à élucider les mécanismes antioxydants qui régissaient les hydrolysats de protéines de lactosérum à réaction de Maillard (MRP-whey) et à caractériser leurs structures. L'effet antioxydant a été attribué à de multiples propriétés et pourrait être utilisé à la fois comme antioxydants primaires et secondaires. La structure moléculaire du MRP-whey a été caractérisée comme étant des bases de Schiff. De plus, des peptides bioactifs multifonctionnels, avec des propriétés biologiques ont également été identifiés. Dans la troisième étape, l'efficacité du lactosérum électro-activé (lactosérum-EA) possédant des propriétés prébiotique et antioxydante sur la croissance des bactéries probiotiques testées a été démontrée. Le lactosérum-EA avait comparativement un meilleur effet bifidogène que le lactulose. De plus, on a constaté que le lactosérum-EA produisait un effet protecteur sur L. johnsonii La-1 durant sa croissance en présence d'oxygène. Cet effet peut être lié, en partie, à la capacité du lactosérum-EA à éliminer le peroxyde d'hydrogène et à prévenir son accumulation dans le milieu de croissance. Les spectres FTIR ont montré que le lactosérum-EA empêchait l'oxydation des lipides de la membrane cellulaire en limitant le changement dans l'ordre structurel des acides gras. Dans l'ensemble, le lactosérum-EA comme prébiotique possédant une capacité antioxydante a un grand potentiel d'application, non seulement dans l'industrie laitière, mais aussi comme ingrédient fonctionnel avec diverses bioactivités et fonctionnalités. / The goal of this project was to develop the electro-activation technology as innovative approach for an integral valorization of whey constituents. This by-product is rich in valuable components with promising biological and functional properties. The first step of this work aimed to determine the optimal conditions of lactulose production using whey as a source of lactose and a yield of 35% was obtained with high purity under temperatures of 0, 10 and 25°C and short reaction time (≅ 40 minutes). Moreover, the proteomic analysis revealed the hydrolysis of whey proteins and simultaneous formation of Maillard reaction products with high antioxidant properties. The second step aimed to elucidate the antioxidant mechanisms that governed the Maillard-reacted-whey protein hydrolysates (MRPs-whey) and to characterize their structures. The antioxidant effect was ascribed to a multiple properties and could be used as both primary and secondary antioxidants. The molecular structure of the MRPs-whey was characterized to be Schiff base compounds. Additionally, multifunctional bioactive peptides, with biological properties were also identified. In the third step, the efficacy of electro-activated whey (EA-whey) as a combined prebiotic and antioxidant component on the growth of tested probiotic bacteria was demonstrated. The EA-whey was comparatively a better bifidogenic factor than lactulose. Additionally, EA-whey was found to elicit a protective effect on L. johnsonii La-1 during its growth in the presence of oxygen. This effect may be related, in part, to the ability of EA-whey to scavenge hydrogen peroxide metabolites and prevent its accumulation in the growth medium. FTIR spectra showed that EA-whey prevented the cell membrane lipids oxidation by limiting the change in the structural order of fatty acids. Overall, EA-whey as a prebiotic supplement possessing antioxidant capacity has great potential for application not only in the dairy industry but also as a functional food ingredient with potent bioactivities and functionalities.

L'objectif de la présente thèse était de développer un nouveau procédé en vue de valoriser intégralement le perméat de lactosérum (WP) qui a un impact négatif important sur l'environnement en raison de sa forte demande biochimique et chimique en oxygène (DBO et DCO). Pour cela, le WP a été valorisé par isomérisation in situ de son lactose en lactulose prébiotique en utilisant la technologie d'électro-activation (EA) comme une nouvelle approche sans aucun prétraitement et/ou fractionnement en amont et en aval. Premièrement, les meilleures conditions d'isomérisation du lactose en lactulose en utilisant le WP comme source de lactose bon marché ont été déterminées. L'effet de l'intensité du courant électrique et du sel (CaCl2, KCl et MgCl2) sur la conversion du lactose en lactulose en utilisant des solutions de WP (6%, P/V) et de lactose pur (5%, P/V) ont été étudié. Le lactose a été converti en lactulose à un taux de 35,1% lorsque le KCl, une intensité de courant de 330 mA pendant 21 min d'EA ont été appliqués au WP; et 38,66% lorsque le KCl, une intensité de courant de 330 mA pendant 14 minutes ont été appliqué à une solution de lactose. L'utilisation de WP dans les compartiments central et cathodique sans addition de sel a donné un rendement de 39,78% de lactulose après 35 min d'EA à 330 mA. La microscopie électronique à balayage et le calcul de la résistance électrique globale du réacteur n'ont révélé aucun encrassement de la membrane. Deuxièmement, les solutions électro-activées cathodiques obtenues avec un rendement élevé en lactulose et les produits de réaction de Maillard induits (MRP) ont été soumis au séchage à trois températures (160, 180 et 200 °C) et leur activité antioxydante (AA) a été évaluée. Pour ce faire, l’AA a été évaluée par l'AA au DPPH, le pouvoir réducteur, le test au radical ABTS•+ et l’effet chélateur du fer. L'effet de la température de séchage sur l'AA du perméat de lactosérum électro-activé (EAWP) a également été évalué. Les données obtenues démontrent que l'EA améliore significativement l'AA du WP et que cette AA est principalement due aux MRP intermédiaires, comme le montre l'absorbance la plus élevée à 294 nm. De plus, les résultats ont montré que la température de séchage influençait significativement l'AA de l'EAWP. Enfin, l’effet de la concentration de poudre EAWP (EAWPP) obtenue (0%, 2%, 4% et 6%, P/P) sur l’oxydation des lipides et la stabilité de la couleur du bœuf haché stocké à 4 °C pendant 17 jours a été étudié. L'oxydation lipidique et l'apparence du bœuf haché ont été évaluées par la mesure des produits d'oxydation primaires (indice d'acide (AV) et de peroxyde (PV)) et secondaires (substances réactives à l'acide thiobarbutirique, TBARS), ainsi que par la mesure de la couleur dans le système CIELAB après 1, 2, 3, 10 et 17 jours. Les résultats démontrent que l'EAWPP agit comme un antioxydant efficace sur les lipides de la viande. Les analyses de l’AV, de PV et de TBARS démontrent que la viande de bœuf hachée réfrigérée additionnée de la poudre EAWPP inhibait l'oxydation des lipides par rapport au témoin. Ces résultats ont été également confirmés par l'analyse des acides gras de la fraction lipidique. De plus, la stabilité de la couleur a été sauvegardée lorsque la poudre EAWPP a été ajoutée. En conclusion, le procédé proposé peut, d’une part, résoudre le problème environnemental du WP en le transformant d’un sous-produit polluant en un ingrédient à haute valeur ajoutée ayant des propriétés prébiotiques et antioxydantes et, d’autre part, une alternative possible la synthèse chimique du lactulose réduisant ainsi son impact négatif sur l'environnement. / The aim of the present thesis was the development of a new process in view to the integral valorization of whey permeate (WP) which have a serious negative environmental impact due to it high biochemical and chemical oxygen demand (BOD, CDO) (COD). For this, WP was valorized through in situ isomerisation of it lactose into the prebiotic lactulose using electro-activation technology as a new approach without any upstream and/or downstream fractionation. Firstly, the best conditions of the isomerisation of lactose into lactulose using WP as a cheap lactose source were determined. The effect of electric current intensity and salt (CaCl2, KCl and MgCl2) on the amount of lactose conversion into lactulose by using WP (6 %, wt) and pure lactose (5 %, wt) solutions was studied. Lactose was converted into lactulose at a level of 35.1% when KCl, current intensity of 330 mA during 21 min of electro-activation were applied to WP; and 38.66% when KCl, current intensity of 330 mA during 14 min were applied to lactose solution. The use of WP in both the central and cathodic compartments without addition of salt yielded 39.78% lactulose after 35 min of electro-activation at 330 mA. Scanning electron microscopy and calculation of the global electrical resistance of the reactor did not reveal any membrane fouling. Secondly, the cathodic electro-activated solutions obtained with a high lactulose yield and induced Maillard reaction products (MRPs) were submitted to spray drying at three temperatures (160, 180 and 200 °C) and their antioxidant activity (AA) was evaluated. For this purpose, the AA was evaluated by the DPPH scavenging activity, reducing power, ABTS•+ Radical scavenging assay and iron chelating capacity. The effect of the drying temperature on the AA of the EAWP was also evaluated. The obtained data demonstrated that electro-activation significantly (P < 0.001) enhanced the AA of WP and that this AA was mainly due to the intermediate MRPs, as shown by the highest absorbance at 294 nm. Moreover, the results showed that the drying temperature significantly influenced the AA of EAWP. Finally, the effect of the obtained EAWP powder (EAWPP) concentration (0%, 2%, 4% and 6%, wt/wt) on lipid oxidation and color stability of chilled minced beef stored at 4°C for 17 days was investigated. The minced beef lipid oxidation and appearance were evaluated through measurement of primary (acid value (AV) and peroxide values (PV)) and secondary oxidation products (thiobarbutiric acid reactive substances, TBARS), together with measurement of color in the CIELAB system at 0, 1, 2, 3, 10 and 17 days. Results demonstrate that the EAWPP act as an effective antioxidant on lipid meat. The AV, PV and TBARS analysis demonstrate that the chilled minced beef added with the EAWPP inhibited the lipid oxidation compared to the control. This finding was also confirmed by the fatty acid analysis of the lipid fraction. In addition, the color stability was saved when EAWPP was added. In conclusion, the proposed process can, on one hand, solve the environmental problem of WP by transforming it from a pollutant by product into a high value added ingredient having prebiotic and antioxidant properties and, on the other hand, it constitutes a possible alternative to the chemical synthesis of lactulose thus reducing its negative environmental impact.

L'isomérisation alcaline du lactose en lactulose a été effectuée électro-chimiquement à l’aide d’un réacteur d'électro-activation en combinaison avec des résines échangeuses d'anions de polystyrène de trois types; à savoir Lewatit VP-OC-1065 faible-acide, Lewatit MP-64 moyenne-acide et Lewatit Monoplus M500 forte-acide. Les paramètres opératoires qui ont fait l’objet de cette étude ont été étudiés sur trois blocs expérimentaux pour optimiser le système. Dans le Premier bloc, les paramètres étudiés sont : (1) ratio lactose-5%(p/v) : résine échangeuse d'anions (1:0.5, 1:1 et 1:2), (2) intensité du champ électrique : 50 mA, 100 mA et 200 mA et (3) type de résines : faible, moyenne et forte. Dans le Deuxième bloc, les paramètres mis à l’étude comprenaient : (1) l’intensité du champ électrique : 300 mA, 450 mA et 550 mA, (2) le débit de la solution traitée : 25 ml / min, 50 ml/ min et 100 ml/min et (3) la surface active de la membrane adjacente au compartiment cathodique : 0.78 cm2, 7.06 cm2 et 18.1 cm2. Le Troisième bloc expérimental a été effectué sur la base de la distance entre la membrane et l'électrode : 3.1 cm, 5.6 cm et 9 cm. Le même modèle expérimental a était également réalisé avec du perméat du lactosérum d’une concentration de 7% (p/v). Les résultats obtenus ont révélé que le meilleur rendement de l’isomérisation du lactose en lactulose était obtenu après 30 minutes d’électroactivation en utilisant une solution modèle de lactose-5% avec une valeur d’environ 20.1%. Les conditions opératoires qui ont permis d’avoir ce taux de conversion sont une intensité du courant de 550 mA, un débit de la solution de 25 ml/min, une surface active de la membrane de 7.06 cm2 et une distance de 9 cm entre la cathode et la membrane qui lui y est adjacente. En utilisant le perméat de lactosérum-7%, un taux de conversion de lactose en lactulose de 8.34% a était obtenu avec une intensité du courant de 200 mA, un débit de 120 ml/min, une surface active de de 18.1cm2 et une distance de 9 cm entre la membrane et l’électrode dans le compartiment cathodique. Les analyses de variance ont indiqué un effet catalytique significatif du type de la résine. En effet, la résine-forte a permis d’avoir les plus hauts rendements de la réaction d’isomérisation par électro-activation. La résistance électrique globale du système d’électroactivation dépendait de la valeur de l’intensité du courant. Le produit final était d’une grande pureté, car il ne présentait que quelques traces de galactose (&lt; 4%). / The isomerization of lactose to lactulose in alkaline conditions was carried out electrochemically using an electro-activation reactor in combination with three types of anion-exchange polystyrene resins, namely Lewatit VPOC 1065 weak acid, Lewatit MP-64 medium acid, and Lewatit Monoplus M500 strong acid. The operational parameters evaluated in this study have been adjusted to three blocks to optimize the system: first block: a) ratio lactose- 5% (w /v): anionexchange resin (1:0.5, 1:1 and 1:2), b) electric field intensity of 50 mA, 100 mA, and 200 mA, and c) resin type; second block: a) electric field intensity of 300 mA, 450 mA, and 550 mA, b) flow rate (25 ml / min, 50 ml / min, and 100 ml / min); and c) area of the membrane adjacent to the cathode compartment (0.78 cm2,7.06 cm2, and 18.1 cm2); and third block: distance between the membrane and the electrode (3.1 cm, 5.6 cm, and 9 cm). The same experimental model was used with whey permeat at a concentration of 7% (w/v). Obtained results revealed that the best yield was obtained after 30 minutes of electro-activation using a typical solution based on 20.1% of lactose-5% under a current intensity of 550 mA, a flow rate of 25 ml / min, a membrane area of 7.06 cm2, and a distance of 9 cm between the membrane and the electrode. The use of whey permeate-7% resulted in 8.34% of lactulose under a current intensity of 200 mA, a flow rate of 120 ml / min, a membrane area of 18.1 cm2, and a distance of 9 cm in the cathodic compartment. The analysis of variance indicated a significant catalytic effect on the resin type since the strong acid resin allowed obtaining the highest yields of the isomerization reaction by electro-activation. The overall electrical resistance of the electro-activation system depends on the current intensity. The final product was of high purity since it contains only few traces of galactose (&lt; 4%).

En raison des restrictions législatives de plus en plus sévères sur la pollution de l'environnement, les industries laitières font face au fil des dernières années à un défi crucial de valorisation des grandes quantités de lactosérum générées. Ainsi, grâce aux récents progrès technologiques et scientifiques ainsi que la forte croissance du marché d'ingrédients biofonctionnels, une voie de valorisation plus efficiente et prometteuse du lactosérum a émergé. En effet, au cours des dernières années, plusieurs études ont démontré que les attributs nutritionnels et biofonctionnels du lactosérum sont particulièrement liés à ses protéines qui constituent une source optimale d'ingrédients alimentaires fonctionnels et de peptides bioactifs. Ainsi, la β-lactoglobuline (β-lg), protéine majeure du lactosérum est un additif fréquemment utilisé dans une large gamme de produits alimentaires en raison de ses excellentes propriétés biofonctionnelles, de sa valeur nutritionnelle élevée et de son faible coût. Ces propriétés biofonctionnelles de la β-lg peuvent être améliorées par différentes méthodes de traitement, notamment les traitements physiques, chimiques et enzymatiques. Cependant, en raison de sa structure globulaire compacte, la β-lg sous sa forme native est relativement résistante aux modifications. Bien que les traitements conventionnels soient efficaces pour améliorer les propriétés structurelles et fonctionnelles des protéines ainsi que la production de peptides biologiquement actifs, ils sont cependant consommateurs de ressources et peuvent affecter négativement la qualité des produits finaux. Par conséquent, l'application de méthodes de traitement physique non thermique émergentes s'avère nécessaire. Ainsi, dans le cadre de ce projet doctoral, les traitements électriques à hauts voltages (TEHV) respectueux de l'environnement, notamment les champs électriques pulsés (CEP) et les arcs électriques (ARC) ont été utilisés comme méthode de prétraitement de la β-lg. Un prétraitement thermique de la β-lg a été effectué afin de comparer l'efficacité des prétraitements par TEHV avec l'approche conventionnelle. De ce fait, les échantillons de β-lg préchauffés étaient considérés comme témoin positif et ceux de la forme native, comme témoin négatif. L'effet des prétraitements sur les propriétés fonctionnelles de la β-lg a été évalué. De même, l'impact des TEHV et du prétraitement thermique sur la structure de la β-lg et sa susceptibilité à l'hydrolyse trypsique et chymotrypsique a été étudié. La chromatographie liquide ultra-performante couplée à la spectrométrie de masse en tandem (UPLC-MS/MS) a été utilisée afin d'analyser et de caractériser les fractions peptidiques issus des différents hydrolysats de la β-lg. De plus, les scores d'éco-efficience (EE) de génération de peptides après hydrolyses trypsique et chymotrypsique ont été calculés dans le but de déterminer laquelle des méthodes de prétraitement était la plus efficiente. Les résultats ont démontré une amélioration des propriétés fonctionnelles (propriétés moussantes, émulsifiantes et d'hygroscopicité) de la β-lg favorisée par l'impact positif des TEHV sur sa structure secondaire. En effet, les analyses structurales ont montré que les TEHV ont induit une modification partielle de la conformation de la β-lg. Une telle modification structurelle a eu pour conséquence une augmentation du degré d'hydrolyse (DH) de près de 2 fois après prétraitement par TEHV comparée à la protéine native. Dans le cas du prétraitement par chauffage conventionnel, l'augmentation du DH était d'environ 1,2 fois comparée à la protéine native. Ces résultats ont été confirmés par l'amélioration des paramètres cinétiques de la β-lg à l'état d'équilibre, après les TEHV. Par ailleurs, une différence significative a été observée entre la trypsine et la chymotrypsine quant au DH et l'efficacité catalytique des deux enzymes. En effet, les constantes d'efficacité catalytique de la chymotrypsine étaient plus élevées que celles de la trypsine, suggérant une meilleure affinité de la chymotrypsine pour la protéine par rapport à la trypsine. En outre, l'analyse des échantillons prétraités en UPLC-MS/MS a démontré que l'application des TEHV a conduit à la libération de peptides à partir des molécules de β-lg avant même l'ajout de trypsine et de chymotrypsine aux milieux réactionnels. De plus, les TEHV ont généré en moyenne 37 à 50 % plus de peptides que les protéines natives et préchauffées. Enfin, l'analyse de l'EE a révélé que les TEHV constituaient une méthode de prétraitement plus éco-efficiente que la méthode conventionnelle car leurs scores EE étaient plus élevés tant pour les procédés d'hydrolyse que pour les peptides bioactifs résultant de l'hydrolyse. Cette thèse apporte également de nouveaux éléments de compréhension quant à la valorisation multidirectionnelle des protéines du lactosérum. / Due to increasingly severe legislative restrictions on environmental pollution, dairy industries have faced over the past few years a crucial challenge of valuing the large quantities of whey generated. Thus, thanks to recent technological and scientific progress as well as the important growth of the biofunctional ingredients market, a more efficient and promising way of whey valorization has emerged. Indeed, in recent years, several studies have demonstrated that the nutritional and biofunctional attributes of whey are particularly linked to its proteins, which constitute an optimal source of functional food ingredients and bioactive peptides. Therefore, ß-lactoglobulin (β-lg), a major whey protein is an additive frequently used in a wide range of food products due to its excellent biofunctional properties, its high nutritional value and its low cost. These biofunctional properties of β-lg can be improved by different treatment methods, including physical, chemical and enzymatic ones. However, due to its compact globular structure, β-lg in its native form is relatively resistant to modifications. Although conventional treatments are effective in improving the structural and functional properties of proteins as well as the production of biologically active peptides, they are nonetheless resource intensive and can negatively affect the quality of final products. Therefore, the application of emerging non-thermal physical treatment methods is necessary. Thus, in the frame of this doctoral project, sustainably high-voltage electrical treatments (HVET), namely pulsed electric fields (PEF) and electric arcs (ARC) were used as pretreatment method of β-lg. Thermal pretreatment of β-lg was performed in order to compare the efficiency of HVET pretreatments with the conventional approach. Therefore, the preheated β-lg samples were considered as positive control and those of the native one as negative control. The effect of pretreatments on the functional properties of β-lg was evaluated. Likewise, the impact of HVET and heat pretreatments on the structure of β-lg and its susceptibility to tryptic and chymotryptic hydrolyses was investigated. Ultra-performance liquid chromatography coupled with tandem mass spectrometry (UPLC-MS/MS) was used to analyze and characterize the peptide fractions from the various hydrolysates of β-lg. In addition, the eco-efficiency (EE) scores of peptide generation after tryptic and chymotryptic hydrolyses were calculated in order to determine which of the performed pretreatment methods was the most efficient. The results demonstrated an improvement in the functional properties (foaming, emulsifying and hygroscopicity properties) of β-lg promoted by the positive impact of HVET on its secondary structure. Indeed, structural analyzes have shown that HVET induced a partial modification of the conformation of β-lg. Such structural modification resulted in almost 2-times increase in the degree of hydrolysis (DH) after HVET pretreatments compared to the native protein. In the case of the conventional heating pretreatment, the increase in DH was approximately 1.2-times compared to native protein. These results were confirmed by the improvement in the kinetic parameters of β-lg at steady state after HVET. Furthermore, a significant difference was observed between trypsin and chymotrypsin with regard to DH and the catalytic efficiency of the two enzymes. Indeed, the catalytic efficiency constants of chymotrypsin were higher than those of trypsin, suggesting a better affinity of chymotrypsin with the protein compared to trypsin. In addition, the UPLC-MS MS analysis of pretreated samples demonstrated that the application of HVET led to the release of peptides from β-lg molecules even before the addition of trypsin and chymotrypsin to the reaction media. Additionally, the HVET have generated in average 37-50% more peptides than native and preheated proteins. Finally, the EE analysis revealed that HVET were the most efficient pretreatment method than the conventional one as their EE scores were higher for both hydrolysis processes and bioactive peptides generated from performed hydrolyses. This thesis highlights new understanding elements regarding the multidirectional valorization of whey proteins.