Th.--Méd.--Lyon, 1908-1909. / Lyon 1908-1909 n ° 144.

Th. doct.-ing.--Sci. et tech. en prod. animale--Toulouse--I.N.P., 1982. N°: 222.

Th.--Méd.--Paris, 1905-1906. / Paris, 1905-1906, tome 3, n ° 398.

Th. doct.-ing.--Nancy, I.N.P.L., 1978.

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

La caséine est une protéine d'un grand intérêt en industrie alimentaire en raison de sa valeur nutritionnelle élevée et de ses nombreuses propriétés fonctionnelles. L'électrodialyse avec membrane bipolaire couplée à l'ultrafiltration (EDBM-UF) est une technologie hybride récemment développée comme alternative à l'acidification et l'alcalinisation chimique pour la production de caséines et de caséinates. Cette technologie présente de nombreux avantages, comme le fait d'avoir un impact environnemental plus faible et de générer des caséines d'une grande pureté. Cependant, les propriétés fonctionnelles des ingrédients produits par EDBM-UF n'ont jamais été étudiées. Dans cette étude, les propriétés fonctionnelles et la composition de la caséine et du caséinate obtenus par acidification chimique et par méthode EDBM-UF à partir de lait d'hiver et d'été ont été analysées et comparées. Les résultats obtenus ont démontré que la méthode EDBM-UF génère des caséines et caséinates d'une pureté et d'une fonctionnalité supérieure. En effet, la teneur en protéines de ces ingrédients est supérieure et la teneur en lactose est inférieure. Bien que plusieurs propriétés fonctionnelles soient équivalentes (solubilité, rétention d'eau, propriétés émulsifiantes et capacité gélifiante) entre les caséines et les caséinates obtenus par les deux méthodes, certaines propriétés sont supérieures. Les ingrédients produits par la méthode EDBM-UF possèdent tous une capacité moussante et une stabilité de la mousse supérieure aux ingrédients produits par la méthode chimique. De plus, les caséines obtenues par EDBM-UF possèdent un caractère moins hygroscopique que les caséines obtenues par acidification chimique. Concernant l'impact des saisons, il a été démontré que la caséine produite à partir de lait d'hiver possèdent une meilleure rétention d'eau et une hygroscopicité moindre par rapport à celle provenant du lait d'été. Par conséquent, ces résultats permettent de conclure que les ingrédients EDBM-UF ont une fonctionnalité supérieure ou équivalente à celle des ingrédients chimiques, et que le procédé EDBM-UF pourrait être une alternative plus éco-efficiente à l'acidification chimique. / Caseins represent a wide interest in the food industry due to their nutritional value and functional properties. Electrodialysis with bipolar membrane coupled to ultrafiltration (EDBM-UF) is a hybrid technology recently developed as an alternative to chemical acidification and alkalinization to produce casein and caseinate and presents many advantages, such as having a lower environmental impact and having a higher protein content of casein. However, functional properties of the ingredients produced by EDBM-UF have never been studied. In this study, the functional properties of casein and caseinate obtained by chemical acidification and by EDBM-UF method from winter and summer types of milk have been analyzed and compared. Results show that EDBM-UF generates casein and caseinate with superior purity and functionality. Protein content of these ingredients is higher while lactose content is lower. In addition, although several functional properties are equivalent (solubility, water retention, emulsifying properties and gelation capacity) between the caseins and caseinates produced by both methods, some properties are superior. Indeed, foaming capacity and stability were improved from EDBM-UF ingredients and casein was less hygroscopic. Regarding the seasonal impact, it has been shown that casein produced from winter milk provides casein with better water retention and lower hygroscopicity compared to that obtained from summer milk. Therefore, these results allow to conclude that EDBM-UF ingredients have greater or equivalent functionality than ingredients obtained by chemical acidification and that EDBM-UF process could be an eco-efficient alternative to chemical one.

Le babeurre (BM), co-produit de l'industrie beurrière, se distingue du lait écrémé par sa richesse en phospholipides (PLs) provenant de la membrane de globules de gras (MGGL). Malgré leurs nombreuses activités biologiques, les PLs altèrent les propriétés techno-fonctionnelles du BM en transformation laitière. L'utilisation des procédés baromembranaires pour le fractionnement des PLs du BM afin d'obtenir un ingrédient à haute valeur nutritionnelle est de grand intérêt. Cependant, la taille similaire des fragments de MGGL et des micelles de caséine (CN) complique leur séparation par membrane. Ce projet vise à étudier l'effet des ultra-hautes pressions d'homogénéisation (UHPH) et du pH sur les constituants du BM, afin d'engendrer un gradient de taille suffisant pour leur séparation subséquente. Le BM (pH 6,9) a été ajusté à pH 8,5 et 10,5, puis homogénéisé à 100, 200 et 300 MPa et comparé au lait écrémé (pH 6,7). Les changements de taille des particules ont été suivis par diffraction laser, et les modifications structurales et la distribution des protéines par turbidité et gels d'électrophorèses. Au niveau des échantillons contrôles, une augmentation du diamètre moyen pondéré en volume (D₄,₃) des particules a été observée, passant de 366 nm (pH 6,9) à 747 nm (pH 10,5). D'autre part, les UHPH entraînent une réduction du D₄,₃, jusqu'à 328 nm à pH 10,5. Également, la turbidité diminue significativement avec l'alcalinisation et davantage avec les traitements UHPH. Finalement, les gels d'électrophorèses associés aux résultats de dosage des protéines dans les surnageants démontrent que les UHPH favorisent la dissociation des micelles préalablement déstabilisées par l'alcalinisation alors que peu d'effet a été observé sur les protéines de la MGGL. Des résultats similaires ont été observés avec le lait écrémé, suggérant que l'impact du pH et des UHPH affecte essentiellement la taille des micelles de CN. Les résultats de dosages des PLs dans les échantillons du BM ont montré que l'UHPH au pH initial a contribué à la solubilisation et à la récupération des PLs dans le surnageant, lesquels ont augmenté avec la hausse de la pression sans toutefois engendrer des pertes majeures de protéines de la MGGL. A pH alcalin, une partie des CNs et des protéines de la MGGL ont été récupérées dans le surnageant, indiquant une augmentation de leur solubilité. Les résultats obtenus dans le cadre de ces travaux montrent que les UHPH couplés à un ajustement de pH permettent d'envisager la faisabilité du fractionnement des composants du BM par les procédés baromembranaires afin de générer deux fractions à haute valeur ajoutée, soit une fraction bioactive riche en PL de la MGGL et une fraction techno-fonctionnelle délipidée riche en protéines, pouvant être valorisée dans les produits laitiers. / Buttermilk (BM), a by-product of the butter industry, differs from skimmed milk by its high phospholipids (PLs) content from the milk fat globule membrane (MFGM). Despite their numerous biological activities, PLs alter the techno-functional properties of processed dairy BM. Of great interest is the use of baromembrane processes for the fractionation of PLs from BM to obtain an ingredient of high nutritional value. However, the MFGM fragments and casein micelles (CN) have a similar size, complicating their separation by membrane process. This project aims to study the effect of ultra-high pressures homogenization (UHPH) and pH on these constituents to generate a size gradient for their subsequent separation. BM (pH 6.9) was adjusted to pH 8.5 and 10.5, then homogenized at 100, 200, and 300 MPa and compared to skimmed milk (pH 6.7). Particle size changes were followed by laser diffraction, structural changes and protein distribution by turbidity, and electrophoresis gels. At 0 MPa, an increase in mean volume particle diameter (D₄.₃) was observed from 366 nm (pH 6.9) to 747 nm (pH 10.5). On the other hand, UHPH causes a reduction of D₄.₃ to 328 nm at pH 10.5. Also, turbidity decreases drastically with alkalization and with UHPH treatments. Finally, the characterization of the proteins by electrophoresis and the protein assay results in the supernatants demonstrate that the UHPH promotes the dissociation of the already fragilized casein micelles at alkaline pH. In contrast, little effect was observed on the MFGM proteins. Similar results were observed with skimmed milk, suggesting that the impact of pH and UHPH is predominantly on CN micelles. PLs assays on buttermilk samples showed that UHPH at initial pH contributed to the solubilization and recovery of PLs in the supernatant and increased with rising pressure without significant loss of MFGM proteins. While at alkaline pH, CNs and MFGM proteins become very soluble as both were mainly recovered in the supernatant. Our results suggest that UHPH combined with pH adjustment may facilitate buttermilk constituents' fractionation by membrane process. These results open the door for separating a MFGM rich bioactive fraction, and a delipidated techno-functional fraction rich in proteins, which could be incorporated into dairy products.

Les protéines du lactosérum bovin ont des effets bénéfiques pour la santé et dans diverses pathologies. Des études indiquent un potentiel immunomodulateur de ces protéines sur les cellules immunitaires notamment les lymphocytes et les macrophages. L'immunité innée joue un rôle essentiel dans la défense anti-microbienne. Les neutrophiles, cellules-clé de l'immunité innée, sont les premières cellules qui entrent en contact avec les pathogènes pour les éliminer par la suite. Néanmoins, les effets des protéines du lactosérum bovin sur les neutrophiles restent peu élucidés. Nous nous sommes intéressés aux effets et aux mécanismes d'action d'un extrait du lactosérum bovin (WPE) sur les neutrophiles humains. Les effets du WPE ont été également étudiés in vivo chez l'animal, dans la colite provoquée par le TNBS. Nous avons mis en évidence que le WPE est un véritable agent de prédisposition pour les neutrophiles et qu'il augmente leurs fonctions primaires (production d'anions superoxyde, dégranulation, phagocytose, chimiotaxie) en réponse à une stimulation subséquente. Le WPE possède également des effets directs retardés sur les neutrophiles en stimulant la synthèse sélective de cytokines (IL-1β, IL-IRa, TNF-α, IL-6) et de chimiokines (IL-8, MIP-lα, MIP-1β). La quantité d'IL-IRa stimulée par le WPE est suffisante pour bloquer 60% de l'activité biologique de l'IL-1β. Les mécanismes par lesquels le WPE ou ses composants actifs (β-LG, α-LA) prédisposent et augmentent la production des médiateurs impliquent la translocation à la membrane plasmique de la sous-unité p47PHOX de l'oxydase à NADPH et l'activation des voies p38- et ERK1/ERK2- MAPK et NF-kB. Par ailleurs, β-LG agit sur les neutrophiles via un récepteur couplé aux protéines Gαi, par lequel elle provoque la mobilisation du Ca2+ intracellulaire. In vivo, le WPE diminue l'inflammation provoquée par le TNBS, les doses efficaces variant entre 8 et 240 mg/kg/j. Les résultats de ces travaux ont permis de mieux comprendre les effets et le mécanisme d'action des protéines du lactosérum bovin sur le système immunitaire innée, en particulier sur les neutrophiles. A plus long terme la mise en evidence d'un récepteur pour la β-LG, pourrait constituer une cible thérapeutique potentielle pour améliorer la capacité de défense de l'organisme.

Les traitements thermiques appliqués au lait de façon courante causent des modifications indésirables. Le but de ce projet était d’acquérir des connaissances sur l’effet du traitement d’électroréduction sur les modifications encourues par le lait lors d’un traitement thermique. L’évaluation des cinétiques de coagulation par la présure a démontré que le temps de prise des gels de lait électroréduit est inférieur à celui des gels de lait dégazé ou témoin, alors que l’indice de fermeté est supérieur. Les analyses physicochimiques démontrent que le lait électroréduit possède la concentration en thiols la plus élevée. L’étude du temps de coagulation par la chaleur montre que la stabilité thermique du lait électroréduit, à pH supérieur à 6,90, est jusqu’à 5 fois supérieure à celle du témoin. De plus, les laits électroréduit et dégazé, chauffés à 140 ºC, ont une concentration en thiols plus élevée que le lait témoin. / Common heat treatments applied to milk cause undesirable modifications. The goal of this project was to gain knowledge on the effect of an electroreductive treatment on heat-induced modifications in milk. The evaluation of rennet coagulation kinetics showed that the lagtime of electroreduced milk is lower than that of degassed or reference milk gel, whereas firmness is higher. Physico-chemical analyses show that electroreduced milk also has a higher thiol concentration. The study of heat coagulation time shows that electroreduced milk thermal stability, with pH higher than 6,90, is up to 5 times higher than that of the control. Moreover, electroreduced and degassed milks, heated at 140 ºC, have a higher thiol concentration than reference milk.

L'incompatibilité thermodynamique des isolats de protéines lactosérum (IPL) et de Kcarraghénane (K-car) a été largement étudiée dans des conditions statiques. Toutefois, l'effet de cisaillement sur la séparation de phases de type segrégative necessite encore plus d'investigation. Dans cette thèse l'étude des mélanges des IPL et de K-car sous cisaillement a été étudiée par diverses techniques chimiques et physiques à pH 7.0. Tout d'abord, la séparation de phases des Inélanges IPL/K-car a été étudiée par la théorie de Vrij et la méthode de l'analyse d'image. Des agrégats sphériques d 'IPL dans une phase continue de K-car ont été démontrés par MCBL. L'épaisseur de la couche de déplétion a été calculée. Ensuite, le diagramme de phases du système modèle choisî (IPL/K-car) a été étudié au repos et sous cisaillement. La détennination expérimentale de la binodale est une bonne approximation de celle déterminée par la théorique de, Vrij. Le processus de cisaillement déplace la binodale vers les faibles concentrations d 'IPL. La gélification thennique de différents systèmes mixtes de IPL/K-car a été étudiée. En effet, l'augmentation de la concentration de K-car augmente la fermeté des gels. Par MCBL des gels opaques et blanchâtres ont été observés, indiquant l'agrégation protéique. Ensuite, une vitesse de cisaillement a été appliquée durant un traitement thennique à des systèmes contenant 5%IPL et différentes concentrations de K-car. Par la suite, un balayage de vitesse de cisaillement a été fait à 80°C pour chaque systèlne. L'ajustement des courbes d'écoulement par le modèle de Cross montre une augmentation de la viscosité Newtonienne au plateau initial des systèmes mixtes cisaillés vs non cisaillés. Par la suite, différentes vitesses de cis~illement ont été appliquées durant le traitement thennique pour un même Inélange. Puis, ces systèmes ont été suivis par des mesures en régime harmonique et en régime transitoire. Ces résultats confirment que le cisaillement favorise 'l' agrégation des protéines dénaturées. Enfin, nous avons caractérisé les agrégats solubles dans la phase supérieure d'un système mixte de 5%IPL/O.5%K-car soulnis à différentes vitesses de cisaillement. Par exclusion moléculaire, on a observé que les agrégats solubles sont nettement influencés par la vitesse de cisaillement. En conclusion, le cisaillement des systèmes mixtes en condition de séparation de phases, pennet de contrôler la taille des microgels fonnés. Pour compléter les travaux réalisés dans cette thèse, il serait très intéressant de vérifier si la binodale et la microstructure des mélanges varient en fonction d' autres paramètres intrinsèques et extrinsèques au système.