La phosvitine (45 kDa) de la granule du jaune d’oeuf est une phosphoprotéine reconnue pour ses propriétés émulsifiantes. Un traitement de la granule par hautes pressions hydrostatiques (HPH) a récemment permis le transfert de la phosvitine vers le plasma, la fraction soluble diluée. Ainsi, ce projet avait pour objectif d’évaluer les performances du procédé d’ultrafiltration (UF) lors de la concentration du plasma enrichi en phosvitine afin de générer un ingrédient aux propriétés émulsifiantes améliorées. Une pressurisation (400 MPa, 5min) a été appliquée sur une granule (G1) (10 % m/m), afin d’obtenir après centrifugation, une deuxième granule (G2) et un plasma (P2). Le P2 a été ultrafiltré sur une membrane en polyéthersulfone de 10 kDa pour concentrer la phosvitine. La phosvitine a été identifiée et caractérisée dans le P2 pressurisé (1,73 % m/m) et son rétentat d’UF (26,00 % m/m), validant sa rétention totale par la membrane d’UF. Des flux de perméation similaires ont été obtenus durant l’UF, et ce peu importe les conditions, démontrant que la présence de phosvitine n’impacte pas les performances du procédé. Par conséquent, la combinaison des HPH et de l’UF s’est avérée efficace pour la récupération sélective de la phosvitine et sa concentration. Les propriétés émulsifiantes des rétentats (témoin et pressurisé) ont été évaluées. L’émulsion préparée avec le rétentat enrichi en phosvitine était plus stable à la floculation et au crémage. La microscopie confocale à balayage laser a montré un réseau de protéines agrégées dans lequel sont encapsulées les gouttelettes d’huile, dans l’émulsion avec le rétentat enrichi en phosvitine. Le profil protéique de la crème a montré la présence de plusieurs protéines dont la β-phosvitine, suggérant un effet positif de la β-phosvitine sur les propriétés émulsifiantes du rétentat d’UF enrichi en phosvitine par pressurisation et centrifugation de la granule du jaune d’oeuf. / Phosvitin (45 kDa) from egg yolk granule is a phosphoprotein known for its emulsifying properties. Recently, a high hydrostatic pressure (HHP) treatment on the egg yolk granule, has induced the transfer of phosvitin to the soluble plasma fraction. This project aimed to evaluate the performance of ultrafiltration (UF) treatment for the generation of a fraction enriched in phosvitin, to produce an ingredient with improved emulsifying properties. An HHP treatment (400 MPa during 5 min) was applied to the granule (G1) (10 % w/w), in order to obtain a second granule (G2) and a plasma (P2) after centrifugation. The P2 fraction was ultrafiltered on a 10 kDa-polyethersulfone membrane to concentrate phosvitin. Phosvitin was identified and characterized in pressure-treated fraction P2 (1.73 ± 0.07% w/w) as well as in its corresponding UF retentate (26.00 ± 4.12% w/w) validating its total retention by the membrane. Similar permeation fluxes were obtained during UF, regardless of the conditions, demonstrating that the presence of phosvitin does not affect the performance of the process. Therefore, the combination of HHP and UF represents an interesting processing for the recovery and the concentration of phosvitin. The emulsifying properties of both retentates (control and pressure-treated) were evaluated. The emulsion prepared with the phosvitin-enriched retentate was more stable to flocculation and creaming. Confocal laser scanning microscopy showed a network of aggregated protein similar to a gel, which encapsulated oil droplets in emulsion made with UF retentate of pressure-treated plasma. SDS-PAGE profiles of the proteins recovered in the washed cream fraction showed the presence of several proteins, including β-phosvitin. Overall, the phosvitin enriched UF concentrate obtained from the plasma of pressurized egg yolk granule show better emulsifying properties than the plasma control suggesting a positive effect of β-phosvitin on the emulsifying properties.

Le houblon (Humulus lupulus L.) est cultivé essentiellement pour ses inflorescences femelles appelées cônes et est utilisé dans les domaines brassicole et nutraceutique. Les principaux constituants des cônes sont les acides amers (acides α et β), connus comme agents d'amertume de la bière et ayant des propriétés anti-microbiennes, et le xanthohumol connu comme agent chimiopréventif du cancer. De plus, les cônes contiennent des composés phénoliques dont des proanthocyanidines connus pour leurs propriétés préventives contre les maladies chroniques. Bien que ces composés s'accumulent essentiellement dans les cônes, ils peuvent aussi s'accumuler sur la face inférieure des jeunes feuilles dans les poils glandulaires. Les feuilles et les tiges sont considérées comme des co-produits et sont très peu utilisées. Ce projet nous a permis d'étudier le potentiel agronomique et de quantifier les molécules reconnues pour leur action bénéfique sur la santé, de neuf cultivars de houblon cultivés pour la première fois au Québec. Nous avons étudié l'effet de la méthode de conservation sur le contenu en molécules bioactives des cônes et des feuilles après 12 mois d'entreposage. En plus, nous avons réussi à valoriser les co-produits du houblon et à produire des extraits de cônes, de feuilles et de tiges. Nos résultats ont montré que les feuilles et les tiges représentent plus de 50 % du poids sec total des plants et contiennent des quantités importantes de composés phénoliques dont des proanthocyanidines. Après 12 mois d'entreposage, des pertes importantes de xanthohumol et d'acides α et β ont été détectées dans les cônes secs. Par contre, la composition des cônes congelés est restée constante. La congélation n'est pas nécessaire pour conserver les feuilles puisque les concentrations de composés phénoliques totaux et de proanthocyanidines ne diminuent pas significativement dans les feuilles sèches. Les conditions optimales d'extraction ont été déterminées et sont de deux heures à 30 °C avec de l'éthanol 70 %, pour un ratio solide:liquide de 1:15 pour les cônes et les tiges et un ratio de 1:40 pour les feuilles. Les extraits ont été concentrés en utilisant une résine adsorbante et en utilisant l'huile comme co-solvant et trois extraits différents ont été obtenus. / Hops (Humulus lupulus L.) is grown primarily for its female inflorescences known as hop cones and is used for nutraceutical purposes and for brewing. Cones contain mainly hop bitter acids (α- and β- acids) and xanthohumol. Hop bitter acids are known for their bitter taste in beer and for their anti-microbial properties while xanthohumol is known for its chemopreventive properties. In addition, cones contain proanthocyanidins and polyphenols known for their preventive properties against chronic diseases. Although these compounds accumulate mainly in the cones, they can also accumulate on the underside of young leaves. Leaves and stems are considered as co-products and are rarely used. In this work, we studied the agronomic potential and we quantified the bioactive molecules present in cones, leaves and stems of nine hop cultivars, grown for the first time in Quebec. We also studied the effect of the storage method on cones and leaves bioactive content after 12 months of storage. In addition, we successfully valorized hop co-products and we produced cones, leaves and stems extracts. Our results showed that leaves and stems represent more than 50 % of the total dry weight of plants and contain substantial amounts of total polyphenols and proanthocyanidins. After 12 months of storage, significant losses of xanthohumol and α- and β- acids were detected in dried cones. In contrast, the composition of frozen cones remained constant. Freezing was not necessary to store leaves since the concentrations of total polyphenols and proanthocyanidins did not decrease, significantly, in dried leaves. The extraction parameters were optimized and the maximum extraction yield for the molecules of interest were obtained at 30 °C, 2 h of extraction, an ethanol concentration of 70 % and a solid: liquid ratio of 1:15 for cones and stem and 1:40 for the leaves. Extracts were concentrated by adsorbtion and by using oil as co-solvent and three different hop extracts were obtained.

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Tableau d'honneur de la Faculté des études supérieures et postdoctorales, 2006-2007 / L'incorporation de nutraceutiques dans les formulations alimentaires est attrayante bien que problématique en raison de la sensibilité de ces molécules aux conditions environnementales. Cette étude visait donc à développer des véhicules protéiques susceptibles de préserver l'intégrité et l'activité de ces composés bioactifs. Des émulsions gélifiées à froid de P-lactoglobuline ont été élaborées puis caractérisées par rhéologie dynamique et microscopie électronique. Leurs propriétés de dissolution et de libération en conditions gastro-intestinales simulées ont été également déterminées. Les résultats indiquent que l'huile et le calcium gouvernent le processus de gélification et modulent la microstructure ainsi que les propriétés fonctionnelles des émulsions gélifiées. Celles-ci sont par ailleurs gastrorésistantes et empêchent la dégradation de l'a-tocopherol, choisie comme molécule de référence, au cours de la digestion enzymatique. Les travaux montrent que l'utilisation d'émulsions gélifiées à froid de P-lactoglobuline constitue une solution viable pour le transport et la protection des molécules nutraceutiques liposolubles et thermosensibles. / Incorporation of nutraceuticals in food formulations, as a means to modulate risk of disease development, is attractive but problematic as these molecules are unstable to environmental conditions. Our objective was to develop a whey protein-based delivery vehicle to transport and protect such bioactive compounds. Cold-set P-lactoglobulin emulsion gels were produced and characterized using dynamic small strain rheometry and electron microscopy techniques. Their dissolution and release behavior under simulated gastrointestinal conditions was also investigated. Results showed that oil and calcium govern the process of gel network formation and modulate the functional properties of cold-set emulsion gels. The latters, in addition, are gastroresistent and effectively prevent a-tocopherol, chosen as a model molecule, from being degraded during enzymatic digestion. This work confirm the suitability of using cold-set P-lactoglobulin emulsion gels as carriers for fat-soluble and heat-sensitive nutraceutical molecules.

Plusieurs aliments fonctionnels sont et seront développés à partir de molécules aux propriétés nutraceutiques. Parmi ces molécules, l’épigallocatéchine-3-gallate (EGCG), principal antioxydant du thé vert, présente un grand intérêt en raison de ses propriétés antioxydantes qui pourraient jouer un rôle préventif vis-à-vis de certaines pathologies. Cependant, sa biodisponibilité est faible à cause de son instabilité en milieu intestinal. De son côté, la β-Lactoglobuline (β-Lg) est connue pour sa capacité à lier des molécules bioactives les protégeant de l’oxydation. L’objectif général de ce projet de recherche vise à étudier les interactions entre l’EGCG et la β-Lg et l'impact de ces interactions sur les propriétés fonctionnelles du système formé. La caractérisation moléculaire des interactions entre l’EGCG et la β-Lg, à l’état natif et dénaturé thermiquement, a été réalisée par des méthodes spectroscopiques. Les résultats montrent que l’EGCG interagit avec la β-Lg au niveau moléculaire en formant un complexe 1:1 induisant un changement de la structure moléculaire de la β-Lg. L'interaction provoque une diminution de l’activité antioxydante de l’EGCG dans toutes les conditions étudiées. Cependant, on observe que la β-Lg assure une protection limitée à l'EGCG contre la dégradation dans le temps : la forme dénaturée de la protéine à pH 7 étant légèrement plus efficace. L’impact de l’EGCG sur le comportement thermique de la β-Lg et sur la microstructure des gels obtenus a été étudié par spectroscopie infrarouge à transformée de Fourier (FTIR) et par microscopie électronique. La présence d’EGCG change le profil d’agrégation de la protéine. Cependant, ces interactions n'entraînent pas de changements majeurs dans la microstructure des gels formés, qu'il s'agisse des gels filamenteux ou particulaires. Cette étude démontre que la β-Lg peut lier l’EGCG et maintenir une activité antioxydante non négligeable dans les deux types des gels formés par la protéine. / Molecules with nutraceutical properties can be used to develop functional foods. The major antioxidant in green tea, epigallocatechin-3-gallate (EGCG), could be valuable for preventing certain pathologies. However, its bioavailability in the intestine needs to be improved. The milk protein β-lactoglobulin is known for its ability to protect bioactive molecules from oxidation. The general aim of this research was to study EGCG–β - lactoglobulin interactions and their effects on nutraceutical functionality using spectroscopic methods. The results show that EGCG forms complexes with β-lactoglobulin in a 1:1 ratio and induces changes in the molecular structure of the protein. This interaction causes a decrease in the antioxidant activity of EGCG. However, EGCG degradation is slowed, more in the case of thermally denatured β-lactoglobulin. Using Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) and electron microscopy to study β-lactoglobulin thermal behaviour and gel microstructure, it was determined that binding EGCG changes the protein aggregation pattern but has little effect on the microstructure of filamentous gels or particulate gels. This study shows that both types of β-lactoglobulin gel can bind EGCG and maintain its antioxidant activity.

Thèse (Ph. D.)--Université Laval, 2008. / Bibliogr.: f. 128-162. Publié aussi en version électronique dans la Collection Mémoires et thèses électroniques.

Thèse (M.Sc.)--Université Laval, 2004. / Bibliogr. Publié aussi en version électronique.

Les aliments fonctionnels et les nutraceutiques appartiennent à une catégorie nouvelle de produits. Il a été démontré qu'ils ont des bienfaits physiologiques en plus des fonctions nutritionnelles de base. Cependant, ces produits alimentaires posent de nouveaux défis en terme de connaissances scientifiques. Les consommateurs recherchent des informations sur ces produits et considèrent les diététistes comme les sources les plus fiables d'information pour les éclairer sur les AFN. Cette étude démontre que les diététistes croient aux aliments fonctionnels et aux nutraceutiques, et elles sont d'accord qu'ils présentent des bienfaits pour la santé qui vont au-delà de la nutrition de base. Elles connaissent plusieurs de ces aliments et leurs bienfaits pour la santé et la majorité les intègrent à leur pratique. La majorité sont très intéressées à en apprendre davantage sur ces produits. Les résultats de cette étude révèlent aussi que les diététistes préfèrent les aliments fonctionnels à leur état naturel. Cette préférence semble être due au manque de renseignements appropriés sur ces produits. L'un des objectifs de ce projet est d'examiner les déterminants des connaissances des diététistes envers les AFN. Les résultats rapportés suggèrent que les comportements et les croyances des diététistes face aux aliments fonctionnels et aux nutraceutiques sont les déterminants les plus signifiants de leur niveau de connaissance envers ces produits alimentaires.

La zéine est une protéine dont l'utilisation est intéressante à la formation d'un système matriciel apte à moduler la libération de principes actifs alimentaires. En effet, lorsqu'elle subit divers traitements de mise en suspension dans l'eau ou dans l'éthanol, avec et sans présence de chaleur, la zéine adopte différentes conformations. Cela mène à l'obtention de poudres qui présentent des propriétés diverses, tant au point de vue microscopique que macroscopique. Les différents types de poudre, après avoir subi un traitement de granulation et de compression, mènent à l'obtention de comprimés qui exposent des propriétés mécaniques ainsi que des propriétés de libération différentes. Cela permet d'affirmer que la zéine qui a préalablement subi un traitement de mise en suspension dans l'eau à température ambiante, suivi d'un séchage, d'un broyage et d'un traitement de granulation préalable à sa compression, présente des propriétés de libération prolongée.

Ces travaux de recherche ont permis d ' élaborer une méthode de gélification 'à froid ' induite par l'addition de sels de calcium à des protéines de soya thermiquement dénaturées, le but ultime étant d'utiliser ces hydrogels dans le développement de nouveaux aliments fonctionnels et comprimés nutraceutiques ayant des effets bénéfiques sur la santé. Les résultats obtenus démontrent la formation de deux types d 'hydrogels distincts selon la teneur en sels de calcium utilisés. À faible teneur en sels de calcium, des hydrogels filamenteux caractérisés par une microstructure ordonnée et une bonne capacité de rétention d'eau sont obtenus, alors que des hydrogels poreux, agrégés et ayant une faible capacité de rétention d'eau sont identifiés lorsqu'une haute teneur en sels de calcium est utilisée. Ces deux types d 'hydrogels démontrent des propriétés rhéologiques distinctes, utilisées pour quantifier leur dimension fractale respective. Il a été démontré par cette étude que les hydrogels de type filamenteux sont sujet à un mécanisme de formation lent selon un patron dicté par l'encombrement stérique des agrégats primaires, tandis que les hydrogels agrégés sont formés rapidement de façon totalement aléatoire, créant une microstructure désordonnée. Des études in vitro en conditions gastro-intestinales montrent clairement la capacité des hydrogels filamenteux et agrégés à protéger des molécules de vitamine B2, emprisonnées dans leur structure, contre les conditions gastriques (enzymes digestives, pH acide) et à les libérer en conditions intestinales. Les hydrogels filamenteux montrent des profils de libération de la vitamine B2 plus constants que ceux agrégés dû à leur structure moins poreuse. Des comprimés formés à partir des hydrogels lyophilisés et compressés ont également été conçus. Les études in vitro effectuées sur ces comprimés démontrent, comme les études menées sur les hydrogels, une bonne protection de la vitamine B2 en présence de conditions gastriques et une libération accrue lorsque soumis aux conditions intestinales. D'intéressantes perspectives dans le développement de véhicules (hydratés ou comprimés) pour la protection de molécules nutraceutiques et leur libération intestinale sont donc envisageables à partir des hydrogels développés dans le cadre de cette étude.