L’ajout de concentrés protéiques de lactosérum (CPLs) dans le fromage est limité à cause de la contamination par des phages lactiques résistants à la chaleur. En outre, les protéines de lactosérum peuvent protéger les phages contre la chaleur augmentant ainsi le risque de contamination. Le but de ce travail était d’expliquer cet effet protecteur et d’identifier un déterminant génétique responsable de la résistance thermique de phages lactiques. D’abord, l'inactivation thermique du phage résistant à la chaleur P1532 (groupe Sk1virus) a été étudiée dans des CPLs et dans trois de ses composantes majeures à 95 °C, en fonction du pH et de temps de chauffage. Les changements structuraux des protéines du lactosérum ont été suivis par spectroscopie FTIR. Les résultats d’inactivation thermique ont montré que les conditions acides des CPLs favorisent la destruction des phages laitiers par traitement thermique. Également, ils ont avéré que l’effet protecteur des protéines est dépendant du pH et du temps de chauffage, mais n'est pas dû à une protéine spécifique. Les spectres de FTIR ont montré que l’effet protecteur est relié à la structure et à l'agrégation des protéines. Ensuite, une étude plus approfondie a été menée sur cet effet protecteur, en utilisant la lactoferrine (LF) comme modèle des protéines sériques en raison de ses propriétés physico-chimiques uniques. Une évaluation détaillée de la structure tertiaire/secondaire de la LF a été effectuée en utilisant la spectroscopie FTIR ainsi que le dichroïsme circulaire. Après inactivation thermique de phage P1532, aucun effet protecteur de la LF n'a été détecté au pH neutre, alors qu’à pH 5, un effet protecteur marqué de la LF a été signalé. Les données des études spectroscopiques ont clairement montré que la LF est plus stable, au niveau de la structure tertiaire et secondaire, si elle est chauffée à pH 5 qu'à pH 7. En somme, il existe une corrélation directe entre la stabilité thermique des protéines sériques et la protection conférée au phage P1532 pendant le traitement thermique. Les résultats obtenus à cet égard offrent de nouveaux outils pour minimiser l’impact de l’effet protecteur sur les phages lactiques. Afin de mieux comprendre la résistance thermique intrinsèque des phages lactiques, un déterminant génétique a été identifié. Suite à l’exposition du phage virulent de L. lactis CB14 sensible à la chaleur (groupe Sk1virus) à des températures faibles et élevées, il a été possible d’isoler deux phages qui ont acquis une résistance thermique plus élevée. Le séquençage de leur génome a révélé une délétion de 120 pb dans le gène codant pour la TMP. Les séquences de protéines de TMP de phages mutants ont été comparées avec leurs homologues dans d'autres phages de L. lactis. L'analyse comparative a montré que la même délétion semble avoir eu lieu dans la TMP de phages thermorésistants P680 et P1532. Nous proposons que la TMP soit en partie responsable de la stabilité à la chaleur de phages lactiques. L'identification d’un déterminant génétique responsable de la résistance thermique des phages de groupe Sk1virus est une première étape pour comprendre l'émergence de ce groupe de phages thermostables, et peut conduire à des meilleures stratégies de contrôle. / The incorporation of whey protein concentrates (WPC) into cheese is a risky process due to the potential contamination with thermo-resistant phages of lactic acid bacteria (LAB). Furthermore, whey proteins can protect phages during heat treatment, thereby increasing the above risk. The objectives of this work were to understand this protective effect and to identify genetic determinant(s) responsible for the thermal resistance of lactococcal phages. First, the effect of pH and time of heating on the inactivation of lactococcal thermo-resistant phage P1532 (Sk1virus/936 group) was measured, at 95 ºC, in WPC and in three individual major whey components. The molecular structure changes of the tested proteins were also monitored by Fourier transform infrared (FTIR) spectroscopy. Phage inactivation results indicated that acidic conditions of WPC favor the destruction of dairy phages by heat treatment. Moreover, it revealed that the protective effect of whey proteins was pH and time dependent and was not restricted to one component. FTIR spectra suggest that the protection is related to protein molecular structures and to the level of protein aggregates. Then, to further investigate this protection, we used lactoferrin (LF) as a whey protein model as a result of its unique physicochemical properties. We combined FTIR and circular dichroism (CD) spectroscopies to monitor the structural conformational changes of LF. Phage inactivation results revealed a strong protective effect of LF on P1532 phage at pH 5 but none at pH 7. Spectroscopic analysis showed that LF was unfolded after heating at pH 7, while it preserved its tertiary and secondary structures when heated at pH 5. In sum, there is a direct correlation between the thermal stability of whey proteins and their ability to protect P1532 phage from heat treatment. The results obtained in this respect offer new tools to minimize the impact of the protective effect on lactococcal phages. In order understand the thermal resistance of LAB phages, we aimed to identify genetic determinant(s) responsible for the thermal resistance of lactococcal phages. After challenging CB14 heat-sensitive phage (Sk1virus/936 group) to low and high temperatures, two phages with increased thermal resistance were selected. Sequencing of their genome revealed a 120 bp deletion in the gene coding for the tape measure protein (TMP). The TMP protein sequences of mutant phages were compared with their homologues in other wild-type L. lactis phages with a wide diversity in heat stability. Comparative analysis of TMP proteins of other lactococcal phages identified the same deletions in the extremely heat-stable phages P680 and P1532. We propose that the TMP is, in part, responsible for the heat stability of the highly predominant lactococcal phages of the Sk1virus group. Identifying this genetic determinant for Sk1virus heat stability is a first step to understand the emergence of this group of thermostable phages, and may lead to improved control strategies in the cheese industry

L’interaction associative entre la β-lactoglobuline et le xanthane (natif ou traité par hautes pressions hydrodynamiques) résultant en la formation de complexes électrostatiques a été étudiée par diverses techniques chimiques et physiques. L’objectif principal était d’approfondir les connaissances fondamentales au niveau moléculaire sur les interactions protéines – polysaccharides anioniques. Il a été trouvé que le mécanisme de séparation de phases associative suivi par ce système est une nucléation et croissance qui résultant en la formation de diverses structures fractales. Notamment, des différences de taille, de structure interne (compacité) et de solubilité ont été obtenues selon, entre autres, le pH et le ratio protéine – xanthane qui dirigent les processus de structuration dans le système en gouvernant, respectivement, la densité de charge des molécules et les effets d’équilibre de masse. L’importance et l’effet des forces de cisaillement appliquées (ou non) ainsi que la méthode d’acidification utilisée pendant la séparation de phases ont aussi été démontrés. Ainsi, lorsque la complexation a lieu sous cisaillement, la taille et la structure des complexes sont déterminées par un processus de restructuration induit par une compétition entre les forces électrostatiques attractives et les forces de rupture dues à l’écoulement. D’autre part, il a été démontré que le degré d’agrégation du xanthane est responsable des différentes structures formées puisque c’est le polysaccharide qui agit comme support lors de la complexation. Particulièrement, à des taux d’acidification lents, la taille des complexes peut être contrôlée en modifiant le poids moléculaire du xanthane. Les propriétés fonctionnelles des complexes obtenus peuvent ainsi être modifiées et façonnées en ajustant divers paramètres initiaux (ratio protéine – xanthane, poids moléculaire du xanthane) ainsi que les conditions présentes lors de leur fabrication (cisaillement, vitesse d’acidification). La fonctionnalité des complexes comme substituts de matière grasse a été évaluée dans des formulations modèles de garniture à biscuit ou glaçage à gâteaux. Les complexes ont conféré de bons attributs de viscosité et de texture aux échantillons faibles en gras. / The associative interaction between β-lactoglobulin and xanthan gum (native or treated by high hydrodynamic pressures) resulting in the formation of electrostatic complexes was studied by several chemical and physical techniques. The main objective was to develop a fundamental knowledge of this system at a molecular level, to better understand the interactions between proteins and anionic polysaccharides. The associative phase separation in this system proceeded via a nucleation and growth mechanism that resulted in the formation of distinct fractal structures. Namely, differences in size, internal structure (compactness), and solubility were obtained depending principally on the pH and initial protein to polysaccharide ratio; which, in turn governed molecular charge density and mass action equilibrium effects determining the structuration processes. The important effects of the acidification method and the shearing forces applied during complexation were also identified. Particularly, it was revealed that when shear forces were applied during complexation the size and the structure of interpolymeric complexes were determined by restructuring processes set by a competition between attractive electrostatic forces and rupture forces caused by flow. Moreover, it was found that the aggregation pattern of xanthan gum was responsible for the formation of the different structures since it is the polysaccharide that acts as the support during complexation. Accordingly, at slow rates of acidification, a modification of the molecular weight of xanthan gum can control the size of the complexes. Therefore, the characteristics and functional properties of the complexes can be modified and tailored by adjusting the initial parameters and the conditions present during their manufacture.

Tableau d’honneur de la Faculté des études supérieures et postdoctorales, 2007-2008. / La libération d'arôme a été étudiée à partir de produits contenant des protéines laitières. L'objectif général était de comparer l'effet, sur la libération d'arôme, de différentes microstructures d'émulsions et de gels, obtenues en modulant des paramètres de procédé. Ces derniers ont été sélectionnés pour leur incidence sur la microstructure du produit fini : la pression d'homogénéisation, la fraction d'huile à l'homogénéisation et la source de protéines dans le cas d'émulsions; le traitement thermique du lait et la gélification dans le cas de gels acides. La microstructure (taille des gouttelettes et charge protéique pour les émulsions; densité du réseau - fermeté pour les gels) a montré peu ou pas d'effet sur la libération d'arôme, même sur sa composante cinétique. Cependant, les paramètres de procédé à l'étude ont montré des effets sur la libération d'arôme, qui pourraient s'expliquer par le changement de conformation des protéines laitières associé à ces traitements. / Aroma release was studied from products containing milk proteins. The purpose of the project was to compare the effect, on aroma release, of different microstructures of emulsions and gels, obtained by modulating processing parameters. The latter were selected for their impact on the microstructure of the final product: homogenization pressure, oil fraction at homogenization and protein source in the case of emulsions; milk heating and acid-induced gelation in the case of acid gels. The microstructure (droplet size and protein load for emulsions; density of the network - firmness for gels) showed little or no effect on aroma release, even on its kinetic component. However, the studied processing parameters showed significant effects on aroma release, which could be explained by the change in the conformation of proteins associated with these treatments.

Le babeurre constitue la phase aqueuse extraite de la masse de beurre obtenue lors du barattage de la crème. Avec une composition similaire à celle du lait écrémé, le babeurre présente un fort potentiel de valorisation pour l'industrie fromagère. Son utilisation en fromagerie demeure toutefois limitée par plusieurs défauts technologiques. Par exemple, il augmente le temps de coagulation à la présure, conduit à des caillés plus friables et diminue leur fermeté. Pour expliquer ce phénomène, les présents travaux sont basés sur l'hypothèse que les fragments de la membrane de globule de gras laitier interagiraient directement avec les micelles de caséine suite à l'application d'un traitement thermique et interféreraient de ce fait dans l'environnement physicochimique de ces dernières, nuisant par conséquent à leur coagulation. Le but du projet de recherche est de caractériser les interactions liant les micelles de caséine aux protéines du babeurre afin de mieux comprendre le comportement du babeurre en système fromager. Pour ce faire, des micelles de caséine de babeurre de crème crue et de babeurre de crème pasteurisée (90°C, 20 secondes) ont été isolées par centrifugation. Leur taille, leur charge et leur composition protéique ont été déterminées. Les résultats obtenus ont permis de montrer que la pasteurisation favorisait la création de complexes entre les micelles de caséine et les protéines de la membrane de globule de gras laitier. Selon des résultats obtenus à partir de gels électrophorétiques de polyacrylamide réalisés en 2 dimensions (1ere dimension en conditions non-réductrices et 2eme dimension en conditions réductrices), ces complexes seraient maintenus par des liens covalents mettant en jeu des liaisons disulfures. Les résultats de gels électrophorétiques de polyacrylamide cette fois réalisés en 1 dimension, alternativement avec et sans ajout d'agent réducteur, montrent que les mécanismes d'interaction feraient notamment intervenir la PAS 6/7, la butyrophiline ainsi que la caséine K. Par ailleurs, les caséines K jouent un rôle majeur dans la coagulation fromagère et leurs liens avec les autres protéines sont reconnus pour diminuer cette fonction. Les liens unissant ces dernières aux protéines de la membrane de globule de gras laitier peuvent donc constituer une explication des défauts technologiques apportés par l'utilisation du babeurre de crème pasteurisée en fromagerie.

Le but de ce projet était de développer de nouvelles boissons laitières fermentées à base de lactosérum aux propriétés organoleptiques attrayantes. D’autres caractéristiques recherchées pour ces boissons étaient une concentration élevée en protéines, une haute teneur en probiotiques et sans additif (ni sucre, ni polysaccharides, ni colorants, ni arômes artificiels). Ces boissons auraient donc un effet bénéfique potentiel sur la santé cardiovasculaire, le poids corporel et le bien-être des consommateurs. Des boissons contenant 10% de protéines de lactosérum ont été fabriquées par fermentation de concentré de protéines de lactosérum (CPL) et/ou isolat de protéines de lactosérum (IPL). Dix CPL et deux IPL ont été évalués pour leur aptitude à la fermentation lactique. Sept ferments thermophiles et 2 souches probiotiques furent utilisés. L’impact des ferments, la stabilité des ferments et des probiotiques, la post acidification ainsi que les propriétés organoleptiques ont été évalués. Les conditions de fermentations ont été optimisées afin de générer des produits ayant au moins 1 à 10 milliards de probiotiques par portion. Ce projet a permis de développer des boissons fermentées (de type yogourt à boire) contenant 10% de protéines de lactosérum et 2 milliards de bactéries probiotiques par mL, et ce, uniquement à partir de dérivés de lactosérum. Par portion de 100 mL, ces boissons contiennent 200 milliards de probiotiques et seraient considérées comme les produits les plus riches en probiotiques sur le marché québécois. Ces résultats pourraient conduire à la mise en marché de nouveaux produits au fort potentiel de croissance qui répondent à plusieurs tendances de marché dans le secteur des aliments santé. / The aim of this project was to develop new fermented milk beverages from whey protein concentrates with attractive sensory properties. Other desired characteristics for these beverages were high protein concentration, high probiotic content and no use of additives (sugar, polysaccharides, colorants, artificial flavors). These drinks would have potential benefits on cardiovascular health, body weight and the well-being of consumers. Beverages containing 10% whey protein were obtained by fermenting whey protein concentrates (WPC) and/or whey protein isolates (WPI). Ten WPCs and two WPIs were evaluated for their ability to allow lactic fermentation by 2 types of mesophilic starter cultures. The medium with the best fermentation kinetics and the best organoleptic properties was selected. The impact of 7 thermophilic starter and 2 probiotic cultures on cell concentration and stability, post acidification and organoleptic properties was studied. The fermentations were adapted to generate products with at least 1 to 10 billion probiotics per serving. This project allowed the development of fermented beverages (drinking yogurt type) with 10% whey proteins and 2 billion probiotic bacteria per mL, exclusively from whey derivatives. Each 100 mL serving contained 200 billion probiotics and would be considered as a product with the highest probiotics counts on the Quebec market. These results could lead to the marketing of new products with high growth potential that respond to several market trends in the health food sector.

Les résultats de cette étude ont montré qu'un extrait enrichi en peptides anioniques (APEE), préparé par nanofiltration d'un hydrolysat trypsique de protéines du lactosérum, inhibait la croissance des bactéries pathogènes Listeria monocytogenes et Staphylococcus aureus sur milieu gélose. Le même extrait s'est aussi avéré efficace pour inhiber la croissance de L. monocytogenes dans un caillé modèle de type Cheddar. De plus, l'activité antimicrobienne de cet extrait était supérieure dans les caillés préparés avec un faible ratio sel/humidité (1.75% vs 3.75%). L'efficacité de cet extrait envers les bactéries Gram positif a été associée à sa richesse en peptides anioniques constitués de plus de 8 acides aminés et pouvant contenir des résidus cysteine et/ou un pont disulfure. Ces travaux suggèrent donc que l'APEE pourrait être utilisé comme agent de conservation naturel pour limiter la croissance de L. monocytogenes dans les aliments, notamment dans les fromages Cheddar à teneur réduite en sel.

Titre de l'écran-titre (visionné le 19 juin 2023) / Thèse ou mémoire avec insertion d'articles. / La mise en place d'une nutrition adéquate pour les prématurés est un défi majeur pour les services néonataux notamment, car la teneur en protéines du lait maternel n'est pas suffisante pour soutenir la croissance des nourrissons de très faible poids à la naissance (<1 500 g). Ainsi, les isolats protéiques de lait bovin (>85 % sur base sèche) sont généralement utilisés pour répondre aux besoins en protéines. Toutefois, ces produits pourraient causer des intolérances lorsqu'utilisés pour la nutrition de cette population vulnérable. Par conséquent, le but de ce projet était de produire un concentré protéique de lait humain en adaptant les procédés (écrémage, microfiltration, ultrafiltration, diafiltration, pasteurisation thermique et par pression) actuellement utilisés en industrie laitière et d'étudier l'impact de ces technologies sur les phénomènes de dénaturation/agrégation des protéines en ciblant particulièrement celles d'importance biologique. L'objectif final étant d'évaluer la faisabilité d'un concentré de protéines de lait humain afin d'aider à l'atteinte des besoins nutritionnels et physiologiques des prématurés. Une première étude a permis de mettre en évidence l'impact de la composition du lait humain et du seuil de coupure de la membrane de filtration sur l'efficacité de l'ultrafiltration couplée à la diafiltration pour la concentration et la purification des protéines du lait humain. Une teneur protéique de 50% sur une base sèche a été atteinte dans le concentré généré. Le procédé a permis une rétention maximale des protéines et des peptides d'intérêt nutritionnel. Toutefois, la forte teneur en oligosaccharides est vraisemblablement un frein majeur à l'atteinte des performances optimales de l'ultrafiltration et de la diafiltration. Ces résultats ont permis de corréler l'impact des différences de composition des laits bovin et humain sur les performances des procédés baromembranaires. Cependant, d'autres stratégies devront être développées pour augmenter les performances de filtration dans un contexte industriel ou pilote. À partir du concentré protéique de lait humain généré à l'étape précédente, le deuxième objectif de cette thèse visant à étudier l'impact de différents traitements de pasteurisation sur les structures protéiques. Nous avons observé que l'ensemble des traitements de pasteurisation appliqués (haute pression hydrostatique [HPH], pasteurisation haute température/temps court [HTST] et pasteurisation de Holder [ou pasteurisation basse température/temps long]) induisaient une agrégation de diverses protéines, en particulier l'α-lactalbumine et la lactoferrine. Cependant, les traitements thermiques avaient un impact plus important que les HPH puisque 86% de la lactoferrine a été dénaturée et agrégée à la suite d'une pasteurisation HTST et pasteurisation de Holder alors qu'elle a été préservée après HPH à un niveau similaire à celui du concentré de protéines de lait humain non traité. Finalement, les travaux du troisième objectif ont permis de générer des données sur la digestion gastro-intestinale du lait maternel, du concentré protéique non traité et pasteurisé (HPH, HTST ou pasteurisation de Holder) dans un modèle in vitro de nouveau-né prématuré. Il a aussi été démontré que les 3 procédés de pasteurisation ont permis de diminuer significativement la charge microbienne du concentré. Des degrés d'hydrolyse similaires ont été calculés pendant et après la digestion pour l'ensemble des HMPC (non traités, HPH, HTST ou pasteurisation de Holder). Cependant la lactoferrine, ainsi que les protéines laitières de hauts poids moléculaires, étaient plus susceptibles à la digestion dans les concentrés traités thermiquement. Au contraire, l'α-lactalbumine semble être plus résistante à la digestion suite à l'application des traitements (HPH, HTST et pasteurisation de Holder). En résumé, ce projet a permis de générer de nouvelles connaissances sur la transformation du lait humain, pour la production d'un concentré protéique, à l'aide des méthodes conventionnellement appliquées en industrie laitière et alimentaire. D'après l'ensemble des critères de qualité étudiés, la pasteurisation par HPH a engendré des impacts plus faibles sur la structure et la digestibilité des protéines comparativement aux traitements thermiques. Cependant, pour envisager la production d'un concentré protéique de lait humain au sein des banques de lait humain, il sera nécessaire de démontrer la salubrité microbiologique de ce produit fini. En effet, en lien avec la vulnérabilité des prématurés et la périssabilité du lait, la décontamination et la conservation de ces produits représentent des enjeux majeurs. / Adequate nutrition is a challenge for neonatal services, especially when the protein content of human milk is not sufficient to support the growth of very low birth weight infants (VLBW, <1 500 g). Bovine milk-based protein isolates (>85% on a dry basis) are typically used to meet protein requirements. However, these products could cause feeding intolerance for this vulnerable population. Therefore, the purpose of this project was to generate a human milk protein concentrate (HMPC) by adapting process (skimming, microfiltration, ultrafiltration, diafiltration, and pasteurization by thermal and pressure processes) currently used in the dairy industry and to study the impact of this technology on the denaturation and aggregation of proteins, mainly bioactive proteins. The aim was to evaluate the feasibility of producing a human milk protein concentrate to meet the nutritional and physiological needs of premature newborns. A first study highlighted the impact of human milk composition and molecular weight cut-off on the efficiency of ultrafiltration and diafiltration for the concentration and purification of human milk proteins. The HMPC contained 50% of protein on dry basis. The process allowed a maximal retention of proteins and peptides of interest from a nutritional point of view. However, the presence of oligosaccharides negatively impacted the performance of ultrafiltration and diafiltration. These results allowed us to correlate the impact of compositional differences between bovine and human milk and the performance of pressure-driven membrane processes. However, other strategies should be tested to increase the filtration performance in an industrial or pilot scale context. Starting from the HMPC produced at the previous objective, the second objective of this thesis aimed to evaluate the impact of different pasteurization treatments on the protein structure. We highlighted that both high hydrostatic pressure (HHP) and thermal treatments (high temperature short time pasteurization [HTST] and Holder pasteurization) induced aggregation of human milk proteins, mainly α- lactalbumin and lactoferrin. However, effect of thermal treatments on proteins was largely higher compared to HHP since 86% of the lactoferrin (for the soluble phase) was denatured and aggregated after heat treatment (HTST and Holder pasteurization). The impact of HHP on lactoferrin was non-significant and lactoferrin concentration stayed the same as the non-treated HMPC. Finally, the third study provides information regarding the gastrointestinal digestion of non-treated HMPC and pasteurized HMPC (HHP, HTST or Holder pasteurization) in a premature infant in vitro model. It has also been demonstrated that the three pasteurization processes have significantly reduced the microbial load of the HMPC. Similar hydrolysis degrees were calculated during and after digestion between any HMPC (non-treated, HHP, HTST or Holder pasteurization). However, lactoferrin and other higher molecular weight proteins became more sensitive to digestion after thermal treatments of HMPC. On the contrary, α-lactalbumin was more resistant to digestion after pasteurization treatments (HHP, HTST and Holder pasteurization). In conclusion, this project generated new knowledge on human milk processing, to produce HMPC, using conventional methods currently used in dairy industries. According to the different results generated in the three objectives, HHP represents the best option to maintain the quality of HMPC. However, to consider the production of human milk protein concentrate within human milk banks, the study of the microbiological safety of this concentrate is crucial. Indeed, because of the vulnerability of premature newborns and the perishability of milk, the decontamination and preservation of these products represent major issues.

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.

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.

L'objectif de ce travail était d'étudier l'impact de la digestion in vitro des protéines du lactosérum et des facteurs de croissance (TGF-β2 et IGF-I) contenus dans un ingrédient protéique bioactif, nommé BWPE, à l'aide de systèmes de digestion statique et dynamique (TPM-1), puis de vérifier l'impact de cette digestion sur les activités biologiques du produit. Premièrement, la digestion du BWPE sous l'action de la pepsine dans un modèle de digestion statique a révélé la résistance de la β-lactoglobuline (β-LG) à cette enzyme, alors que les autres protéines sont hydrolysées graduellement. Les contenus en TGF-β2 et IGF-I du BWPE ont diminué partiellement après 120 min de digestion (50% et 30%, respectivement). L'activité inhibitrice de la prolifération des splénocytes murins par le BWPE n'a pas été modifiée par l'hydrolyse pepsique, suggérant que la ou les composantes responsables de cette activité ne sont pas dégradées par la pepsine. La digestion gastrointestinale du BWPE à l'aide d'un système dynamique (TIM-1) a démontré que la β-LG et le glycomacropeptide sont les composantes protéiques du lactosérum les plus résistantes à la digestion stomacale pendant 3 h. Toutefois, toutes les protéines contenues dans le BWPE sont rapidement hydrolysées dans le compartiment duodenal. Après 5 h de digestion, une forte proportion de l'azote (73%) contenu dans le produit initial est absorbée dans les fluides jejunal et ileal sous forme de peptides dont la taille est inférieure à 5,8 kDa. La majorité (95%) du TGF-β2 contenu dans le BWPE résiste aux enzymes gastrointestinales, alors que F IGF-I est entièrement hydrolyse par ces enzymes après 5 h de digestion. L'impact de la digestion gastrointestinale du BWPE sur certaines activités biologiques a montré que ce traitement modifie l'activité immunosuppressive du produit sur des splénocytes murins, qu'il n'affecte pas la production de glutathion intracellulaire par des cellules cancéreuses Jurkat T, et que la plupart des échantillons digérés ne sont pas cytotoxiques envers ces cellules. En conclusion, ce travail de recherche a permis de démontrer que l'efficacité thérapeutique associée à la présence de TGF-β2 dans un ingrédient laitier pourrait s'expliquer par la résistance de ce facteur de croissance lors de la digestion gastrointestinale.