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.

L'appellation ‘desserts laitiers neutres' regroupe de nombreux produits de composition similaire mais de structure et de texture différente. Trois de leurs composants et leurs interactions définissent leur structure : l'amidon, les carraghénanes et les protéines de lait. L'objectif de cette thèse était de mieux appréhender les mécanismes physico-chimiques impliqués dans la mise en place de la structure de ces produits et leur impact sur la perception sensorielle.Ce travail s'est focalisé sur les interactions entre l'amidon et les carraghénanes en présence ou non de protéines de lait. De l'amidon modifié de maïs cireux, du lait écrémé reconstitué et des kappa-carraghénanes ont été utilisés. Différentes interactions ont été mises en avant par l'utilisation d'outils rhéologiques et microscopiques. En mélange binaire le carraghénane s'adsorbe sur le granule d'amidon gonflé. Cette interaction dépend de la densité de charge, et de la masse moléculaire du carraghénane utilisé. En mélange ternaire le carraghénane interagit préférentiellement avec les micelles de caséines et ce quel que soit le moment ou le lait est ajouté (avant ou après empesage de l'amidon). Cette modification de l'ordre d'incorporation des ingrédients permet d'obtenir des produits de microstructures différentes. Dans les deux cas les granules d'amidon sont inclus dans un réseau carraghénanes / micelles de caséines mais les caractéristiques de ces deux phases (amidon et carraghénanes / micelles de caséines), responsables de la structuration des produits, sont modifiées. Afin d'en évaluer l'impact sur la perception sensorielle de crèmes, neuf produits de formules identiques mais assemblés différemment ont été fabriqués. Un tri libre, suivi d'un classement des groupes sur des termes discriminants à consonance personnelle, ont été mis en place. Des différences entre les produits ont été perçues. Ces différences ont été décrites par des termes de texture corrélés à des mesures instrumentales de texture.Ce travail a permis de mettre en avant les mécanismes physico chimiques déterminants dans la mise en place de la structure ainsi que leur potentiel impact sur les propriétés sensorielles de produits de type crèmes desserts. Ces connaissances pourraient être mises à profit dans des démarches de conception raisonnée ou de rétro ingénierie pour formuler de nouveaux produits. / Neutral dairy desserts are composed of a large diversity of products of similar composition but different structures and textures. Their structure set up is defined by the interactions between three of their quantitatively minor components: starch, milk proteins and carrageenan. The objective of this PhD project was to better understand the chemical-physics mechanisms beyond the neutral dairy desserts structure set up and their impact on the sensory perception of the product.The study focused on single, binary and ternary mixtures containing starch. It was performed with a modified waxy maize starch, reconstituted skim milk and kappa carrageenan mostly. Using rheological and microscopic tools, different interactions were highlighted. In binary mixtures, carrageenan was found to adsorb on the starch granules. A specific study on those interactions pointed out that they depended on carrageenans' charge density and molecular weights. In ternary mixtures, preferential carrageenan / casein micelles interactions in comparison to starch / carrageenan ones were pointed out even when milk proteins were added after starch pasting in a carrageenan solution. The addition of milk before or after starch pasting led to products of same formula but different microstructures. Starch granules were in both cases embedded in a carrageenan / casein micelles network still, the starch granules states or characteristics and the network formed differed. Dispersed starch and carrageenan / milk phases were defined as the key structure parameters of neutral dairy desserts. To assess their impact on sensorial perception, nine products of same formula but built differently were produced. The evaluation was done by subjects by means of a free sorting task followed by a ranking task on free discriminating terms. Sensory differences were found between the products. These differences were characterized and correlated with instrumental attributes.This work permitted to collect numerous data on chemical-physics properties, link them to the structure set up and to their potential impact on sensory properties of dairy creams. All this knowledge would be easily used to improve tailor food development and particularly to formulate new dairy cream texture through a reverse engineering approach.

Ce travail a pour but d'optimiser la précipitation des facteurs de croissance (TGF-(32) à partir d'isolât de protéine de lactosérum enrichi. En effet, des travaux antérieurs ont montré que des isolats de protéines du lactosérum (IPL) issus de laits de fromagerie ayant reçu divers traitements thermiques (crû, thermisé, pasteurisé) présentaient des teneurs variables en facteurs de croissance (TGF-P2, TGF-(31 et IGF-1). Entre autre, des lactosérums issus de laits de fromagerie pasteurisés ont présenté des concentrations en TGF-P2 presque nulles alors que le lait crû permettait la récupération maximale du TGF-P2 dans les IPLs. Une étude systématique à l'échelle pilote a été effectuée afin d'évaluer les conditions optimales de fabrication d'un concentré de protéines de lactosérum (CPL) permettant de récupérer le maximum de facteurs de croissance du lait dans des fractions protéiques obtenues par acidification de ces CPLs. Trois niveaux d'intensité de traitements thermiques ont été retenus: aucun chauffage (crû), 63°C-20s et 68°C-20s. Un total de 6 lots de lait crû (chaque température en duplicata) ont été traités selon le procédé suivant : (1) traitement thermique du lait, (2) acidification du lait à pH 4.6, (3) neutralisation du lactosérum à pH 6.8, puis division en deux lots ; l'un est pasteurisé à 72°C/15s et l'autre ne subit aucun traitement supplémentaire, (4) concentration du lactosérum par ultrafiltration (UF), division aussi en deux lots; l'un est pasteurisé à 72°C/15s et l'autre ne subit aucun traitement supplémentaire, (5) lyophilisation des concentrés et récupération des poudres de CPLs . La composition protéique de ces CPLs n ' a pas été affectée par les différentes combinaisons de traitements thermiques. Cependant, la teneur du TGF-P2, telle que déterminée par ELISA, diminue à partir d'une thermisation du lait de 63°C/20s. Une précipitation acide a été ensuite effectuée à 12 pH différents allant de pH 3.5 à pH 5.7 par ajout d'HCL à des solutions à base des CPLs à 3% de protéine (w/v). Un total de 288 précipités protéiques a été ainsi généré lors de ce deuxième module de cette étude. L'analyse subséquente de ces précipités a permis de démontrer qu'il est possible d'en optimiser la teneur en facteurs de croissance. En effet, certains traitements thermiques appliqués à la matière première ont permis d'augmenter de façon importante la récupération du TGF-P2 et que le phénomène peut être utilisé afin de maximiser la récupération du TGF~p2 par précipitation acide dans des fractions protéiques issues des protéines du lactosérum.

Cette recherche avait pour but d'étudier le métabolisme protéique aux niveaux splanchnique et mammaire en fonction d'apport en protéines ou en énergie. Les apports protéiques ont été modifiés en augmentant les protéines métabolisables fournies par la ration ou par la perfusion duodénale de caséine. Les apports d'énergie ont été modulés par la perfusion ruminale d'acide propionique. Pour appréhender les modifications du métabolisme protéique engendrées par l'apport de protéines et/ou d'énergie, nous avons à la fois mesuré des débits nets des acides aminés et des débits dynamiques en utilisant des traceurs, 13C-leucine et 2Hs-phénylalanine. Nos résultats démontrent qu'une augmentation de l'approvisionnement en protéines métabolisables diminue l'efficacité globale de transformation de l'apport protéique en protéines du lait. Cette diminution d'efficacité est reliée à une augmentation du catabolisme avec des sites d'extraction se partageant selon deux groupes d'acides aminés, soit hépatique pour l'histidine, la méthionine, la phénylalanine et la tyrosine, soit par les tissus périphériques incluant la glande mammaire, pour la lysine et les acides aminés à chaîne ramifiée. Quant à une augmentation de l'apport énergétique sous forme d'acide propionique dans le rumen, elle affecte le métabolisme protéique à deux niveaux : au niveau corporel en diminuant l'oxydation des acides aminés indispensables et au niveau mammaire en augmentant principalement l'extraction des acides aminés (AA) non indispensables. Ainsi, les apports protéique et énergétique stimulent la production de protéines laitières par des mécanismes différents, d'où l'effet additif observé sur ce paramètre. Ces résultats confirment qu'un facteur fixe de conversion des acides aminés absorbés en sécrétion de ces acides aminés dans le lait ne devrait pas être utilisé tel qu'il l'est actuellement dans les différents modèles de prédiction de la production de protéines du lait. Ce facteur varie selon le bilan nutritionnel de l'animal et selon chaque acide aminé.