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.

Le babeurre, sous-produit du beurre, est peu valorisé par l'industrie laitière canadienne. Avec une composition similaire au lait écrémé, il constitue un fort potentiel de valorisation protéique utilisable dans l'industrie de la formulation alimentaire et plus précisément, dans l' industrie fromagère. Parallèlement, son contenu appréciable en fragments de la membrane du globule gras du lait (MGGL ou ± MFGM : Milk Fat Globule Membrane¿) lui confère d' excellentes propriétés fonctionnelles et biologiques. Ces propriétés sont toutefois affectées par les traitements technologiques préalablement appliqués au lait et à la crème. En outre, il a été proposé que la pasteurisation de la crème était responsable de la diminution des propriétés émulsifiantes de la MGGL ainsi que des propriétés fromagères du babeurre. Le but de ce projet était de déterminer l'impact de la pasteurisation haute du lait et de la crème sur la composition minérale du babeurre et protéique de ses fragments de la MGGL. Les résultats ont démontré que l'effet isolé de la pasteurisation de la crème diminue de façon hautement significative (P < 0.0001) les minéraux étudiés (Ca, P, Mg, K, Na) des différents babeurres, alors que l'effet de la pasteurisation du lait cause de plus faibles changements. D'autre part, l'analyse d'images de gels deux dimensions (2-D) a révélé que plusieurs protéines de la MGGL diminuent en intensité suite à une pasteurisation haute industrielle. De manière générale, ces protéines membranaires se retrouvent en plus faibles concentrations à la suite de l'application d'une pasteurisation de la crème. Une meilleure compréhension des changements de composition qui surviennent suite aux traitements de pasteurisation appliqués couramment en industrie permettra de mieux anticiper les applications potentielles du babeurre ou de ses fragments de MGGL en tant qu'ingrédient alimentaire.

Le TGF-β2 (Transforming Growth Factor-β2) est un facteur de croissance dont les activités biologiques sont nombreuses et que l'on retrouve en concentration relativement élevée dans certains isolats de protéines de lactosérum (IPLs). Bien que plusieurs travaux aient démontré le potentiel nutraceutique d'extraits laitiers enrichis en TGF-β2, peu d'études ont porté sur la concentration du TGF-β2 à partir d'IPLs. Ce projet visait donc à développer de nouvelles approches d'extraction du TGF-β2 à partir d'IPLs en se basant sur la formation de complexes protéine-polysaccharide. La chromatographie d'affinité ayant comme ligand le sulfate d'héparine a été utilisée pour concentrer les facteurs de croissance à partir d'un IPL. Des dosages immunologiques ont démontré que cette approche permettait de concentrer le TGF-β2, l'IGF-I (Insulin-like Growth Factor-I) et la lactoferrine par des facteurs de 10, 23 et 31, respectivement. Une analyse en électrophorèse sur gel 2D a aussi permis de détecter la présence de nombreuses protéines mineures reconnues pour leur bioactivité. La microfiltration a ensuite été étudiée en vue de séparer le TGF-β2 d'un IPL suivant sa complexation avec du carraghénane-[delta]. Pour ces essais, trois pH et deux forces ioniques ont été comparés en mode recirculation. Les résultats ont montré qu'à pH 7, sans l'ajout de sel ou de carraghénane-[delta], la transmission des protéines était de 72%, alors que celle du TGF-β2 était de 26%. Avec cette approche, le TGF-β2 a été concentré par un facteur inférieur à 2. La dernière approche consistait plutôt à complexer les protéines anioniques d'un IPL avec du chitosane, un polysaccharide cationique, puis à séparer les complexes par centrifugation en vue d'obtenir un surnageant enrichi en TGF-β2. Toutefois, la majorité des protéines sont demeurées dans le surnageant en présence du TGF-β2. Dans le culot, le TGF-β2 a été concentré par un facteur de seulement 1,14. Une analyse par SDS-PAGE a révélé que la p-lactoglobuline et le glycomacropeptide semblaient interagir avec le chitosane. Ces résultats supportent l'hypothèse que les interactions protéine-polysaccharide pourraient permettre de produire des fractions enrichies en TGF-β2. Toutefois, les approches et conditions évaluées dans cette étude ont mené à des taux d'enrichissement en TGF-β2 relativement faibles, limittant ainsi leur potentiel de mise à l'échelle industrielle.

Il existe des molécules d'origine naturelles qui ont une activité biologique d'intérêt, mais celle-ci peut se trouver altérée par des caractères physicochimiques intrinsèques défavorables, comme par exemple une faible solubilité. Le développement d'un système colloïdale nanoparticulaire vise à améliorer la mise à disposition d'une molécule d'intérêt en agissant comme véhicule de transport pour celle-ci. Ce travail de recherche avait comme but l'utilisation d'agrégats de protéines de lactosérum de taille nanométrique pour l'amélioration des propriétés biopharmaceutiques d'un flavonoïde, la quercétine. Tout d'abord, des nanoparticles monodispersées de 41 ± 3 nm, ont été produites par agrégation thermique de protéines de lactosérum en modulant les conditions spécifiques d'agrégation en termes de concentrations protéique et calcique, de pH et de température de traitement. Ces nanoparticules ont démontré une bonne stabilité en solution aqueuse et une capacité à s'adsorber ainsi que de pénétrer les cellules épithéliales intestinales in vitro. Ensuite, l'incorporation de la quercétine aux nanoparticules a été effectuée via une agrégation thermique des protéines sous la forme de complexes avec la quercétine. La quercétine a en effet démontré une capacité à se lier à la ß-lactoglobuline et ce par une méthode spectrophotométrique et de spectrocopie de fluorescence. La quercétine en complexe avec la P-lactoglobuline a aussi démontré une capacité antioxydante totale majoritairement conservée dans les conditions de formation de nanoagrégats, comparativement la quercétine libre. Enfin, le système nanoparticulaire avec quercétine incorporée a été soumis à des conditions de digestion gastro-intestinales in vitro pour évaluer sa stabilité et sa capacité à se rendre au site d'absorption de la quercétine dans l'intestin. Les nanoparticules ont maintenu leur intégrité dans les milieux gastrique (MGS) et intestinal (MIS) simulés. Elles ont par contre été rapidement dégradées par les enzymes digestives gastriques et intestinales. Parallèlement, il a été observé par spectrocopie de fluorescence que la quercétine restait liée aux nanoparticules dans le MGS et le MIS. Le relarguage de la quercétine ainsi que sa capacité antioxydante étaient corrélées à la dégradation des nanoparticules dans le MGS et le MIS. L'ensemble de ces résultats appuie l'hypothèse selon laquelle l'incorporation de la quercétine à des nanoparticules de protéines de lactosérum permet d'améliorer les propriétés biopharmaceutiques du flavonoïde.

Les études épidémiologiques rapportent qu’une consommation adéquate de produits laitiers pourrait diminuer l’incidence du diabète de type 2 (DT2), une maladie chronique qui devrait concerner 10,8 % des Canadiens d’ici 2020. Bien que les mécanismes à l’origine de cette association demeurent inconnus, il a été suggéré que les produits laitiers pourraient diminuer l’inflammation systémique chronique, un facteur de risque du DT2. Toutefois, les produits laitiers ont un effet variable sur les marqueurs inflammatoires dans les études cliniques. L’effet des produits laitiers peut être influencé par le statut inflammatoire des individus, mais aussi par la composition en nutriments des différents produits laitiers. Les produits laitiers contiennent des protéines, des acides aminés et des acides gras, notamment des acides gras trans naturels, dont l’effet sur l’inflammation est méconnu. De plus, il a été démontré que les nutriments laitiers pouvaient réguler l’expression des gènes inflammatoires. Néanmoins, une approche mécanistique est nécessaire afin d’élucider le rôle des produits laitiers sur l’inflammation dans le but de prévenir l’apparition du DT2. Dans ce contexte, nous avons émis l’hypothèse que l’effet des produits laitiers sur l’inflammation était influencé par le statut inflammatoire des individus et par la composition en macronutriments des produits laitiers. L’objectif général des travaux présentés dans cette thèse était donc d’évaluer la contribution de ces deux facteurs sur l’inflammation. Dans un premier temps, nous avons eu accès aux données alimentaires, anthropométriques et biochimiques de deux cohortes de participants recrutés dans la région de la ville de Québec. Les résultats nous montrent que la consommation de produits laitiers est inversement corrélée à la glycémie et à la tension artérielle chez les individus en santé. Cette consommation est également faiblement corrélée à la concentration de protéine C-réactive (CRP), mais ne corrèle pas avec les autres marqueurs inflammatoires (facteur de nécrose tumorale alpha (TNF-α) et interleukine 6 (IL-6)). De plus, les concentrations dans les phospholipides plasmatiques des acides gras trans retrouvés spécifiquement dans la matière grasse laitière sont associées à la consommation de produits laitiers riches en gras, ainsi qu’à un taux d’adiponectine et à une tension artérielle plus favorables. Dans un deuxième temps, nous avons développé des modèles cellulaires avec ou sans induction de l’inflammation au TNF-α, afin d’identifier les nutriments laitiers bioactifs. Les cellules ont été incubées pendant 24 heures avec des acides gras trans laitiers, des protéines ou des acides aminés, seuls ou en combinaisons. Les acides gras trans et les composés protéiques influencent peu les gènes inflammatoires dans les cellules saines. En revanche, lorsque les cellules sont stimulées avec du TNF-α pour induire l’inflammation, les acides gras trans laitiers, les protéines du lactosérum et leurs acides aminés majoritaires (leucine, isoleucine et valine) diminuent l’expression des gènes inflammatoires dans les cellules endothéliales. Les acides gras trans laitiers diminuent également l'excrétion des prostaglandines, mais augmentent la quantité de F₂-isoprostanes dans les surnageants. De plus, les acides gras trans laitiers sont retrouvés dans de grandes proportions dans les membranes cellulaires, modifiant ainsi le profil en acides gras, ce qui pourrait affecter le bon fonctionnement des récepteurs localisés dans la membrane. Enfin, l’incubation d’acides gras trans laitiers avec des composés protéiques laitiers ne révèle aucun effet additif ou synergique sur l’expression des gènes inflammatoires et les quantités d’eicosanoïdes dans les cellules endothéliales. Les données générées vont en faveur d’un effet bénéfique des acides gras trans laitiers et des protéines du lactosérum sur l’inflammation. De plus, l’effet de ces macronutriments apparait uniquement dans les cellules en état inflammatoire, ce qui favorise l’hypothèse que l’effet des produits laitiers dépendrait du statut inflammatoire des individus. La composante cellulaire de ce projet a permis de mieux comprendre l’impact des différentes sources d’hétérogénéité sur la réponse inflammatoire. La mise en place d’études in vivo s’avère nécessaire afin de valider les sources majeures de la variabilité de la réponse inflammatoire aux produits laitiers. / Epidemiological data reported that an adequate dairy product consumption may lower the incidence of type 2 diabetes (T2D), a chronic disease which may concern 10.8 % of Canadians by 2020. Although the mechanisms underlying this association remain unclear, it has been suggested that dairy product intake may improve low-grade systemic inflammation, a key etiologic factor in the development of T2D. However, dairy products have mixed effects on inflammatory markers in clinical studies. The effect of dairy products could be mediated by the inflammatory status of the participants, as well as the nutrient composition of dairy products. Dairy products contain proteins, amino acids and fatty acids, specifically natural trans fatty acids, for which the effect on inflammation remains unclear. Furthermore, it has been demonstrated that dairy nutrients can regulate inflammatory gene expression. Nevertheless, a mechanistic approach is required to elucidate the role of dairy products on inflammation and the prevention of T2D. Accordingly, we tested the hypothesis that the effect of dairy products on inflammation was influenced by the inflammatory status of the individuals and the macronutrient composition of dairy products. Therefore, the main objective of this thesis was to evaluate the contribution of those two factors on inflammation. Firstly, dietary, anthropometric and biochemical data from two cohorts of individuals recruited in Quebec City were assessed. Results show that dairy product consumption is inversely correlated with glycaemia and blood pressure in healthy individuals. Dairy intake is also slightly correlated with plasma C-reactive protein (CRP) concentrations, without influencing other inflammatory markers (tumor necrosis factor alpha (TNF-α) and interleukin 6 (IL-6)). Moreover, concentrations of dairy trans fatty acids in plasma phospholipids are associated to high-fat dairy product consumption, as well as favorable adiponectin levels and blood pressure. Secondly, we developed cell models, with or without induction of inflammation with TNF-α, to identify bioactive dairy nutrients. Cells were incubated for 24 hours with individual or combinations of dairy trans fatty acids, proteins or amino acids. Dairy trans fatty acids and dairy protein compounds do not influence inflammatory gene expression in healthy cells. Oppositely, dairy trans fatty acids, whey proteins and their major amino acids (leucine, isoleucine and valine) decrease inflammatory gene expression in TNFα-stimulated endothelial cells. Dairy trans fatty acids also lower prostaglandin excretion; yet they increase F₂-isoprostane levels in cell supernatants. Moreover, dairy trans fatty acids are highly incorporated into cell membranes, which modifies fatty acid profiles and possibly impairs the function of membrane receptors. Finally, co-incubation of dairy trans fatty acids and dairy protein compounds have neither an additive nor a synergic effect on inflammatory gene expression and eicosanoid levels in endothelial cells. The present work suggests a beneficial impact of dairy trans fatty acids and whey proteins on inflammation. Further, the anti-inflammatory effect of these nutrients appears only in inflamed cells, which favors the hypothesis that dairy products may positively impact inflammation according to the inflammatory status of the individuals. The cellular approach is a useful tool to investigate the impact of the different sources of variability regarding inflammatory response to dairy products. Further investigations in vivo are required to validate the major sources of variability in animal models or in humans.

Les fibres et les protéines sont deux types de nutriments très recherchés par les consommateurs soucieux de leur santé mais qui engendrent des problèmes de texture et d’instabilité dans les produits alimentaires dans lesquels ils sont incorporés. En système mixte, ces deux macromolécules peuvent former des complexes par interactions électrostatiques associatives sous certaines conditions bien connues mais éloignées des matrices alimentaires et de la réalité industrielle. À ce jour, il y a très peu de travaux visant l’application des complexes protéine-polysaccharide dans des produits alimentaires. Dans cette thèse, les interactions entre des protéines de lactosérum et de la purée de bleuets, plus précisément la pectine, ont été étudiées dans le but de former des complexes protéine-pectine qui améliorent les propriétés fonctionnelles d’aliments et de boissons modèles enrichis en fibres et en protéines. Tout d’abord, des purées de plusieurs cultivars de bleuets ont été caractérisées, notamment en termes de teneurs en fibres et en pectine. Deux cultivars ont été retenus pour la suite des travaux, à savoir Patriot pour sa plus large production au Québec et Polaris pour sa richesse en fibres. Il a été montré que le degré de méthylation (DM) de leur pectine peut être diminué (< 50%) par l’application d’un blanchiment à basse température (LTB) sur la purée. Un plus bas DM correspond à une plus haute densité de charges globale, ce qui peut améliorer l’affinité de la pectine avec les protéines. Puis, un isolat de protéines de lactosérum a été ajouté dans des purées non chauffées et chauffées (LTB + pasteurisation). Cette fois-ci le blanchiment n’a pas réduit le DM et le chauffage a entrainé la solubilisation de la pectine hautement méthylée (DM > 70%). Quel que soit le cultivar, des complexes protéine-pectine insolubles ont été formés au pH acide du bleuet (pH 3,5) dans la purée non chauffée et ont contribué à augmenter la viscosité des mixtures résultantes. Dans la purée chauffée, le haut DM de la pectine et la plus grande quantité de pectine soluble ont probablement diminué l’affinité de cette dernière avec les protéines et ont pu accroitre la stabilité des complexes. Les mixtures non chauffées qui contenaient des complexes ont été utilisées pour formuler des smoothies et des barres de collation riches en fibres et en protéines. La pasteurisation finale des smoothies a renforcé la complexation et réduit leur taille de particules, ce qui a participé à diminuer leur viscosité, en comparaison avec des smoothies sans protéines de lactosérum. Pour les barres, les complexes ont augmenté leur dureté initiale notamment en raison d’une solubilisation plus lente au sein de la matrice, comparativement aux barres sans complexes. En revanche, ils ont contribué à ralentir la cinétique de durcissement au cours du temps expliquée par une meilleure stabilité de l’activité de l’eau des barres et probablement par une diminution de l’agrégation des protéines. L’ensemble de ces travaux a démontré qu’une matrice composée de protéines ajoutées à de la purée de bleuets est un ingrédient fonctionnel qui peut être facilement incorporé dans des formulations pour produire des aliments et boissons riches en fibres et protéines. Ces résultats ont mis en évidence que les complexes formés entre les protéines et la pectine de la purée ont un impact important sur les propriétés texturales et rhéologiques de ces produits. Ils constituent une approche originale et un nouvel appui au développement industriel d’aliments et de boissons fonctionnels enrichis à la fois en fibres et en protéines. / Fiber and protein are two nutrients highly desired by health-conscious consumers, however they cause texture and instability problems in the food products in which they are incorporated. In mixed systems, these two macromolecules may form complexes by electrostatic associative interactions under certain well-known conditions but far from food matrices and industrial reality. To date, there has been very little work on the application of protein-polysaccharide complexes in food products. In this thesis, interactions between whey proteins and blueberry puree, more specifically pectin, were studied in order to form protein-pectin complexes improving the functional properties of foods and beverages enriched in fiber and proteins. Firstly, purees of several blueberry cultivars were characterized, in particular in terms of fiber and pectin contents. Two cultivars were selected for the further work, namely Patriot for its larger production in Quebec and Polaris for its fiber richness. It was shown that the degree of methylation (DM) of their pectin can be decreased (< 50%) by applying a low-temperature blanching (LTB) onto the puree. A lower DM corresponds to a higher overall charge density, which may improve the pectin affinity toward proteins Then, whey protein isolate was added to non-heated and heated (LTB + pasteurization) purees. This time, blanching did not reduce DM and heating resulted in the solubilization of highly methylated pectin (DM > 70%). Regardless of the cultivar, insoluble protein-pectin complexes were formed at the acidic pH of blueberry (pH 3.5) in the non-heated puree and contributed to increase the viscosity of the resulting mixtures. In the heated puree, the high DM of pectin and the higher amount of soluble pectin probably decreased the pectin affinity toward proteins and increased the stability of the complexes. The non-heated mixtures that contained complexes were used to formulate smoothies and bars rich in fiber and protein. The final pasteurization of the smoothies enhanced complexation and reduced their particle size, which helped for reducing their viscosity, compared to the smoothies without whey proteins. For bars, complexes increased their initial hardness in particular because of a slower solubilization within the matrix, compared to bars without complexes. However, they contributed to slow kinetics of hardening over time, explained by a better stability of bar water activity and probably by a decrease in protein aggregation. All of this work demonstrated that a matrix composed of proteins added to blueberry puree is a functional ingredient that may be readily incorporated into formulations to produce foods and beverages rich in fiber and protein. These results show that the complexes formed between the proteins and the pectin in a puree have a significant impact on the textural and rheological properties of these products. They provide an original approach and new support for the industrial development of functional foods and beverages enriched with both fiber and protein.

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.

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.

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.