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Au Canada, l’utilisation d’amidon modifié dans le yogourt est usuel afin d’éviter des défauts de qualité comme la synérèse. Malgré cet ajout, les défauts demeurent. Les exopolysaccharides (EPS) produits naturellement par certaines bactéries lactiques suscitent un intérêt technologique dus à leur capacité de rétention d’eau et à moduler la viscosité. La structure des EPS et leurs interactions avec les protéines seraient responsables de ces effets plutôt que de la concentration produite. Jusqu’à présent, aucune étude n’a été réalisée sur l’utilisation conjointe d’amidon modifié et d’EPS dans les yogourts. Le but de ce travail était d’étudier le rôle structural des EPS produits in situ par certaines bactéries lactiques sur les propriétés rhéologiques/physiques (formation de gel, fermeté, viscosité, synérèse) et la microstructure de systèmes laitiers avec amidon modifié. Quatre ferments constitués chacun d’une souche de Streptococcus thermophilus et d’une souche de Lactobacillus delbrueckii ssp. bulgaricus, produisant des EPS aux caractéristiques structurales connues, ont été utilisés: HC15/210R (contrôle), HC15/291 (EPS neutre, rigide, peu ramifié), HC15/702074 (EPS neutre, flexible, hautement ramifié), 2104/210R (EPS chargé, rigide, linéaire). Le pH final de 4.6 a été atteint pour tous les ferments après 180-210 minutes à 42 C. Le processus de formation de gel n’a pas été influencé par la présence d’EPS. La comparaison de plusieurs EPS aux structures connues a permis d’établir que l’EPS chargé du ferment 2104/210R améliorait la fermeté en plus de contribuer à la viscosité. L’EPS neutre, rigide et peu ramifié du ferment HC15/291 améliorait significativement la viscosité et la rétention du sérum comparativement à l’EPS neutre, hautement ramifié et flexible du ferment HC15/702074. Malgré que le lissage ait diminué significativement les propriétés rhéologiques/physiques des systèmes laitiers, la fonctionnalité des EPS est maintenue. L’ajout d’amidon modifié a amélioré les propriétés rhéologiques/physiques des systèmes laitiers brassés tandis que peu d’effets ont été observés pour les systèmes laitiers fermes. Finalement, ce travail a démontré qu’il est possible d’améliorer les propriétés rhéologiques/physiques de systèmes laitiers par l’utilisation conjointe d’EPS aux caractéristiques structurales spécifiques et d’amidon modifié. / In Canada, modified starch addition in yoghurt is frequent in order to limit technological defects such as syneresis. Despite the addition of modified starch, technological defects still occur. Exopolysaccharides (EPS) produced naturally by some lactic acid bacteria can be used as stabilizers in yoghurt. Literature indicates that their properties to bind water and to modulate viscosity are not correlated to EPS concentration but to their structure and interactions with milk proteins. To our knowledge, this is the first work that has studied the effect of combined use of modified starch and EPS in yoghurt. The aim of this work was to study the structure-function relationship of EPS produced in situ by lactic acid bacteria on the rheological/physical properties (gel formation, viscosity, firmness, stiffness) and the microstructure of fermented dairy systems with modified starch. Four starters composed of one strain of Streptococcus thermophilus and one strain of Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus and producing EPS with known structure were studied: HC15/210R (control), HC15/291 (neutral, stiff, few branched EPS), HC15/702074 (neutral, flexible, highly branched EPS) and 2104/210R (anionic, stiff, linear, EPS). A final pH of 4.6 was obtained after a fermentation of 180-210 minutes à 42 C for all starters. The gel formation process was not influenced by the presence of EPS. The comparison of several EPS of known structure has shown that the anionic EPS from 2104/210R starter improved firmness and viscosity. Neutral, stiff and few branched EPS from HC15/291 starter contributed to viscosity and limited syneresis comparatively to the neutral, flexible and highly branched EPS from HC15/702074 starter. Although the smoothing process had a negative impact on the values of all rheological/physical properties of fermented dairy systems, the functionality of EPS remained. The addition of modified starch improved the rheological/physical properties of stirred fermented dairy systems but had no effect on set fermented dairy systems. To conclude, this work has shown that the rheological/physical properties of fermented dairy systems may be improved by the combination of modified starch and EPS with specific structural characteristics.

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Le soya est une culture en pleine expansion au Canada. L’augmentation de la production au cours des dernières années a créé un besoin au niveau du développement des compétences pour la transformation et la valorisation de cette légumineuse. L’industrie des aliments fonctionnels et des nutraceutiques s’est beaucoup intéressée au soya étant donné son contenu riche en molécules potentiellement bioactives, telles que les protéines. Cependant, il faut réussir à isoler ou concentrer ces molécules bioactives pour les rendre efficaces. Les procédés membranaires sont des technologies offrant la possibilité de fractionner des solutions afin d’en concentrer des molécules cibles. Ces technologies membranaires peuvent se diviser en deux grands groupes : celles dont la force motrice principale est la pression; dont font partie l’ultrafiltration (UF) et la nanofiltration (NF), et celles dont la force motrice est le champ électrique; l’électrodialyse avec membrane d’ultrafiltration (EDUF). Cependant, l’application de ces procédés de séparation membranaires à des solutions protéiques s’est parfois révélée problématique dû à la tendance au colmatage des membranes. Cette étude avait donc pour objectifs 1) d’évaluer le potentiel à l’encrassement des membranes échangeuses d’ions par un hydrolysat de protéines de soya, 2) de comparer l’efficacité de séparation des couplages d’UF/NF et UF/EDUF en termes de transfert de masse et de taux de migration, 3) de caractériser les fractions obtenues en termes de masses moléculaires, de concentrations en protéines et peptides et de profils de poids moléculaires et d’acides aminés, et 4) d’évaluer le potentiel antioxydant et neuroprotecteur des fractions obtenues. L’étude des colmatages peptidiques de membranes ioniques a démontré que les interactions électrostatiques sont la principale cause de ce phénomène dont l’intensité varie selon le type de membrane (cationique ou anionique) et les conditions du milieu utilisées (acide ou basique). Des étapes simples de nettoyages des membranes à l’aide de solution salines de NaCl peuvent améliorer les performances de ces procédés à long terme et ainsi améliorer leur efficacité. Les 2 couplages à l’étude ont démontré des taux de transfert de masse semblables alors que le couplage avec nanofiltration s’est montré plus efficace au niveau du taux de migration en fonction du temps et de la surface de membrane utilisée. Les 2 couplages ont produit des fractions peptidiques très différentes tant au niveau des profils en acides aminés, des poids moléculaires et du contenu peptidique qu’au niveau du potentiel antioxydant. En effet, le couplage UF/NF a permis de produire des perméats très concentrés en petits poids moléculaires alors que le couplage UF/EDUF a produit des fractions possédant une gamme plus large de poids moléculaires, mais présentant une spécificité en fonction du pH de la solution. Le perméat de nanofiltration et les KCl 1 et 2 de l’ÉDUF ont démontrés des niveaux transfert de protéines totales semblables avec les procédés utilisés. Le procédé d’ÉDUF a permis la récupération de fractions ayant un contenu plus élevé en peptides polaires. Les fractions d’ÉDUF KCl 1 à pH 3 et 6 ont démontré un potentiel antioxydant élevé lors du test de l’ORAC. Ces mêmes fractions ainsi que le KCl 1 à pH 9 et le perméat de NF à pH 6 ont aussi démontré un effet intéressant sur le potentiel redox. Cependant, aucune fraction recueillie n’a démontré d’effet de protection contre les espèces réactives à l’oxygène sur les cellules neuronales mais se sont montrées non-toxiques pour ces cellules. / Soy is an important legume produced in Canada and its culture and production rate increased significantly in the recent years. Developing new competences to create by-products instead of exporting soya to other countries is of interest for the economy. The functional food and nutraceutical industry have great interests on soya due to its high bioactivity potential in regard of the protein content. Technologies using membranes offer the possibility of fractionating solutions to concentrate and isolate molecules of interest. These technologies can be divided in two main categories: Pressure-driven processes in which ultrafiltration (UF) and nanofiltration (NF) take part and electrically-driven processes in which electrodialysis with ultrafiltration (EDUF) membrane takes place. Working with protein or hydrolyzate solutions (soya in this case) can be problematic since these proteins or peptides have the tendency to foul the membranes. The aim of this study was 1) to evaluate the ion-exchange membranes potential to fouling by soy peptides 2) to compare pressure- and electrically-driven process in terms of mass flux and mass balance 3) to characterize the fractions in terms of molecular weight and amino acid profile, protein and peptide contents and 4) to evaluate their antioxidant potential and neuroprotection capacity. The study on ion-exchange membranes fouling by peptides showed that electrostatic interactions are the main cause of this phenomenon and its intensity depends on the type of membrane (cationic or anionic) used and the medium characteristics (acid or basic). Simple cleaning steps with NaCl solution could enhance performances of this process and improve its efficiency. Both processes showed a similar mass balance, however UF/NF process showed a higher mass transfer than UF/EDUF process when considering the time and membrane surface used to complete the run. UF/NF system produced a permeate with small molecular weights while UF/EDUF system produced fractions with a large range of molecular weights with a very specific molecular weight range depending on the pH value. Both processes produced similar fractions in terms of protein content. Specific fractions of EDUF were composed of a high level of polar amino acids. KCl 1 pH 3 and 6 from EDUF showed antioxidant capacities by the ORAC test. The same fractions as well as KCl 1 pH 9 and NF permeate pH 6 showed an interesting effect in the redox potential. Therefore none of these fractions showed protection against oxidative stress induced in cells.

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