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.

Le lait est un aliment complexe sujet à de nombreuses réactions d'oxydoréduction, dont l'oxydation de la matière grasse, l'oxydation des groupements thiols (après la dénaturation des protéines) et la dégradation des vitamines. Afin de contrôler ces réactions, l'électroréduction a récemment été proposée. Ce procédé a pour principe la réduction des espèces electroactives du lait ce qui entraîne une diminution de son potentiel d'oxydoréduction (ou redox). La présente étude a pour objectifs de déterminer l'effet des variables du procédé d'électroréduction et des composantes du lait sur la valeur du potentiel d'oxydoréduction avant et après traitement, et d'étudier l'effet d'un traitement d'électroréduction du lait sur ses propriétés oxydoréductrices. Les résultats obtenus ont montré la réactivité de certains acides aminés et vitamines hydrosolubles du lait lors de l'application d'un potentiel sur électrode d'acier inoxydable ou de carbone vitreux. Ces résultats laissent envisager certains mécanismes (réduction de l'acide folique, de la thiamine, ...) impliqués lors de l'électroréduction du lait. Il a également été démontré que le potentiel d'électroréduction appliqué à l'électrode de travail a un effet linéaire sur la valeur du potentiel d'oxydoréduction du lait : plus il diminue, plus le potentiel d'oxydoréduction diminue. D'autre part, la contribution des principales composantes du lait à la valeur du potentiel redox a été déterminée. Ainsi, l'oxygène dissous et les protéines du lactosérum du lait, plus précisément les ponts disulfures de ces protéines, seraient responsables de la diminution du potentiel d'oxydoréduction du lait au cours d'une électroréduction. Par contre, les glucides, les caséines et la matière grasse du lait, n'étant pas électroréductibles, ils n'auraient pas d'influence sur cette valeur. Enfin, l'application d'un traitement d'électroréduction au lait, ayant pour effet la diminution de son potentiel d'oxydoréduction et de sa concentration en oxygène dissous à des valeurs de -300 mV et 2 mg/L respectivement, permettrait d'augmenter jusqu'à 20 % sa résistance face à l'action de la xanthine oxydase. De plus, ce traitement appliqué à un lait écrémé pasteurisé a permis de ralentir de 38 %, après 4 jours d'entreposage à 4°C, la dégradation de l'acide ascorbique ajouté. / Milk is a complex food subjected to many oxidoreduction reactions, such as the oxidation of fat molecules, the oxidation of thiols groups (after the denaturation of proteins) and the degradation of vitamins. In order to prevent these reactions, an electroreduction treatment was recently proposed. The principle of this treatment is the reduction of electroactive species of milk which induces a decrease of its oxidoreduction (redox) potential. The objective of this study is to determine the effect of electroreduction variables and of different milk species on the value of the redox potential before and after treatment, and to study the effect of an electroreduction treatment of milk on its oxidoreductive property. Results obtained show the reactivity of certain amino acids and hydro-soluble vitamins of milk when applying a potential on either stainless steel or glassy carbon electrodes. These results suggest the reduction of species (folie acid, thiamin,...) occurring during the electroreduction of milk. It was also shown that the potential applied at the working electrode during electroreduction has a linear effect on the value of the redox potential of milk at the end of the treatment: when the applied potential is decreased, the final redox value is lower. Moreover, the contribution of the main milk species to the final redox potential value was studied. Thus, dissolved oxygen and whey proteins, more precisely disulfide bonds of these proteins, would be responsible for the decrease in redox potential during an electroreduction treatment. On the contrary, carbohydrates, caseins and fat molecules of milk, because they are not electro-reducible, would not have any influence on this value. Finally, the electroreduction of milk, which leads to the decrease of its redox potential and of its concentration in dissolved oxygen to values of -300 mV and 2 mg/1 respectively, would allow to increase its resistance against the action of xanthine oxidase by 20%. Additionally, when this treatment was applied to a pasteurized skimmed milk the degradation of added ascorbic acid was slowed down by 38%, over 4 days of storage at 4°C.

L’objectif de l’étude était d’évaluer les effets d’un remplacement complet du supplément protéique commercial à base de tourteau soya (CON) par un supplément de protéique cubé à base de gourgane (PFB) ou de la gourgane entière roulée (FB) sur la croissance et la qualité de la viande des veaux de lait. Les veaux (84.50± 1.70 kg) ont été assignés à quatre salles comprenant chacune 12 parcs. Pour cet essai, deux veaux par parc ont ensuite été utilisés et ont reçu l’un des trois traitements. Toutes les rations étaient isoprotéiques. Pour l’évaluation de la qualité de la viande, 30 muscles longissimus dorsi (LD) ont été prélevés du côté droit de la carcasse, et ce, pour chacun des traitements. Pour la croissance des animaux, le poids final des veaux était plus élevé pour le traitement avec la gourgane cubée par rapport au traitement avec la gourgane non transformée (P<0.05). Aucune différence significative n’a été remarquée pour le groupe témoin par rapport aux deux autres traitements. Le gain moyen quotidien (GMQ), mesuré entre les jours 48 et 146, était plus élevé avec l’ajout de la gourgane cubée (PFB) par rapport aux deux autres traitements (P< 0.05). De plus, aucune différence significative n’a été observée entre les différents traitements pour la concentration en hémoglobine. Tous les veaux avaient une concentration en hémoglobine de 94g/l au début de l’essai et une concentration de 88.4 ± 4.2g/l à la fin de l’essai, et ce pour chacun des traitements. Par ailleurs, pour les paramètres de qualité de la viande tels que le pH, la couleur (L*, a*, b*), la force de cisaillement, la longueur des sarcomères et le potentiel glycolytique, aucune différence significative n’a été observée entre les traitements. Il est possible de conclure que la gourgane entière ou cubée peut remplacer le supplément commercial à base de tourteau de soya sans affecter la croissance ni la qualité de la viande.

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 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.

La cryoconcentration a un grand potentiel pour produire des aliments liquides de haute qualité organoleptique et nutritionnelle. En plus, du point de vue énergétique, elle s’avère très compétitive face aux technologies de concentration comme l’évaporation sous vide, l’ultrafiltration, la nanofiltration et l’osmose inverse. Malgré ces avantages substantiels et le développement considérable qu’a connu cette technologie, la cryoconcentration est toujours considérée comme une opération commercialement fiable seulement dans des applications limitées à des produits tels que les jus de fruits, les extraits de café, du thé et des herbes aromatiques. Ainsi, le but principal de ce projet de doctorat est de comprendre l’impact de la cryoconcentration sur les paramètres physico-chimiques et compositionnels du lait écrémé et de l’utiliser comme une étape de concentration dans un procédé de fabrication de lait concentré, de lait concentré stérilisé et de poudre de lait écrémé. Le premier objectif portait sur l’étude de l’effet de la cryoconcentration à effet cascade sur les micelles de caséines, les propriétés rhéologiques et la couleur du lait écrémé concentré pendant cinq semaines de conservation. En utilisant un lait écrémé (fraichement fourni par Natrel) comme témoin avec une teneur en matière sèche totale de X = 9,24 %, trois cycles de cryoconcentration étaient réalisés. Ce traitement a permis d’atteindre des concentrations de 1,6X, 2,3X et 2,7X au cycle 1, 2 et 3, respectivement. Concernant les micelles de caséines, les résultats obtenus n’ont montré aucune différence significative entre l’effet des trois cycles de cryoconcentration sur la distance inter-micellaire et la forme sphérique des caséines. Cependant, avec l’augmentation du cycle de cryoconcentration, la taille des micelles de caséines avait tendance à se déplacer vers de plus petites tailles avec une modification de la distribution de leur diamètre moyen. Les résultats obtenus ont également montré qu’à tous les cycles de cryoconcentration, les micelles de caséines étaient caractérisées par des distributions monomodales où environ 60 % du volume total occupé par les micelles de caséines ont une taille de 100-200 nm. Comparé au lait-témoin, les résultats ont également montré que la cryoconcentration améliore la couleur en augmentant la valeur L* (indice de blancheur) du lait cryoconcentré au-dessus de 67; ce qui est similaire à celui d’un lait entier (non écrémé), et ce, dès le premier cycle de cryoconcentration. Aucune différence significative n’a été observée entre la valeur L* du lait aux trois cycles de cryoconcentration. Enfin, pendant le stockage du lait écrémé cryoconcentré, ses propriétés d’écoulement ont changé, car, une transition d’un comportement newtonien à non-newtonien a été observée à partir de la quatrième semaine à une concentration de 2,7X de matière sèche totale. En plus, une légère augmentation de la taille des micelles de caséines a été observée pendant cette période. Le deuxième objectif de ce projet de doctorat consistait à réaliser une étude comparative sur l’effet de la stérilisation sur la qualité d’un lait écrémé concentré par cryoconcentration, par évaporation sous vide et par osmose inverse pendant l’entreposage. Les résultats ont montré que la stérilisation a augmenté près de 9 fois le coefficient de consistance du lait évaporé contre 2 fois pour le lait cryoconcentré et le lait concentré par osmose inverse. Pendant l’entreposage, la charge nette des protéines du lait produit par évaporation a diminué, alors que celle des protéines du lait cryoconcentré et celui concentré par osmose inverse sont restées plus stables. Le troisième objectif avait pour but de réaliser une étude comparative entre la cryoconcentration, l’évaporation sous vide et l’osmose inverse, comme étape de pré-concentration du lait écrémé, en vue d’en produire du lait écrémé en poudre et d’évaluer les propriétés physico-chimiques et techno-fonctionnelles des poudres. Tout d’abord, l’observation de la morphologie, de la forme et l’analyse de la taille ont révélé que la surface des particules était lisse avec un petit nombre de sous-structures visibles sur la surface de l’échantillon issu de l’évaporation sous vide et de l’osmose inverse. La poudre du lait cryoconcentré et celle du lait concentré par osmose inverse avaient moins de particules fragmentées et plus de particules de grandes tailles que la poudre de lait évaporé. À la granulométrie (taille de particule) de 250 µm, la poudre de lait cryoconcentré avait trois fois le volume (%) de la poudre de lait concentré par osmose inverse et la poudre de lait évaporé sous vide. Après reconstitution, les micelles de caséines dans du lait reconstitué à partir de la poudre obtenue en utilisant du lait écrémé cryoconcentré présentaient la plus grande taille suivie de celle du lait reconstitué à partir de poudre obtenue avec du lait concentré par osmose inverse avec des pics de distribution se situant à 190 nm et à 164 nm, respectivement, pour la poudre obtenue par cryoconcentration et celle obtenue par osmose inverse. Malgré la différence de techniques de pré-concentration, toutes les poudres présentaient un indice de solubilité élevé (&gt; 85%). Cependant, les poudres de faible granulométrie (75 µm) ont présenté une faible solubilité, ce qui est normal pour cette granulométrie. Pour la dispersion, c’est seulement à la granulométrie optimale (105 µm) que toutes les poudres ont montré les plus grands indices de dispersion. Cependant, elles n’ont pas présenté une bonne dispersion (&lt; 90%) selon les normes de la fédération internationale du lait (FIL). Indépendamment de la taille et du prétraitement, toutes les poudres ont également une faible mouillabilité. Ainsi, ce projet a apporté une contribution aux connaissances sur l’utilisation de la cryoconcentration comme alternative prometteuse dans la fabrication du lait concentré, concentré stérilisé et du lait en poudre. / Cryoconcentration has great potential to produce foods of high nutritional and organoleptic quality. Moreover, it can be very competitive in comparison with vacuum evaporation and reverse osmosis. Despite these substantial benefits and the considerable technological developments, the use of cryoconcentration at industrial scale is still limited. However, some products are produced by cryoconcentration at high scale such as concentrated fruit juices, coffee and tea extracts, as well as different flavorings. Thus, the aim of this project was to study effect of cryoconcentration on skim milk properties and to use this technique as a concentration step for the production of concentrated skim milk and skim milk powder. The first objective was aimed to study the effects of cryoconcentration carried out in a cascade effect on skim milk properties such as casein micelles, color and rheological properties of concentrated skim milk during five weeks of storage. Fresh skim milk with X = 9.24% total dry matter was used as feed material (control). By using three cryoconcentration cycles, it was possible to reach concentrations of: 1.6X, 2.3X and 2.7X at the end the 1st, 2nd and 3rd cryoconcentration cycles, respectively. Moreover, the obtained results showed that cryoconcentration cycle had no significant effect on the inter-micellar distance and the spherical shape of the caseins, but an increase of the cryoconcentration cycle modified the distribution of the mean particle size of the casein micelles towards the smaller units. Furthermore, at all cryoconcentration cycles, monomodal distributions of the micelles particle size were observed where about 60% of the total volume was occupied by the casein micelles which have a size of 100-200 nm. Moreover, the obtained results clearly showed that cryoconcentration significantly improved the color of the cryoconcentrated skim milk by increasing the L* value up to 67 which is similar to that of whole milk. Finally, during storage, a transition from Newtonian to non-Newtonian behavior of the cryoconcentrated skim milk corresponding to the one obtained at the end of the 3rd cycle (2.7X) was observed from the fourth week of storage with a slight increase of size of the caseins micelles. The aim of the second objective was to compare the effect of sterilization on the quality of concentrated skim milk obtained by cryoconcentration, vacuum evaporation and reverse osmosis during storage. The results showed that sterilization increased viscosity of the evaporated milk nearly 9 times versus 2 times the viscosity of the cryoconcentrated milk and the concentrated milk by reverse osmosis. During storage, the protein net charge of milk produced by vacuum evaporation decreased, while that of cryoconcentrated milk and reverse osmosis remained more stable. The aim of the third objective was to study the pre-concentration of milk by cryoconcentration for the manufacture of skim milk powder in comparison with vacuum evaporation and reverse osmosis. The physico-chemical characterization and techno-functional properties of the powder was also carried out. Observation of powder morphology, shape and particle size analyses revealed that the surface of the particles was smooth with a small number of substructures visible on the surface of the sample from vacuum evaporation and reverse osmosis. The powder of the cryoconcentrated milk and those of the concentrated milk by reverse osmosis had fewer fragmented particles and larger particles than the evaporated milk powder. At the particle size of 250 µm, the cryoconcentrated milk powder had three times the volume of the milk powder concentrated by reverse osmosis and vacuum evaporation. After reconstitution, the casein micelles of the powder obtained from cryoconcentrated milk showed the largest size followed by that obtained from concentrated skim milk by reverse osmosis with distribution peaks at 190 nm and 164 nm, respectively, for the powder obtained from cryoconcentrated milk and reverse osmosis concentrated milk. Despite the differences in the pre-concentration techniques, all the powders had a high solubility index (&gt; 85%), but the powders with small granulometry (75 µm) showed a low solubility. For dispersion, only the optimum particle size (105 µm) showed the greatest dispersion index, but they did not show good dispersion (&lt; 90%) according to the international dairy federation (IDF) standard. Irrespective of size and pre-treatment, all powders have low wettability. Thus, this project contributed to knowledge advancement on the use of cryoconcentration as a promising technique in the manufacture of concentrated sterilized skim milk and skim milk powder.

Le lait est un aliment complexe sujet à de nombreuses' réactions d'oxydoréduction, dont l'oxydation de la matière grasse, la dénaturation des protéines et la dégradation des vitamines. Une technique électrochimique a été récemment-proposée pour. contrôler et/ou prévenir les phénomènes d'oxydation dans le lait. Cette procédure vise la réduction, par électrolyse avec membrane, d'espèces électrochimiquement actives présentes dans le lait, ce qui entraîne un abaissement de son potentiel d'oxydoréduction (POR). Le but de cette étude était d'évaluer l'impact du traitement d'électroréduction sur la stabilité des lipides du lait, au cours de leur entreposage à l'obscurité ou sous une lumière fluorescente. Dans cette recherche, une chute significative du POR et une baisse en oxygène dissous (OD) ont été observées pendant le traitement. Pendant l'entreposage des échantillons de lait, l'OD diminue alors que le POR a remonté graduellement, ce qui démontre une instabilité ou une réversibilité des équilibres réactionnels mis en place lors de l'électroréduction. Pendant l'entreposage à l'obscurité aucun changement significatif n'a été observé dans la composition en acides gras, ce qui montre que la baisse en OD n'est pas causée par une oxydation des acides gras. L'entreposage sous une lumière fluorescente entraîne une dégradation des acides gras, alors que l' électroréduction ralentit leur dégradation oxydative comparativement au lait non traité Il est envisageable qu'un traitement électrochimique de réduction du lait permettrait d'augmenter son temps de conservation ainsi que son aptitude à la transformation, en limitant l'oxydation des acides gras.

L’objectif du projet présenté dans ce mémoire était d’évaluer l’effet des acides gras alimentaires sur la teneur en gras du lait dans des conditions pratiques d’élevage. Pour ce faire, les profils en acides gras (16:0, 16:1, 18:0, 18:1 cis, 18:1 trans, 18:2 et 18:3) des ingrédients ont été combinés aux données d’alimentation et de lactation de vaches Holstein de la banque de données de Valacta. Les résultats ont confirmé que les effets rapportés en essais contrôlés sont également observables en pratique avec des rations composées d’aliments simples. Les apports en acides gras insaturés sont associés négativement alors que les apports en acide palmitique sont reliés positivement à la teneur en matière grasse du lait. Le concept « charge ruminale en acides gras insaturés » ne s’est pas montré meilleur que les apports en acide linoléique seul pour prédire la teneur en matière grasse du lait.