Titre de l'écran-titre (visionné le 19 juin 2023) / Thèse ou mémoire avec insertion d'articles. / La mise en place d'une nutrition adéquate pour les prématurés est un défi majeur pour les services néonataux notamment, car la teneur en protéines du lait maternel n'est pas suffisante pour soutenir la croissance des nourrissons de très faible poids à la naissance (<1 500 g). Ainsi, les isolats protéiques de lait bovin (>85 % sur base sèche) sont généralement utilisés pour répondre aux besoins en protéines. Toutefois, ces produits pourraient causer des intolérances lorsqu'utilisés pour la nutrition de cette population vulnérable. Par conséquent, le but de ce projet était de produire un concentré protéique de lait humain en adaptant les procédés (écrémage, microfiltration, ultrafiltration, diafiltration, pasteurisation thermique et par pression) actuellement utilisés en industrie laitière et d'étudier l'impact de ces technologies sur les phénomènes de dénaturation/agrégation des protéines en ciblant particulièrement celles d'importance biologique. L'objectif final étant d'évaluer la faisabilité d'un concentré de protéines de lait humain afin d'aider à l'atteinte des besoins nutritionnels et physiologiques des prématurés. Une première étude a permis de mettre en évidence l'impact de la composition du lait humain et du seuil de coupure de la membrane de filtration sur l'efficacité de l'ultrafiltration couplée à la diafiltration pour la concentration et la purification des protéines du lait humain. Une teneur protéique de 50% sur une base sèche a été atteinte dans le concentré généré. Le procédé a permis une rétention maximale des protéines et des peptides d'intérêt nutritionnel. Toutefois, la forte teneur en oligosaccharides est vraisemblablement un frein majeur à l'atteinte des performances optimales de l'ultrafiltration et de la diafiltration. Ces résultats ont permis de corréler l'impact des différences de composition des laits bovin et humain sur les performances des procédés baromembranaires. Cependant, d'autres stratégies devront être développées pour augmenter les performances de filtration dans un contexte industriel ou pilote. À partir du concentré protéique de lait humain généré à l'étape précédente, le deuxième objectif de cette thèse visant à étudier l'impact de différents traitements de pasteurisation sur les structures protéiques. Nous avons observé que l'ensemble des traitements de pasteurisation appliqués (haute pression hydrostatique [HPH], pasteurisation haute température/temps court [HTST] et pasteurisation de Holder [ou pasteurisation basse température/temps long]) induisaient une agrégation de diverses protéines, en particulier l'α-lactalbumine et la lactoferrine. Cependant, les traitements thermiques avaient un impact plus important que les HPH puisque 86% de la lactoferrine a été dénaturée et agrégée à la suite d'une pasteurisation HTST et pasteurisation de Holder alors qu'elle a été préservée après HPH à un niveau similaire à celui du concentré de protéines de lait humain non traité. Finalement, les travaux du troisième objectif ont permis de générer des données sur la digestion gastro-intestinale du lait maternel, du concentré protéique non traité et pasteurisé (HPH, HTST ou pasteurisation de Holder) dans un modèle in vitro de nouveau-né prématuré. Il a aussi été démontré que les 3 procédés de pasteurisation ont permis de diminuer significativement la charge microbienne du concentré. Des degrés d'hydrolyse similaires ont été calculés pendant et après la digestion pour l'ensemble des HMPC (non traités, HPH, HTST ou pasteurisation de Holder). Cependant la lactoferrine, ainsi que les protéines laitières de hauts poids moléculaires, étaient plus susceptibles à la digestion dans les concentrés traités thermiquement. Au contraire, l'α-lactalbumine semble être plus résistante à la digestion suite à l'application des traitements (HPH, HTST et pasteurisation de Holder). En résumé, ce projet a permis de générer de nouvelles connaissances sur la transformation du lait humain, pour la production d'un concentré protéique, à l'aide des méthodes conventionnellement appliquées en industrie laitière et alimentaire. D'après l'ensemble des critères de qualité étudiés, la pasteurisation par HPH a engendré des impacts plus faibles sur la structure et la digestibilité des protéines comparativement aux traitements thermiques. Cependant, pour envisager la production d'un concentré protéique de lait humain au sein des banques de lait humain, il sera nécessaire de démontrer la salubrité microbiologique de ce produit fini. En effet, en lien avec la vulnérabilité des prématurés et la périssabilité du lait, la décontamination et la conservation de ces produits représentent des enjeux majeurs. / Adequate nutrition is a challenge for neonatal services, especially when the protein content of human milk is not sufficient to support the growth of very low birth weight infants (VLBW, <1 500 g). Bovine milk-based protein isolates (>85% on a dry basis) are typically used to meet protein requirements. However, these products could cause feeding intolerance for this vulnerable population. Therefore, the purpose of this project was to generate a human milk protein concentrate (HMPC) by adapting process (skimming, microfiltration, ultrafiltration, diafiltration, and pasteurization by thermal and pressure processes) currently used in the dairy industry and to study the impact of this technology on the denaturation and aggregation of proteins, mainly bioactive proteins. The aim was to evaluate the feasibility of producing a human milk protein concentrate to meet the nutritional and physiological needs of premature newborns. A first study highlighted the impact of human milk composition and molecular weight cut-off on the efficiency of ultrafiltration and diafiltration for the concentration and purification of human milk proteins. The HMPC contained 50% of protein on dry basis. The process allowed a maximal retention of proteins and peptides of interest from a nutritional point of view. However, the presence of oligosaccharides negatively impacted the performance of ultrafiltration and diafiltration. These results allowed us to correlate the impact of compositional differences between bovine and human milk and the performance of pressure-driven membrane processes. However, other strategies should be tested to increase the filtration performance in an industrial or pilot scale context. Starting from the HMPC produced at the previous objective, the second objective of this thesis aimed to evaluate the impact of different pasteurization treatments on the protein structure. We highlighted that both high hydrostatic pressure (HHP) and thermal treatments (high temperature short time pasteurization [HTST] and Holder pasteurization) induced aggregation of human milk proteins, mainly α- lactalbumin and lactoferrin. However, effect of thermal treatments on proteins was largely higher compared to HHP since 86% of the lactoferrin (for the soluble phase) was denatured and aggregated after heat treatment (HTST and Holder pasteurization). The impact of HHP on lactoferrin was non-significant and lactoferrin concentration stayed the same as the non-treated HMPC. Finally, the third study provides information regarding the gastrointestinal digestion of non-treated HMPC and pasteurized HMPC (HHP, HTST or Holder pasteurization) in a premature infant in vitro model. It has also been demonstrated that the three pasteurization processes have significantly reduced the microbial load of the HMPC. Similar hydrolysis degrees were calculated during and after digestion between any HMPC (non-treated, HHP, HTST or Holder pasteurization). However, lactoferrin and other higher molecular weight proteins became more sensitive to digestion after thermal treatments of HMPC. On the contrary, α-lactalbumin was more resistant to digestion after pasteurization treatments (HHP, HTST and Holder pasteurization). In conclusion, this project generated new knowledge on human milk processing, to produce HMPC, using conventional methods currently used in dairy industries. According to the different results generated in the three objectives, HHP represents the best option to maintain the quality of HMPC. However, to consider the production of human milk protein concentrate within human milk banks, the study of the microbiological safety of this concentrate is crucial. Indeed, because of the vulnerability of premature newborns and the perishability of milk, the decontamination and preservation of these products represent major issues.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:LAVAL/oai:corpus.ulaval.ca:20.500.11794/119644 |
| Date | 13 December 2023 |
| Creators | Sergius, Mélanie |
| Contributors | Doyen, Alain, Pouliot, Yves |
| Source Sets | Université Laval |
| Language | French |
| Detected Language | French |
| Type | COAR1_1::Texte::Thèse::Thèse de doctorat |
| Format | 1 ressource en ligne (xxiv, 137 pages), application/pdf |
| Rights | http://purl.org/coar/access_right/c_abf2 |
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