L'objectif de la présente thèse était de développer un nouveau procédé en vue de valoriser intégralement le perméat de lactosérum (WP) qui a un impact négatif important sur l'environnement en raison de sa forte demande biochimique et chimique en oxygène (DBO et DCO). Pour cela, le WP a été valorisé par isomérisation in situ de son lactose en lactulose prébiotique en utilisant la technologie d'électro-activation (EA) comme une nouvelle approche sans aucun prétraitement et/ou fractionnement en amont et en aval. Premièrement, les meilleures conditions d'isomérisation du lactose en lactulose en utilisant le WP comme source de lactose bon marché ont été déterminées. L'effet de l'intensité du courant électrique et du sel (CaCl2, KCl et MgCl2) sur la conversion du lactose en lactulose en utilisant des solutions de WP (6%, P/V) et de lactose pur (5%, P/V) ont été étudié. Le lactose a été converti en lactulose à un taux de 35,1% lorsque le KCl, une intensité de courant de 330 mA pendant 21 min d'EA ont été appliqués au WP; et 38,66% lorsque le KCl, une intensité de courant de 330 mA pendant 14 minutes ont été appliqué à une solution de lactose. L'utilisation de WP dans les compartiments central et cathodique sans addition de sel a donné un rendement de 39,78% de lactulose après 35 min d'EA à 330 mA. La microscopie électronique à balayage et le calcul de la résistance électrique globale du réacteur n'ont révélé aucun encrassement de la membrane. Deuxièmement, les solutions électro-activées cathodiques obtenues avec un rendement élevé en lactulose et les produits de réaction de Maillard induits (MRP) ont été soumis au séchage à trois températures (160, 180 et 200 °C) et leur activité antioxydante (AA) a été évaluée. Pour ce faire, l’AA a été évaluée par l'AA au DPPH, le pouvoir réducteur, le test au radical ABTS•+ et l’effet chélateur du fer. L'effet de la température de séchage sur l'AA du perméat de lactosérum électro-activé (EAWP) a également été évalué. Les données obtenues démontrent que l'EA améliore significativement l'AA du WP et que cette AA est principalement due aux MRP intermédiaires, comme le montre l'absorbance la plus élevée à 294 nm. De plus, les résultats ont montré que la température de séchage influençait significativement l'AA de l'EAWP. Enfin, l’effet de la concentration de poudre EAWP (EAWPP) obtenue (0%, 2%, 4% et 6%, P/P) sur l’oxydation des lipides et la stabilité de la couleur du bœuf haché stocké à 4 °C pendant 17 jours a été étudié. L'oxydation lipidique et l'apparence du bœuf haché ont été évaluées par la mesure des produits d'oxydation primaires (indice d'acide (AV) et de peroxyde (PV)) et secondaires (substances réactives à l'acide thiobarbutirique, TBARS), ainsi que par la mesure de la couleur dans le système CIELAB après 1, 2, 3, 10 et 17 jours. Les résultats démontrent que l'EAWPP agit comme un antioxydant efficace sur les lipides de la viande. Les analyses de l’AV, de PV et de TBARS démontrent que la viande de bœuf hachée réfrigérée additionnée de la poudre EAWPP inhibait l'oxydation des lipides par rapport au témoin. Ces résultats ont été également confirmés par l'analyse des acides gras de la fraction lipidique. De plus, la stabilité de la couleur a été sauvegardée lorsque la poudre EAWPP a été ajoutée. En conclusion, le procédé proposé peut, d’une part, résoudre le problème environnemental du WP en le transformant d’un sous-produit polluant en un ingrédient à haute valeur ajoutée ayant des propriétés prébiotiques et antioxydantes et, d’autre part, une alternative possible la synthèse chimique du lactulose réduisant ainsi son impact négatif sur l'environnement. / The aim of the present thesis was the development of a new process in view to the integral valorization of whey permeate (WP) which have a serious negative environmental impact due to it high biochemical and chemical oxygen demand (BOD, CDO) (COD). For this, WP was valorized through in situ isomerisation of it lactose into the prebiotic lactulose using electro-activation technology as a new approach without any upstream and/or downstream fractionation. Firstly, the best conditions of the isomerisation of lactose into lactulose using WP as a cheap lactose source were determined. The effect of electric current intensity and salt (CaCl2, KCl and MgCl2) on the amount of lactose conversion into lactulose by using WP (6 %, wt) and pure lactose (5 %, wt) solutions was studied. Lactose was converted into lactulose at a level of 35.1% when KCl, current intensity of 330 mA during 21 min of electro-activation were applied to WP; and 38.66% when KCl, current intensity of 330 mA during 14 min were applied to lactose solution. The use of WP in both the central and cathodic compartments without addition of salt yielded 39.78% lactulose after 35 min of electro-activation at 330 mA. Scanning electron microscopy and calculation of the global electrical resistance of the reactor did not reveal any membrane fouling. Secondly, the cathodic electro-activated solutions obtained with a high lactulose yield and induced Maillard reaction products (MRPs) were submitted to spray drying at three temperatures (160, 180 and 200 °C) and their antioxidant activity (AA) was evaluated. For this purpose, the AA was evaluated by the DPPH scavenging activity, reducing power, ABTS•+ Radical scavenging assay and iron chelating capacity. The effect of the drying temperature on the AA of the EAWP was also evaluated. The obtained data demonstrated that electro-activation significantly (P < 0.001) enhanced the AA of WP and that this AA was mainly due to the intermediate MRPs, as shown by the highest absorbance at 294 nm. Moreover, the results showed that the drying temperature significantly influenced the AA of EAWP. Finally, the effect of the obtained EAWP powder (EAWPP) concentration (0%, 2%, 4% and 6%, wt/wt) on lipid oxidation and color stability of chilled minced beef stored at 4°C for 17 days was investigated. The minced beef lipid oxidation and appearance were evaluated through measurement of primary (acid value (AV) and peroxide values (PV)) and secondary oxidation products (thiobarbutiric acid reactive substances, TBARS), together with measurement of color in the CIELAB system at 0, 1, 2, 3, 10 and 17 days. Results demonstrate that the EAWPP act as an effective antioxidant on lipid meat. The AV, PV and TBARS analysis demonstrate that the chilled minced beef added with the EAWPP inhibited the lipid oxidation compared to the control. This finding was also confirmed by the fatty acid analysis of the lipid fraction. In addition, the color stability was saved when EAWPP was added. In conclusion, the proposed process can, on one hand, solve the environmental problem of WP by transforming it from a pollutant by product into a high value added ingredient having prebiotic and antioxidant properties and, on the other hand, it constitutes a possible alternative to the chemical synthesis of lactulose thus reducing its negative environmental impact.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:LAVAL/oai:corpus.ulaval.ca:20.500.11794/35720 |
| Date | 01 August 2019 |
| Creators | Djouab, Amrane |
| Contributors | Aider, Mohammed |
| Source Sets | Université Laval |
| Language | French |
| Detected Language | French |
| Type | thèse de doctorat, COAR1_1::Texte::Thèse::Thèse de doctorat |
| Format | 1 ressource en ligne (xix, 150 pages), application/pdf |
| Rights | http://purl.org/coar/access_right/c_abf2 |
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