Caractérisation multi-niveau de protéines laitières : influence de l'environnement ionique et de la température

Multilevel Characterization of Milk Proteins : Influence of Ionic Environment & Temperature

• Auteur / Autrice : Raza Hussain
• Direction : Joël Scher, Claire Gaiani
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Procédés Biotechnologiques et Alimentaires
• Date : Soutenance le 06/06/2012
• Etablissement(s) : Université de Lorraine
• Ecole(s) doctorale(s) : RP2E - Ecole Doctorale Sciences et Ingénierie des Ressources, Procédés, Produits, Environnement
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire d'ingénierie des biomolécules (Vandoeuvre-les-Nancy)
• Jury : Président / Présidente : Elisabeth Dumoulin
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Elisabeth Dumoulin, Pierre Schuck

Mots clés

Mots clés contrôlés

Interactions protéine-protéine

Sels, Effets de (chimie)

Caséine

Effets de la température

Lactosérum

Protéines du lait

Mots clés libres

NMC

WPI

Sels

Température

Réhydratation

Caractérisation

Propriétés fonctionnelles

NMC

WPI

Salts

Temperature

Rehydration

Characterization

Functional properties

Résumé

Le but de cette thèse était d'étudier et de mieux comprendre les mécanismes d'interaction entre protéines laitières (caséines micellaires natives NMC et protéines de lactosérum natives WPI) sous forme de poudres dispersées (5% p/v) dans des milieux fortement ionisés par des sels (NaCl, CaCl2). D'une manière générale notre étude a été organisée en trois parties. Premièrement, nous avons étudié l'influence des milieux ioniques (eau distillé, solution de NaCl, solution de CaCl2) sur la réhydratation de protéines laitières. Dans une seconde partie nous avons caractérisé les dispersions en milieux ionisés par les études respectives de la structure secondaire des protéines, de la taille et de la morphologie des particules en cours de dispersion et de l'hydrophobicité des protéines. Dans la troisième et dernière partie nous nous sommes intéressés aux propriétés fonctionnelles des protéines du lactosérum par l'effet combiné de la température (30 - 90°C) et de la concentration en NaCl (0,75 - 3%). La réhydratation des protéines du lait a montré deux comportements distincts en fonction du type de sel d'une part (NaCl, CaCl2) et de la concentration d'autre part (0 - 12%). Dans les dispersions de NMC, avec l'ajout et l'augmentation de la concentration de NaCl on observe (DLS, TEM), une désintégration des micelles de taille 150 nm en petites micelles de 20-30 nm qui sont plus ou moins agrégées. En définitive, les propriétés fonctionnelles des protéines du WPI dépendent en même temps de la concentration en sel et de la température appliquée

The overall objective of this work was to investigate the mechanisms of protein-salt interactions and linkage between milk proteins powders and milk proteins dispersions (5% w/v) mainly NMC and WPI under various ranges of ionic environments (distilled water, NaCl solution and CaCl2 solution. In the first phase, we investigated the influence of the ionic environments on milk proteins powders rehydration profiles. The second phase of this study includes the characterization of milk proteins dispersions in an aqueous ionic environment regarding changes in the protein: secondary structure (ß-sheet, alpha-helix, ß-turns and unordered structures), size, morphological features and surface hydrophobicity by using FTIR, TEM, and DLS with other complimentary techniques. In the last part, the functionality of whey proteins was studied by the combined effect of heat and different ratios of salts. For this purpose, the study was exclusively focalized in an aqueous ionic medium composed of NaCl (0.75-3%) at different temperatures (30-90°C). The results obtained from the first part showed two distinct rehydration behaviors depending on the salts type and concentration. For the NMC dispersions under salt increase, spherical micelles with an average size around 150 nm disintegrated in sub-micelles around 20-30 nm and more or less aggregated were observed by DLS and TEM. WPI dispersions in water were composed of well separated proteins by a spherical shape with two populations around 6 and 70 nm. Salt increase resulted in an aggregation of the proteins and the formation of denser aggregates. Moreover, a combined salt/heat resulted showed a stabilizing effect on the secondary structural elements of both Amide I and III bands and higher denaturation temperatures observed by FTIR and µDSC respectively. A size and morphological investigation showed a transition from spherical/compact protein aggregates to linear ones. Finally, this work demonstrated that whey protein functional properties depend on both salt and how heat treatment is applied