Comprendre les comportements des micelles de caséines dans des environnements variés, de leur équilibre minéral à leurs propriétés colloïdales et fonctionnelles : émulsion et coagulation présure

A comprehensive investigation of the behaviors of casein micelles in multiple environments, from their mineral balance to their colloidal and functional properties : focus on emulsion and rennet coagulation functionalities

• Auteur / Autrice : Fanny Lazzaro
• Direction : Frédéric Gaucheron
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences des aliments
• Date : Soutenance le 27/10/2017
• Etablissement(s) : Rennes, Agrocampus Ouest
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Écologie Géosciences Agronomie Alimentation (Rennes ; 2016-2022)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Science et Technologie du Lait et de l'Oeuf
• Jury : Président / Présidente : Thomas Croguennec
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Sylvie Desobry-Banon
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Philippe Cayot, Sylvie Desobry-Banon

Mots clés

Mots clés libres

Micelle de caséines

Environement

Ph

Na3Cit

NaCl

CaCl2

MgCl2

Équilibre mineral

Propriétés colloidales

Fonctionalités

Émulsion

Coagulation presure

Approche multifactorielle

Plan d’expérience

Models prédictifs

Casein micelle

Environment

Ph

Na3Cit

NaCl

CaCl2

MgCl2

Mineral balance

Colloidal properties

Functionalities

Emulsion

Rennet coagulation

Experimental design

Multifactorial approach

Predictive models

Résumé

Les micelles de caséines, composées de caséines, minéraux et eau, sont en équilibres dynamiques, elles échangent en permanence de leur matière avec leur environnement. Les micelles de caséines possèdent d’intéressantes fonctionnalités pour la fabrication de produits laitiers, telles que leur capacité à stabiliser des émulsions et à former des gels sous l’action de la présure. Des changements environnementaux, variations de pH, additions de sels ou d’agents chélatants, affectent les équilibres des micelles et induisent des modifications de leurs compositions et propriétés colloïdales. Ces changements modifient également leurs propriétés fonctionnelles, bien que cet aspect soit peu décri. Le but de ce projet était de comprendre les relations liant l’environnement, l’équilibre minéral, les propriétés colloïdales et fonctionnelles des micelles de caséines. L’impact de cinq facteurs (pH, Na3Cit, NaCl, CaCl2, MgCl2) modifiant les micelles fut étudié en focalisant sur leurs propriétés émulsifL’acidification et l’addition de Na3Cit ont causé les modifications minérales les plus importantes en solubilisant le phosphate de calcium micellaire. Le premier conduisit au « gonflement » des micelles alors que l’agent chélatant causa leur dissociation en petits agrégats. L’ajout de NaCl n’eut aucun impact sur le contenu minéral des micelles mais provoqua aussi la libération d’agrégats, révélée par cryo microscopie électronique et diffusion de rayons-X aux petits angles. Le rôle du phosphate de calcium sur les fonctionnalités fut confirmé et l’étude révéla l’importance de contrôler la libé

Caseins micelles, composed of caseins, minerals and water, are under dynamic equilibria, they constantly exchange materials with their surrounding environments. In addition, casein micelles possess valuable functionalities in regards to the formation of dairy products, such as the ability to stabilize emulsions or to form rennet gels. Environmental changes, such as variations in pH, additions of salts or chelating agents, affect the casein micelles equilibria and lead to modifications in their compositional and colloidal properties. Such changes also modify their functional properties, although this aspect is poorly described in the literature. This project aimed to understand the relationships that link the environmental modifications, the mineral balance, the colloidal and functional properties of the casein micelles. The impact of five modifying factors (pH, Na3Cit, NaCl, CaCl2, MgCl2) of the casein micelles were studied and the focus was placed on emulsion and rennet coagulation fuThe former only induce the swelling of casein micelles while the latter led to their disruption into smaller aggregates. NaCl had no impact on the micellar mineral content but also caused the release of small aggregates, as revealed by electronic microscopy and small angle X-ray scattering analyses. The decisive role of micellar calcium phosphate on the functionalities was confirmed and this study highlighted the importance of monitoring the release of small aggregates, as they strongly affected emulsions stability and gels firmness. CaCl2 and MgCl2 additions slightly increased the mineral c