Contribution des intéractions intra et inter micellesde caséines à l'organisation des gels laitiers : Importance des équilibres salins entre la phase colloïdale et la phase aqueuse

Contribution of intra and inter-casein micelles interactions during the enzymatic coagulation of bovine milk

• Auteur / Autrice : Julien Bauland
• Direction : Thomas Croguennec
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences des Aliments
• Date : Soutenance le 21/04/2022
• 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 / STLO
• Jury : Président / Présidente : Sylvie Marchesseau
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Jennifer Burgain
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Sylvie Marchesseau

Mots clés

Mots clés libres

Micelle de caséine

Équilibres minéraux

Gel laitier

Rhéologie

Microscopie

Casein micelle

Salt equilibria

Milk gel

Rheology

Microscopy

Résumé

Lors de la fabrication fromagère, l’ajout de présure enclenche la gélification du lait. La rhéologie et la structure du gel conditionnent la conduite du d’écaillage et la composition du caillé. L’objectif du projet de thèse vise à mieux comprendre la contribution des équilibres minéraux sur la coagulation enzymatique du lait et notamment le rôle des deux formes de cations dans la micelle de caséine, i.e. le précipité (CaHPO4) et les cations (calcium et magnésium) associés aux caséines. Les expériences ont été réalisées à l’échelle du laboratoire, en utilisant du lait écrémé de vache comme système modèle. Les teneurs en calcium précipité et en cations liés aux caséines ont été modifiées par ajouts de sels et/ou modification du pH afin d’établir des liens entre les teneurs minérales et la coagulation enzymatique du lait.Les teneurs en ions ont été mesurées expérimentalement et les équilibres minéraux ont été modélisés avec le logiciel MilkSalts GLM. Les gels ont été caractérisés par des mesures rhéologiques et en microscopie. Les résultats ont montré que la considération des deux formes de cations micellaires permettait de clarifier l’effet des équilibres minéraux sur la coagulation: la teneur en calcium précipité affecte la rigidité des micelles de caséines et le caractère viscoélastique du gel. La charge des micelles de caséines et la fermeté des gels dépendaient de la teneur en cations associés.Certains leviers physico-chimiques utilisés pour modifier la structure des gels à l’échelle du laboratoire ont été testés à échelle pilote durant la fabrication de fromages à pâte pressée.

During cheese manufacture, milk gelation is induced by addition of a proteolytic enzyme. The rheological properties and the structure of the resulting gel determine the management of the cutting step and the composition of the curd. The objective of the PhD thesis was to better understand the effect of the salt equilibria on the enzymatic coagulation of milk, and notably the effect of the two forms of cations in the casein micelle, i.e. the precipitated calcium (CaHPO4) and the cations (calcium and magnesium) that are directly bound to caseins.Expériments were performed at lab scale, using a reconstituted bovine skim milk as model system.The contents of precipitated calcium and cations bound to caseins were varied by salt additions and/or pH decrease to establish links between the mineral content of casein micelles and the enzymatic coagulation of milk.Ions were titrated experimentally and the salt equilibria were modelled using the software MilkSalts GLM. Gels were characterized by rheological measurements and microscopy observations.Results demonstrated that considering two forms of cations in casein micelles clarified the effect of salt equilibria on the enzymatic coagulation: the precipitated calcium content modifies the casein micelle rigidity and the viscoelasticity of the enzymatic milk gels. The net charge of the casein micelles and the gel firmness depend on the content of bound cations.Some of the physico-chemical levers identified to modify the gel structure at lab-scale were tested during continental cheese trials at pilot-scale.