Contribution à l'étude de l'influence de la composition du lait et de la taille des micelles sur la coagulation enzymatique PDF Download
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Compte tenu de l'importance pour cette étude d'une connaissance précise de la taille des micelles et des paramètres de l'aptitude à la coagulation des laits, il a été nécessaire d'utiliser les techniques les plus récentes. La détermination de la distribution de taille des micelles de caséine a été réalisée à partir d'une méthode de diffusion quasi-élastique de la lumière. L’élaboration d'un capteur optique directement utilisable sur site industriel a été développée. Cette technique pourrait, dans l'avenir, constituer une méthode de référence pour contrôler la qualité des laits ou celle des enzymes coagulantes. A partir de ces deux techniques et des mesures des propriétés physicochimiques et de composition des laits, une analyse statistique a été réalisée sur des laits de grand mélange et des laits individuels. Il apparait ainsi que la taille des micelles est en forte corrélation avec la teneur en caséine (Kappa) que les paramètres de la coagulabilité des laits sont dépendants, entre autres, de la taille des micelles et de la teneur en sodium. Cette étude statistique a mis en évidence la nécessité de mieux comprendre certaines relations. Pour cela, une approche phénoménologique de la coagulation du lait a été réalisée. Dans cette étude, on a divise le processus de coagulation en quatre phases : une phase enzymatique, une phase d'agrégation, une phase de transition sol-gel, une phase de gélification et de raffermissement du gel. On propose des applications au niveau industriel et en conclusion on suggère de nouvelles questions sur le processus de la coagulation
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Compte tenu de l'importance pour cette étude d'une connaissance précise de la taille des micelles et des paramètres de l'aptitude à la coagulation des laits, il a été nécessaire d'utiliser les techniques les plus récentes. La détermination de la distribution de taille des micelles de caséine a été réalisée à partir d'une méthode de diffusion quasi-élastique de la lumière. L’élaboration d'un capteur optique directement utilisable sur site industriel a été développée. Cette technique pourrait, dans l'avenir, constituer une méthode de référence pour contrôler la qualité des laits ou celle des enzymes coagulantes. A partir de ces deux techniques et des mesures des propriétés physicochimiques et de composition des laits, une analyse statistique a été réalisée sur des laits de grand mélange et des laits individuels. Il apparait ainsi que la taille des micelles est en forte corrélation avec la teneur en caséine (Kappa) que les paramètres de la coagulabilité des laits sont dépendants, entre autres, de la taille des micelles et de la teneur en sodium. Cette étude statistique a mis en évidence la nécessité de mieux comprendre certaines relations. Pour cela, une approche phénoménologique de la coagulation du lait a été réalisée. Dans cette étude, on a divise le processus de coagulation en quatre phases : une phase enzymatique, une phase d'agrégation, une phase de transition sol-gel, une phase de gélification et de raffermissement du gel. On propose des applications au niveau industriel et en conclusion on suggère de nouvelles questions sur le processus de la coagulation
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La coagulation mixte du lait, induite par action conjuguée d'un agent acidifiant et d'une enzyme protéolytique, représente la phase initiale de la fabrication des fromages. Une légère variation physicochimique du lait, notamment l'ajustement à un pH donné, semble agir de façon prépondérante sur le type de fromage fabriqué. Les propriétés macroscopiques, soit les propriétés rhéologiques et sensorielles d'un gel de lait peuvent-elles être considérées comme gouvernées par l'état physicochimique initial des micelles de caséines ? Les mécanismes d'agrégation des micelles de caséines ont été étudiés par l'analyse de cinétiques spectrophotométriques et granulométriques. L’approche structurale de l'agrégation et de la gélification a été réalisée par application du concept de la géométrie fractale. Les propriétés mécaniques des gels ont été caractérisées par l'analyse de leurs modules viscoélastiques en oscillation dynamique. Dans une première partie, l'influence de la température et de la vitesse d'agrégation sur le mécanisme d'agrégation des micelles de caséines est montrée. Il s'avère que malgré un mode de déstabilisation des micelles de caséines différent, la structure des agrégats acides et enzymatiques ainsi formés évolue dans le même sens. Dans une deuxième et une troisième parties, les mécanismes d'agrégation-coagulation mixte du lait sont étudies et modélisés à partir des connaissances acquises sur l'agrégation-coagulation acide et enzymatique. Il apparait que la valeur du pH à l'emprésurage influence les étapes ultérieures de la coagulation du lait. Le comportement particulier de la voluminosité des micelles de caséines mis en évidence autour du pH 6,00 déterminerait la structure des agrégats et des gels ainsi que le comportement mécanique de ces derniers.
Author: Mohammad Kamal Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 0
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Le lait de chamelle constitue l'une des principales ressources alimentaires pour les peuples nomades. Malgré sa richesse en différents composants et sa production non négligeable au niveau mondial, ce produit demeure relativement peu transformé à cause du manque d'études menées sur les caractéristiques et les aptitudes technologiques de ce lait.Dans la première partie de cette thèse, l'évolution de la structure au cours de la coagulation enzymatique et acide des laits de chamelle et de vache crus et chauffés (50 et 70 °C) enrichis en minéraux (calcium et phosphate) a été étudiée. Les cinétiques de coagulation enzymatique et acide des échantillons du lait ont été suivies aux moyens du test de cisaillement dynamique et de la spectroscopie de fluorescence frontale. Les résultats obtenus ont permis, d'une part, de montrer des différences significatives entre les propriétés du coagulum obtenu à partir du lait de chamelle et celui du lait de vache, et d'autre part, d'évaluer l'impact de l'ajout des minéraux (calcium et phosphate) sur les propriétés du coagulum. L'analyse des spectres de fluorescence par analyse en composantes principales (ACP) a permis de caractériser sur le plan moléculaire la structure des gels, et également de discriminer les différentes conditions de coagulation. Les résultats rhéologiques ont montré que l'enrichissement de ces deux types de lait avec le calcium améliorait la fermeté du gel et diminuait le temps de gélification, alors que des effets inverses ont été observés suite à l'ajout du phosphate. L'analyse conjointe des données spectrales et rhéologiques au moyen de l'analyse en composantes communes et poids spécifiques (ACCPS) a montré une forte relation entre la structure au niveau moléculaire et la texture au niveau macroscopique. La deuxième partie de cette thèse a porté sur l'impact du traitement thermique (55 à 75 °C à différents intervalles de temps) sur les changements moléculaires du lait de chamelle. L'application de l'ACCPS aux spectres de la vitamine A, des produits fluorescents de la réaction du Maillard (PFRM) et du NADH a montré une bonne discrimination des échantillons en fonction du couple température-temps. Les résultats obtenus montrent que, de par sa rapidité, la spectroscopie de fluorescence frontale couplée aux méthodes chimiométriques présente un potentiel intéressant pour la caractérisation du lait de chamelle dans différentes conditions. En outre, le spectre de fluorescence d'un lait pourrait être considéré comme une empreinte digitale de celui-ci permettant de l'identifier.
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L'incidence d'un ajout de minéraux sur les micelles et l'aptitude à la coagulation enzymatique d'un lait soumis à un traitement d'acidification sous pression de CO2 réversible ont été étudiées au moyen de la méthodologie des surfaces de réponse. La première partie de ce travail est consacrée à l'étude du procédé de carbonatation. Parmi les différents modes de dégazage testés, seul un dégazage sous vide permet le retour au pH initial sans modification de la force ionique. Ce traitement de carbonatation/dégazage induit la formation de néo-micelles comparables aux micelles originelles. Cependant, lorsque l'acidification est réalisée à des pH inférieurs à 5,8, l'association du PCCi avec les caséines et la réactivité de surface des micelles sont modifiées, provoquant une avancée du point de gel et une augmentation de la vitesse de raffermissement au cours de la coagulation "présure". La seconde partie de ce travail a consisté à faire varier les concentrations de calcium et de phosphate ajoutés. Les surfaces de réponse obtenues montrent que l'ajout de calcium est le facteur le plus déterminant sur la composition des micelles et favorise les flux de Ca, P, Mg et protéines de la phase soluble vers la phase micellaire pour des ajouts inférieurs à 17,5 mmol.kg-1. Dans ce cas, le calcium intègre la micelle en s'associant prioritairement au PCCi et pour des ajouts supérieurs, il se lie aussi aux protéines de manière directe. La taille des micelles et l'aptitude du lait à la coagulation enzymatique sont corrélés au rapport molaire micellaire Ca/P. Une augmentation de ce rapport entraîne une diminution de la taille des micelles provoquant ainsi une avancée du point de gel et une augmentation de la vitesse de raffermissement alors qu'une diminution de ce rapport induit les effets inverses. La troisième partie nous a permis de relier l'état du PCCi à la réactivité de surface micellaire et de proposer des modèles de structure micellaire basés sur les équilibres entre les interactions hydrophobes et les forces électrostatiques.
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Le traitement a haute temperature du lait peut modifier physiquement et chimiquement la plus part de ses composants. Ces changements affectent negativement les proprietes nutritionnelles et technologiques des produits. Ils impliquent la denaturation a 72,8% des proteines de lactoserum avec disparition complete de ss-lactoglobuline. L'etude de la coagulation du lait UHT est faite dans un but de valorisation du lait UHT non conditionne. En premier lieu, nous avons remarque que la coagulation du lait traite a 140 C par voie enzymatique, entraine l'augmentation du rendement fromager par incorporation de proteines deformees dans le caille. D'autre part, les interactions de ces proteines deformees avec les micelles de caseine provoquent l'allongement du temps de coagulation avec une diminution de la vitesse de durcissement du gel et donnent un fromage a texture plus douce. Toutefois, l'addition de 200 mg de CaCl2 par litre permet de restaurer la capacite affaiblie de coagulation de ce lait. Par ailleurs, la fermentation biologique du lait UHT donne un caillot apres environ 13 heures de maturation avec une reduction considerable de la viscosite et et l'exsudation de serum."
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LA COMPREHENSION DES MECANISMES IMPLIQUES DANS LA COAGULATION ACIDE DU LAIT REPOSE SUR L'ETUDE DE L'EVOLUTION DES MICELLES DE CASEINE AU COURS DU PROCESSUS D'ACIDIFICATION. CETTE ETUDE A ETE ABORDEE SELON TROIS APPROCHES DIFFERENTES: UNE APPROCHE RHEOLOGIQUE, UNE APPROCHE BIOCHIMIQUE ET UNE APPROCHE MICROSCOPIQUE. L'ETUDE RHEOLOGIQUE A PERMIS DE SUIVRE LES TRANSFORMATIONS MACROSCOPIQUES QUI SE MANIFESTENT AU SEIN DU SYSTEME AU COURS DU PROCESSUS D'ACIDIFICATION. SUR LE PLAN BIOCHIMIQUE, LES RESULTATS OBTENUS ONT MONTRE QUE CES TRANSFORMATIONS S'ACCOMPAGNENT D'IMPORTANTES MODIFICATIONS AU NIVEAU DE LA COMPOSITION ET DE L'HYDRATATION DES MICELLES DE CASEINE. L'ETUDE MICROSCOPIQUE DE L'ACIDIFICATION DU LAIT A NECESSITE LE DEVELOPPEMENT DE PLUSIEURS METHODES DE PREPARATION ADAPTEES AUX ECHANTILLONS DE LAIT ACIDIFIE. CES METHODES DE PREPARATION ONT ALORS PERMIS DE METTRE EN EVIDENCE L'EXISTENCE DE DIFFERENTS STADES D'INTERACTION MICELLAIRE EN FONCTION DU PH ET, EN PARTICULIER, D'UN ETAT DE FUSION MICELLAIRE TOUT A FAIT CARACTERISTIQUE ENTRE PH 5,3 ET PH 5,2. CETTE DERNIERE APPROCHE A PERMIS DE DONNER UNE SIGNIFICATION MICROSCOPIQUE AUX DIFFERENTS RESULTATS OBTENUS PAR LE BIAIS DES METHODES RHEOLOGIQUES ET BIOCHIMIQUES UTILISEES. L'ENSEMBLE DES RESULTATS OBTENUS FAIT APPARAITRE QUATRE PHASES SUCCESSIVES AU COURS DESQUELLES LES MICELLES DE CASEINE VONT PROGRESSIVEMENT PERDRE LEURS PROPRIETES INITIALES POUR EN ACQUERIR DE NOUVELLES. L'ETAT DE FUSION MICELLAIRE OBSERVE ENTRE PH 5,5 ET PH 5,0, APPARAIT AINSI COMME UN ETAT DE TRANSITION ENTRE LES MICELLES DE CASEINE INITIALES ET LES NOUVELLES PARTICULES DE CASEINE QUI ENTRENT DANS LA CONSTITUTION DU GEL PROTEIQUE FINAL
Author: Alseny Balde Publisher: ISBN: Category : Languages : en Pages : 172
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La cryoconcentration a un grand potentiel pour produire des aliments liquides de haute qualité organoleptique et nutritionnelle. En plus, du point de vue énergétique, elle s'avère très compétitive face aux technologies de concentration comme l'évaporation sous vide, l'ultrafiltration, la nanofiltration et l'osmose inverse. Malgré ces avantages substantiels et le développement considérable qu'a connu cette technologie, la cryoconcentration est toujours considérée comme une opération commercialement fiable seulement dans des applications limitées à des produits tels que les jus de fruits, les extraits de café, du thé et des herbes aromatiques. Ainsi, le but principal de ce projet de doctorat est de comprendre l'impact de la cryoconcentration sur les paramètres physico-chimiques et compositionnels du lait écrémé et de l'utiliser comme une étape de concentration dans un procédé de fabrication de lait concentré, de lait concentré stérilisé et de poudre de lait écrémé. Le premier objectif portait sur l'étude de l'effet de la cryoconcentration à effet cascade sur les micelles de caséines, les propriétés rhéologiques et la couleur du lait écrémé concentré pendant cinq semaines de conservation. En utilisant un lait écrémé (fraichement fourni par Natrel) comme témoin avec une teneur en matière sèche totale de X = 9,24 %, trois cycles de cryoconcentration étaient réalisés. Ce traitement a permis d'atteindre des concentrations de 1,6X, 2,3X et 2,7X au cycle 1, 2 et 3, respectivement. Concernant les micelles de caséines, les résultats obtenus n'ont montré aucune différence significative entre l'effet des trois cycles de cryoconcentration sur la distance inter-micellaire et la forme sphérique des caséines. Cependant, avec l'augmentation du cycle de cryoconcentration, la taille des micelles de caséines avait tendance à se déplacer vers de plus petites tailles avec une modification de la distribution de leur diamètre moyen. Les résultats obtenus ont également montré qu'à tous les cycles de cryoconcentration, les micelles de caséines étaient caractérisées par des distributions monomodales où environ 60 % du volume total occupé par les micelles de caséines ont une taille de 100-200 nm. Comparé au lait-témoin, les résultats ont également montré que la cryoconcentration améliore la couleur en augmentant la valeur L* (indice de blancheur) du lait cryoconcentré au-dessus de 67; ce qui est similaire à celui d'un lait entier (non écrémé), et ce, dès le premier cycle de cryoconcentration. Aucune différence significative n'a été observée entre la valeur L* du lait aux trois cycles de cryoconcentration. Enfin, pendant le stockage du lait écrémé cryoconcentré, ses propriétés d'écoulement ont changé, car, une transition d'un comportement newtonien à non-newtonien a été observée à partir de la quatrième semaine à une concentration de 2,7X de matière sèche totale. En plus, une légère augmentation de la taille des micelles de caséines a été observée pendant cette période. Le deuxième objectif de ce projet de doctorat consistait à réaliser une étude comparative sur l'effet de la stérilisation sur la qualité d'un lait écrémé concentré par cryoconcentration, par évaporation sous vide et par osmose inverse pendant l'entreposage. Les résultats ont montré que la stérilisation a augmenté près de 9 fois le coefficient de consistance du lait évaporé contre 2 fois pour le lait cryoconcentré et le lait concentré par osmose inverse. Pendant l'entreposage, la charge nette des protéines du lait produit par évaporation a diminué, alors que celle des protéines du lait cryoconcentré et celui concentré par osmose inverse sont restées plus stables. Le troisième objectif avait pour but de réaliser une étude comparative entre la cryoconcentration, l'évaporation sous vide et l'osmose inverse, comme étape de pré-concentration du lait écrémé, en vue d'en produire du lait écrémé en poudre et d'évaluer les propriétés physico-chimiques et techno-fonctionnelles des poudres. Tout d'abord, l'observation de la morphologie, de la forme et l'analyse de la taille ont révélé que la surface des particules était lisse avec un petit nombre de sous-structures visibles sur la surface de l'échantillon issu de l'évaporation sous vide et de l'osmose inverse. La poudre du lait cryoconcentré et celle du lait concentré par osmose inverse avaient moins de particules fragmentées et plus de particules de grandes tailles que la poudre de lait évaporé. À la granulométrie (taille de particule) de 250 μm, la poudre de lait cryoconcentré avait trois fois le volume (%) de la poudre de lait concentré par osmose inverse et la poudre de lait évaporé sous vide. Après reconstitution, les micelles de caséines dans du lait reconstitué à partir de la poudre obtenue en utilisant du lait écrémé cryoconcentré présentaient la plus grande taille suivie de celle du lait reconstitué à partir de poudre obtenue avec du lait concentré par osmose inverse avec des pics de distribution se situant à 190 nm et à 164 nm, respectivement, pour la poudre obtenue par cryoconcentration et celle obtenue par osmose inverse. Malgré la différence de techniques de pré-concentration, toutes les poudres présentaient un indice de solubilité élevé (>85%). Cependant, les poudres de faible granulométrie (75 μm) ont présenté une faible solubilité, ce qui est normal pour cette granulométrie. Pour la dispersion, c'est seulement à la granulométrie optimale (105 μm) que toutes les poudres ont montré les plus grands indices de dispersion. Cependant, elles n'ont pas présenté une bonne dispersion (
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L'INCIDENCE DES MODIFICATIONS CHIMIQUES DES PROTEINES DU LAIT PAR ACYLATION ET AMIDATION A ETE ETUDIEE SUR LES PROPRIETES FONCTIONNELLES DES CASEINES ET PLUS PARTICULIEREMENT SUR LEUR APTITUDE A COAGULER. AINSI, CETTE ETUDE A PERMIS DE METTRE EN EVIDENCE QUE L'ACETYLATION ET LA SUCCINYLATION DES PROTEINES DU LAIT CONDUIT A UNE AUGMENTATION DE LA CHARGE NETTE NEGATIVE DES CASEINES A L'ORIGINE DE MODIFICATIONS DE LA STRUCTURE MICELLAIRE SE TRADUISANT PAR UNE SOLUBILISATION DES CASEINES ET DES MINERAUX COLLOIDAUX. L'ACYLATION DES CASEINES MICELLAIRES PROVOQUE UN RETARD DANS LA FORMATION DES GELS OBTENUS PAR VOIE ACIDE OU ENZYMATIQUE. CE RETARD SEMBLE ETRE CORRELE A UNE CHARGE NETTE ELEVEE DES CASEINES ACYLEES QUI DIMINUE LA REACTIVITE DES MICELLES AU COURS DE CES PROCESSUS DE COAGULATION. L'AMIDATION DES PROTEINES DU LAIT PROVOQUE UNE DIMINUTION DE L'APTITUDE A LA COAGULATION PAR VOIE ACIDE DU LAIT. L'AUGMENTATION DES FORCES DE REPULSION D'HYDRATATION ENTRE MICELLES POURRAIT AUSSI ETRE RESPONSABLE DE CE PHENOMENE.
Author: Joe͏̈l Scher
Author: Joe͏̈l Scher
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Author: Nathalie Vetier
Author: Anne-Marie Duizabo-Fiat
Author: Mohammad Kamal
Author: Carole Guillaume
Author: Sihem Guesmi
Author: Emmanuelle Gastaldi-Bouabid
Author: Alseny Balde
Author: Véronique Vidal