Dynamique d’assemblage de protéines végétales et animales sous l’impact de contraintes physiques : influence sur leurs propriétés technofonctionnelles - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2021

Plant and animal proteins assembly under physical constraints : influence on their techno-functional properties

Dynamique d’assemblage de protéines végétales et animales sous l’impact de contraintes physiques : influence sur leurs propriétés technofonctionnelles

Résumé

Major health and environmental concerns have developed for several years to promote the emergence of diets aiming at increasing plant proteins to reduce the consumption of animal resources. However, the transition towards more environmentally diets is hampered by the poor acceptance of vegan foods by Western consumers. Mixed animal/vegetable alternatives offer a new field of innovation to produce functional, multi-source, protein-rich food products. Plant proteins such as pea protein, while nutritionally interesting, can be difficult to use in food systems due to their low solubility and undesirable taste. This thesis proposed alternatives for the use of these proteins by reacting soluble pea proteins with casein micelles. These dairy protein colloids have unique structural properties that allow them to interact with soluble proteins after the application of a heat treatment, and thus improve their gelling properties. The challenge of this thesis was to work with a non-purified commercial isolate to minimize the energy costs of purification and to propose alternatives that could be easily applied at an industrial scale. The steps of the project allowed to find the ideal formulation conditions (total protein concentration of 4 % (w/w) with a ratio of 2.5/7.5 in pea/casein pellet) and the optimal technological pathway to generate mixed aggregates at the origin of homogeneous yoghurt-like acid gels with optimized structural and functional properties.The dynamic study of the association of pea proteins and casein micelles by a targeted multiscale approach allowed an in-depth characterization of the soluble pea proteins and their aggregates formed in terms of size, morphology, composition and nature of interactions which were found to be of low energy in contrast to those generated by the thermal treatment of soluble milk proteins. Interesting mechanical and textural properties were obtained for the acid gels with a stiffness and firmness 1.4 and 1.9 times higher for the pea protein and casein micelle mixtures compared to conventional casein micelle and serum protein gels, respectively.Moreover, the application of the high dynamic pressure process on soluble pea proteins upstream of gelation allowed a 35% reduction in the particle size of pea proteins, providing a solution to the size variability existing in commercial isolates and thus proposing the production of homogeneous acidic mixed gels.This project demonstrated that soluble commercial pea proteins are interesting protein resources for the formulation of gel-type protein matrices and that the hybrid aggregates obtained can, depending on the processes used and their order of sequencing, generate new gelled matrices increasing the proportion of vegetable proteins in dairy products.
D’importantes préoccupations sanitaires et environnementales se sont développées depuis plusieurs années pour favoriser l’émergence de régimes alimentaires visant à augmenter la part des protéines végétales afin de réduire la consommation de ressources animales. Cependant, la transition vers des régimes plus écologiques est entravée par la mauvaise acceptation des aliments végétaliens par les consommateurs occidentaux. Les alternatives mixtes animales/végétales aux produits laitiers familiers offrent un nouveau champ d’innovation pour produire un produit alimentaire fonctionnel, multi-source et riche en protéines. Les protéines végétales comme celles des pois, bien qu’intéressantes nutritionnellement peuvent être difficiles à utiliser dans les systèmes alimentaires en raison de leur faible solubilité et de leur goût indésirable. Ce travail de thèse a permis de proposer des alternatives à l’utilisation de ces protéines en faisant réagir les protéines solubles de pois avec les micelles de caséine. Ces colloïdes protéiques laitiers ont des propriétés structurelles uniques permettant d’interagir avec des protéines solubles après l’application d’un traitement thermique et d’améliorer ainsi leurs propriétés gélifiantes. L’enjeu des travaux de recherche de cette thèse était de travailler avec un isolat commercial non purifié afin de minimiser les coûts énergétiques de la purification et de proposer des alternatives facilement applicables à l’échelle industrielle. Les étapes du projet ont permis de trouver les conditions de formulation idéales (concentration totale de 4 % (p/p) en protéine avec un ratio de 2.5/7.5 en pois/micelle de caséine) et la voie technologique optimale pour générer des agrégats mixtes à l’origine de gels acides homogènes de type yaourt aux propriétés structurales et fonctionnelles optimisées.L’étude dynamique de l’association des protéines de pois et des micelles de caséine par une approche multi-échelle ciblée a permis une caractérisation approfondie des protéines solubles de pois et de leurs agrégats en termes de taille, de morphologie, de composition et de nature d’interactions qui se sont révélées être de faible énergie contrairement à celles engendrées par le traitement thermique des protéines solubles du lait. Des propriétés mécaniques et texturales intéressantes ont été obtenues pour les gels acides avec une rigidité et une fermeté respectivement 1,4 et 1,9 fois plus importantes pour les mélanges de protéines de pois et de micelles de caséines par rapport aux gels classiques de micelles de caséines et protéines sériques.De plus, l’application du procédé de haute pression dynamique sur les protéines de pois solubles en amont de la gélification a permis de réduire de 35 % la taille des particules de protéines de pois, permettant d’apporter une solution à la variabilité de taille existant dans les isolats commerciaux et de proposer ainsi la production de gels mixtes acides de structure homogène.Ce projet a démontré que les protéines de pois commerciales solubles sont des ressources protéines intéressantes pour la formulation de matrices protéiques de types gels et que les agrégats hybrides obtenus après chauffage peuvent, selon les procédés utilisés et leur ordre d’enchainement des technologies, générer de nouvelles matrices augmentant la proportion de protéines végétales au sein des produits laitiers gélifiés.
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Origine : Version validée par le jury (STAR)

Dates et versions

tel-03608505 , version 1 (14-03-2022)

Identifiants

  • HAL Id : tel-03608505 , version 1

Citer

Abdessalem Beghdadi. Dynamique d’assemblage de protéines végétales et animales sous l’impact de contraintes physiques : influence sur leurs propriétés technofonctionnelles. Sciences agricoles. Université Montpellier, 2021. Français. ⟨NNT : 2021MONTG076⟩. ⟨tel-03608505⟩
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