Développement de nouveaux complexes protéiques fonctionnels par chauffage des protéines du lactosérum en présence de babeurre


Ce projet s'inscrit dans une suite de travaux visant à valoriser les solides du babeurre. Ce sous-produit de la fabrication du beurre présente une composition similaire à celle de la poudre de lait écrémé, sauf qu'il contient aussi des constituants mineurs provenant des globules de matière grasse qui nuisent à son utilisation comme ingrédient alimentaire mais ce phénomène est encore peu étudié.

Il est connu que l'incorporation de babeurre aux caillés de type présure diminue leur fermeté et ralentit leur vitesse de formation. Nos travaux antérieurs ont montré que ces effets sont modulés par les traitements thermiques appliqués en cours de production du babeurre. Nous avons posé l'hypothèse que la co-dénaturation thermique du babeurre et des protéines du lactosérum conduirait à la formation de complexes dont il serait possible de contrôler l'humidité. Ces derniers pourraient non seulement améliorer les propriétés sensorielles des produits laitiers, mais aussi, de par leur contenu en molécules bioactives, améliorer leur potentiel comme aliment-santé.

Le but de ce projet était de développer de nouveaux complexes protéiques fonctionnels en optimisant les interactions entre les protéines du lactosérum et les constituants du babeurre. Les objectifs du projet étaient : 1- Caractériser les interactions induites par le chauffage entre les protéines du lactosérum et les constituants du babeurre; 2- Évaluer les performances des complexes protéiques en fromagerie et dans un modèle de gel acide de type yogourt; 3- Évaluer le potentiel-santé des complexes protéiques suivant leur digestion gastro-intestinale.

Dans une première phase, les conditions optimales de formation des agrégats ont été identifiées. Des lots de lactosérum et de babeurre frais ont été concentrés jusqu'à une concentration finale en protéines de 9.5%. La co-dénaturation a été réalisée à des ratios lactosérum:babeurre de 100:0, 75:25, 50:50, 25:75 et 0:100. Les mélanges ont été ajustés à pH 4.6, puis chauffés à 90oC pendant 20 min. Après refroidissement, les mélanges ont été homogénéisés selon 4 passes à 9500 psi. Le taux d'agrégation, l'hydratation, la taille particulaire et les propriétés rhéologiques ont été mesurés pour caractériser les complexes formés. L'effet de l'ajout de N-ethylmaleimide (blocage des groupements thiol libre) et de l'application d'ultrasons (30% de 20 KHz) pendant le chauffage sur les caractéristiques d'agrégation a aussi été mesuré.

Par la suite, les propriétés technologiques des complexes produits dans des conditions optimales de co-dénaturation ont été évalués dans un gel acide de type yogourt, et dans un modèle de callé-présure

En parallèle à ces travaux, une portion des complexes formés a été conservée afin de comparer le potentiel bioactif des complexes suite à leur digestion gastro-intestinale (pepsine-trypsine). Des activités biologiques comme la capacité antioxydante et le potentiel de solubilisation du cholestérol micellaire ont été déterminés in vitro.

La co-dénaturation thermique des protéines du lactosérum et du babeurre a permis d'atteindre des taux d'agrégation des complexes en fonction du taux de babeurre de l'ordre de 85%. Il a été observé que le diamètre des agrégats était compris entre 1 et 16 μm, permettant ainsi d'envisager la réincorporation de ces complexes dans une matrice fromagère. L'application d'un traitement ultrasons pendant la dénaturation thermique a permis d'augmenter les taux d'agrégation mais cette approche a été abandonnée en raison de la difficulté d'application des ultrasons en contexte industriel.

Par ailleurs, la substitution de la poudre de lait écrémé par les complexes protéiques babeurre-lactosérum dans une formulation de yogourt a entraîné une perte de fermeté et de rétention d'eau. Les caractéristiques des complexes protéiques babeurre-lactosérum sont mal adaptées aux exigences fonctionnelles des yogourts fermes ou brassés. Ces complexes pourraient cependant s'avérer plus performants dans des formulations de plus faible viscosité (ex. yogourts à boire, boissons lactées).

En fromagerie, les résultats ont démontré que, comparativement aux protéines sériques dénaturées, les complexes protéiques babeurre-lactosérum entraînent la formation d'un gel présure plus ferme et permettent une meilleure synérèse du caillé. Il est intéressant de noter que l'application d'un traitement thermique sévère diminue la capacité de rétention d'eau du babeurre. Ce traitement simple permettrait de réduire l'humidité excessive, souvent reprochée aux fromages enrichis de babeurre.

Les données in vitro sur des complexes formés indiquent que babeurre possède des propriétés hypocholestérolémiantes antioxydantes après hydrolyse (digestion). Cependant, la combinaison babeurre-lactosérum n'est pas synergique. L'activité antioxydante des produits de digestion du babeurre a été associée à des peptides issus de protéines mineures de la MFGM (butyrophylline, xanthine oxydase, adipophilline, etc.). Les traitements thermiques (ex. pasteurisation de la crème) n'ont pas d'effet sur l'activité antioxydante des produits de digestion du babeurre.

Ce projet a permis de développer de nouveaux leviers technologiques pour la valorisation des sous-produits de l'industrie laitière en vue d'une utilisation optimale dans les produits laitiers et les produits alimentaires transformés. Il favorisera ainsi une diversification de leurs applications. Pour la fromagerie, si résultats préliminaires sont confirmés, le projet permettra une réduction des coûts de formulation des laits fromagers et une amélioration de la qualité des fromages. Enfin, certaines propriétés santé du babeurre pourraient éventuellement être mises à profit dans de nouveaux ingrédients ou dans le développement de nouveaux concepts d'aliments santé à base de babeurre.

Ce projet permet d'envisager de nouvelles approches technologiques pour l'utilisation du babeurre en fromagerie et ainsi, d'en augmenter sa valeur commerciale. Les nouvelles perspectives permettront donc des retombées monétaires autant pour les producteurs que les transformateurs laitiers.

Chercheur responsable

Yves Pouliot, Université Laval

Équipe de recherche

  • Michel Britten, Centre de recherche et de développement sur les aliments
  • Sylvie F. Gauthier, Université Laval

Année du concours

2010

Durée

3 ans

Montant

93 158 $

Partenaires financiers

  • Agriculture et Agroalimentaire Canada
  • Ministère de l'Agriculture, des Pêcheries et de l'Alimentation du Québec
  • Novalait inc.

Appel de propositions

Innovation en production et en transformation laitières – V