Elaboration et caractérisation rhéo-physique de particules molles alimentaires à base de protéines

Preparation and rheo-physical characterization of new food-grade soft particles from proteins

• Auteur / Autrice : Alban Lacroix
• Direction : Paul Menut, Véronique Bosc, Murielle Hayert
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie des aliments
• Date : Soutenance le 06/05/2022
• Etablissement(s) : université Paris-Saclay
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Agriculture, alimentation, biologie, environnement, santé (Paris ; 2015-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Paris-Saclay Food and Bioproduct Engineering (Massy, Essonne ; 2020-....)
• Partenaire(s) de recherche : Référent : AgroParisTech (France ; 2007-....)
• Partenaire(s) de recherche : graduate school : Université Paris-Saclay. Graduate School Biosphera (2020-….)
• Jury : Président / Présidente : Lazhar Benyahia
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Véronique Bosc, Claire Berton-Carabin, Marie-Hélène Famelart
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Claire Berton-Carabin, Marie-Hélène Famelart
• DOI : 10.70675/46c0b24az92c1z4090zac92zf92227b4dd56

Mots clés

Mots clés contrôlés

Aliments -- Texture

Recherche

Microgels

Teneur en protéines

Élasticité linéaire

Technique de la production

Innovation

Mots clés libres

Microgels

Isolats de protéines de lactosérum

Rhéologie

Physico-Chimie

Génie des procédés

Science des aliments

Microgels

Whey protein isolates

Rheology

Physical chemistry

Process engineering

Food science and engineering

Résumé

Les systèmes composés de particules molles sont présents dans une grande diversité de produits alimentaires. Dans ce travail, des particules molles de type microgel ont été élaborées à partir de solutions de protéines du lactosérum, avec pour objectif d'étudier les relations entre le procédé et les propriétés de structure des microgels. Un montage expérimental a été développé en microfluidique pour élaborer des microgels de taille contrôlée en deux étapes : une émulsification suivie d'une gélification des gouttes. Deux méthodes de gélification, thermique et par acidification, ont été utilisées. Les microgels formés par acidification étaient sphériques, homogènes et monodisperses, contrairement à ceux élaborés par traitement thermiques. L'impact des pressions de travail en microfluidique et de la concentration en protéines des solutions sur les caractéristiques morphologiques et rhéologiques des microgels a été étudié. Il a été observé que le diamètre des microgels était plus petit que celui des gouttes et donc que la concentration en protéines y était plus élevée.Les propriétés rhéologiques des microgels, mesurées avec la méthode de la micromécanique capillaire, ont été comparées aux propriétés rhéologiques de macrogels, mesurées en rhéologie : dans les deux cas, le module augmente avec la concentration en protéines. Pour dépasser les limites de concentrations imposées par la gélification par acidification, nous avons réalisé des gels à partir de solutions dénaturées concentrées par pression osmotique. Cependant, les résultats obtenus ont montré que la concentration totale en protéines n'était pas le seul critère déterminant le module des gels, mais que la taille des agrégats, qui dépend des conditions de dénaturation, jouait également un rôle.

Soft particles are present in a variety of food products. In this work, microgels from whey protein isolates were prepared to study the relation between process and structural properties of microgels. A two-step microfluidic setup was developed to form microgels with controlled size: an emulsification followed by a gelation of droplets. Two gelation methods, thermal and by acidification, were used. Microgels obtained by acidification were spherical, homogeneous and monodisperse contrary to those from thermal gelation. The impact of the elaboration process, applied pressures in microfluidics, and protein concentration on size and rheological properties of microgels were studied.The microgels diameter was smaller than the droplets diameter, thus the protein concentration in microgels was higher than the one in droplets.Rheological properties of microgels, obtained by capillary micromechanics, were compared to rheological properties of macrogels, obtained in rheology: in both cases, the modulus increases with the protein concentration. To go beyond the limits in concentration dictated by the gelation by acidification, denatured protein solutions were concentrated with osmotic compression. However, results showed that the total protein concentration did not control alone the particle modulus, instead, the aggregate size, that depend on the conditions of denaturation, played a key role.