Search

The heat treatments applied during the manufacture of infant milk formulas (IMFs) may alter the protein structures and so their behaviour during digestion. The aim of this PhD project was to study the relationship between protein structure within model IMFs and their behaviour during in vitro digestion.Three model IMFs were formulated, differing only in their whey protein (WP) profile to be as close as possible to the protein profile of human milk. The IMFs, with different dry matter contents and therefore protein concentration (1.3% or 5.5%), were heat-treated between 67.5°C and 80°C. The kinetics of heat-induced WP denaturation were studied, then the protein structures generated were characterised for an identical extent of WP denaturation (65%). The kinetics of protein hydrolysis were evaluated using static then dynamic in vitro digestion methods at the infant stage.The results showed that the denaturation kinetics of WPs were slowed down for IMF close to human milk due to the absence of β-LG, regardless of the dry matter content. For an identical extent of WP denaturation, the heat-induced protein structures varied according to the protein profile, the dry matter of IMFs, and the heating conditions, which ultimately impacted the protein behaviour during in vitro digestion.The protein structure could therefore be a lever for the IMF optimisation. These results must be complemented by the evaluation of the physiological impact of these different structures.; Les traitements thermiques appliqués pendant la fabrication des préparations pour nourrissons (PPNs) peuvent altérer les structures des protéines et donc leur comportement au cours de la digestion. L'objectif de ce projet de thèse était d'étudier la relation entre la structure des protéines au sein de PPNs modèles et leur comportement au cours de leur digestion in vitro.Trois PPNs modèles ont été développées, se différenciant par leur profil en protéines du lactosérum (PS) afin de se rapprocher du profil protéique du lait maternel. Les PPNs, avec différentes teneurs en matière sèche et donc concentration protéique (1.3% ou 5.5%), ont été traitées thermiquement entre 67.5°C et 80°C. La cinétique de dénaturation thermique des PS a été étudiée puis les structures protéiques générées ont été caractérisées pour un même taux de dénaturation des PS (65%). La cinétique de digestion protéique a été évaluée en digestion in vitro statique puis dynamique, simulant les conditions physiologiques du nourrisson.Les résultats ont montré que la cinétique de dénaturation des PS était ralentie pour la PPN proche du lait maternel de par l’absence de β-LG, et ce indépendamment de la teneur en matière sèche. Pour un même taux de dénaturation des PS, la structure protéique des PPNs variait selon la composition protéique des PPNs, leur teneur en matière sèche et les conditions thermiques, ce qui, in fine, impactait le devenir des protéines au cours de la digestion in vitro.La structure des protéines pourrait donc être un levier pour l’optimisation des PPNs. Ces résultats doivent être complétés par l’évaluation de l’impact physiologique de ces différentes structures.

The heat treatments applied during the manufacture of infant milk formulas (IMFs) may alter the protein structures and so their behaviour during digestion. The aim of this PhD project was to study the relationship between protein structure within model IMFs and their behaviour during in vitro digestion.Three model IMFs were formulated, differing only in their whey protein (WP) profile to be as close as possible to the protein profile of human milk. The IMFs, with different dry matter contents and therefore protein concentration (1.3% or 5.5%), were heat-treated between 67.5°C and 80°C. The kinetics of heat-induced WP denaturation were studied, then the protein structures generated were characterised for an identical extent of WP denaturation (65%). The kinetics of protein hydrolysis were evaluated using static then dynamic in vitro digestion methods at the infant stage.The results showed that the denaturation kinetics of WPs were slowed down for IMF close to human milk, due to the absence of ß-LG, regardless of the dry matter content. For an identical extent of WP denaturation, the heat-induced protein structures varied according to the protein profile, the dry matter of IMFs, and the heating conditions, which ultimately impacted the protein behaviour during in vitro digestion.The protein structure could therefore be a lever for the IMF optimisation. These results must be complemented by the evaluation of the physiological impact of these different structures.; Les traitements thermiques appliqués pendant la fabrication des préparations pour nourrissons (PPNs) peuvent altérer les structures des protéines et donc leur comportement au cours de la digestion. L'objectif de ce projet de thèse était d'étudier la relation entre la structure des protéines au sein de PPNs modèles et leur comportement au cours de leur digestion in vitro.Trois PPNs modèles ont été développées, se différenciant par leur profil en protéines du lactosérum (PS) afin de se rapprocher du profil protéique du lait maternel. Les PPNs, avec différentes teneurs en matière sèche et donc concentration protéique (1.3% ou 5.5%), ont été traitées thermiquement entre 67.5°C et 80°C. La cinétique de dénaturation thermique des PS a été étudiée puis les structures protéiques générées ont été caractérisées pour un même taux de dénaturation des PS (65%).La cinétique de digestion protéique a été évaluée en digestion in vitro statique puis dynamique, simulant les conditions physiologiques du nourrisson.Les résultats ont montré que la cinétique de dénaturation des PS était ralentie pour la PPN proche du lait maternel, de par l’absence de ß-LG et ce indépendamment de la teneur en matière sèche. Pour un même taux de dénaturation des PS, la structure protéique des PPNs variait selon la composition protéique des PPNs, leur teneur en matière sèche et les conditions thermiques, ce qui, in fine, impactait le devenir des protéines au cours de la digestion in vitro.La structure des protéines pourrait donc être un levier pour l’optimisation des PPNs. Ces résultats doivent être complétés par l'évaluation de l'impact physiologique de ces différentes structures.

The heat treatments applied during the manufacture of infant milk formulas (IMFs) may alter the protein structures and so their behaviour during digestion. The aim of this PhD project was to study the relationship between protein structure within model IMFs and their behaviour during in vitro digestion.Three model IMFs were formulated, differing only in their whey protein (WP) profile to be as close as possible to the protein profile of human milk. The IMFs, with different dry matter contents and therefore protein concentration (1.3% or 5.5%), were heat-treated between 67.5°C and 80°C. The kinetics of heat-induced WP denaturation were studied, then the protein structures generated were characterised for an identical extent of WP denaturation (65%). The kinetics of protein hydrolysis were evaluated using static then dynamic in vitro digestion methods at the infant stage.The results showed that the denaturation kinetics of WPs were slowed down for IMF close to human milk due to the absence of β-LG, regardless of the dry matter content. For an identical extent of WP denaturation, the heat-induced protein structures varied according to the protein profile, the dry matter of IMFs, and the heating conditions, which ultimately impacted the protein behaviour during in vitro digestion.The protein structure could therefore be a lever for the IMF optimisation. These results must be complemented by the evaluation of the physiological impact of these different structures.; Les traitements thermiques appliqués pendant la fabrication des préparations pour nourrissons (PPNs) peuvent altérer les structures des protéines et donc leur comportement au cours de la digestion. L'objectif de ce projet de thèse était d'étudier la relation entre la structure des protéines au sein de PPNs modèles et leur comportement au cours de leur digestion in vitro.Trois PPNs modèles ont été développées, se différenciant par leur profil en protéines du lactosérum (PS) afin de se rapprocher du profil protéique du lait maternel. Les PPNs, avec différentes teneurs en matière sèche et donc concentration protéique (1.3% ou 5.5%), ont été traitées thermiquement entre 67.5°C et 80°C. La cinétique de dénaturation thermique des PS a été étudiée puis les structures protéiques générées ont été caractérisées pour un même taux de dénaturation des PS (65%). La cinétique de digestion protéique a été évaluée en digestion in vitro statique puis dynamique, simulant les conditions physiologiques du nourrisson.Les résultats ont montré que la cinétique de dénaturation des PS était ralentie pour la PPN proche du lait maternel de par l’absence de β-LG, et ce indépendamment de la teneur en matière sèche. Pour un même taux de dénaturation des PS, la structure protéique des PPNs variait selon la composition protéique des PPNs, leur teneur en matière sèche et les conditions thermiques, ce qui, in fine, impactait le devenir des protéines au cours de la digestion in vitro.La structure des protéines pourrait donc être un levier pour l’optimisation des PPNs. Ces résultats doivent être complétés par l’évaluation de l’impact physiologique de ces différentes structures.

Prodinra 382991; During dairy powder manufacture, precautionary measures are taken to ensure optimal technological functionalities regarding their use requirements. However, changes in structural and functional properties appear during storage. This project aimed understand the mechanisms of changes that occur during storage of whey protein isolate (WPI) powders. To do this, WPI powders were stored under controlled conditions (20°C, 40°C and 60°C for 15 months), and their structural and functional changes after rehydration were experimentally monitored at regular intervals. The results showed that ageing follows a specific path involving first protein lactosylation and then their aggregation in the dry state. In addition, this path was characterized by a catching up behaviour from the changes obtained at lower temperatures to those at highest temperatures. The impact of these structural changes on the functional properties was mixed:the results showed that the foaming and interfacial properties were only slightly affected, while the heat-induced aggregation properties were greatly modified. To minimize these storage-induced changes, several areas for improvement were followed, playing on either the powder particle size, or on lactose content whose role appeared to be crucial for the development of the Maillard reaction. The study showed that the difference in powder particle size had no influence on their ageing path while lowering the lactose concentration allowed to significantly reduce the extent of the storage-induced changes.; Lors de la production des poudres protéiques laitières, des précautions sont prises pour assurer des fonctions technologiques optimales selon leurs utilisations. Cependant, des évolutions structurales et fonctionnelles surviennent lors du stockage. Ce projet vise ainsi à comprendre les mécanismes de modification qui interviennent lors du stockage des poudres d’isolat de protéines solubles du lait (WPI). Pour ce faire, des poudres de WPI ont été stockées en conditions contrôlées (15 mois à 20°C, 40°C et 60°C), et leurs évolutions structurales et fonctionnelles après réhydratation ont été suivies expérimentalement à intervalles réguliers.Les résultats montrent que le vieillissement suit une trajectoire définie impliquant d’abord la lactosylation d’une partie des protéines, puis leur agrégation à l’état sec. De plus, cette trajectoire est caractérisée par un phénomène de rattrapage des modifications observées aux basses températures vers les plus hautes. L’impact des évolutions structurales sur les propriétés fonctionnelles est contrasté : les résultats montrent que les propriétés moussantes et interfaciales sont peu affectées, alors que les propriétés d’agrégation thermo-induites sont grandement modifiées. Pour minimiser ces modifications, deux pistes d’amélioration ont été suivies : 1. la granulométrie des poudres et 2. la teneur en lactose résiduel. La différence de granulométrie n’a pas eu d’influence sur le vieillissement alors que la diminution de la teneur en lactose a permis de limiter significativement l’étendue des modifications induites lors du stockage.