Rangées de graines.. © Inra, Elena Schweitzer © Fotolia

Nos résultats

Sommaire
  1. Introduction
  2. Impact des traitements thermiques sur la digestion du lait maternel chez le nourrisson prématuré
  3. Recherches et Innovations 2017 - Pour l'Aliment et les Bioproduits
  4. La manière dont les protéines s’agrègent lors d’un traitement thermique module leur capacité sensibilisante
  5. Accroître la survie des probiotiques au séchage en stimulant leur adaptation aux stress
  6. Le pouvoir adhésif deLactococcus lactis: une histoire tirée par les « pili » ?
  7. Quand les biopolymères s'assemblent : un jeu d'énergie et d'entropie.
  8. Toute la digestion gastro-intestinale dans un laboratoire sur puce : le microdigesteur
  9. Dis, comment une goutte de lait devient-elle un grain de poudre ?
  10. Recherches et Innovations 2016 - Pour l'Aliment et les Bioproduits
  11. 13 minutes pour tout savoir sur la qualité des fromages et des recherches qu'elle implique
  12. Un nouveau procédé pour le bio-raffinage du végétal
  13. La membrane bactérienne sous la lumière UV du synchrotron SOLEIL
  14. L’ingénierie inverse ou la machine à remonter… le pain !
  15. Chimie verte : Améliorer la production de lipides chez la levure
  16. Des vins de qualité à teneur réduite en alcool acceptés par le consommateur
  17. Impact des procédés de fractionnement sur la distribution des mycotoxines dans le blé dur
  18. Pâtes aux légumineuses : comment la formule et le procédé confèrent à l’aliment ses qualités nutritionnelles
  19. Contrôler le brunissement des vins blancs par la sélection raisonnée de levures
  20. Des bactéries lactiques pour réduire l’allergénicité de certaines protéines du lait
  21. Eliminer les biofilms avec un détergent enzymatique : une alternative aux traitements à base de soude
  22. Néo-enzymes à façon pour la conception de vaccins antibactériens
  23. RMN : une méthode non destructive pour identifier et quantifier les molécules phosphorées
  24. Marché des viandes transformées : vers une méthode de référence ?
  25. Modélisation mécanique multi-échelle : de l’échelle nanométrique aux propriétés macroscopiques de la mie de pain
  26. Minimoulin : 500 g pour apprécier la valeur meunière des blés
  27. Production microbienne de lipides à usages énergétiques ou chimiques
  28. L'acide férulique, acteur discret mais universel de la construction des parois lignifiées
  29. Eco-conception de matériaux à base de co-produits du bois
  30. L'analyse des composés volatils pourrait permettre d'authentifier le système de production des poulets
  31. Des nanoparticules comme marqueurs de biopolymères en microscopie
  32. Pasteurisation, UHT, microfiltration... Tous les traitements n'ont pas le même impact sur la qualité nutritionnelle du lait
  33. Des rayons X pour caractériser les couches accumulées lors des opérations de filtration
  34. L'intégration des connaissances expertes appliquées à l'affinage des camemberts
  35. Maîtriser la perte de masse des fromages pendant l'affinage
  36. La mémoire de l'amidon
  37. Recherches et innovations 2015 - Pour l'Aliment et les Bioproduits
  38. Comportement des micelles de caséine lors de la filtration du lait
  39. Nouvelle enzyme de dégradation des pectines
  40. Digestion du nourrisson : un modèle permet d’étudier les allergènes alimentaires
  41. Digestion des protéines carnées
  42. Des émulsions modèles de la digestion révèlent l’effet protecteur des polyphénols
  43. Perception de l’astringence : un nouvel éclairage grâce à la spectrométrie de masse
  44. Hautes pressions : Nouvelles voies d'utilisation et de valorisation sur les aliments emballés
  45. Fours à injection de vapeur d’eau : jusqu'à 12% d’économie d’énergie
  46. Nouvelle méthode d’analyse rapide de la qualité des tomates et des abricots
  47. Jambon de Bayonne : des marqueurs de texture et d’arôme pour maîtriser la qualité
  48. Suraccumulation de lipides chez la levure S. cerevisiae : vers une production de biocarburants à usage aéronautique
  49. Fractionner la ventilation des hâloirs de fromagerie : 50% d’économie d’énergie
  50. Connaître la structure de l'amidon pour maîtriser ses applications
  51. L’IRM pondérée en diffusion : un outil générique pour la micro-imagerie des lipides dans les matrices alimentaires
  52. Caractérisation d’un gène majeur de la biosynthèse des anthocyanes dans la baie de raisin
  53. Nouveaux détecteurs d’activités enzymatiques à base de nanocouches semi-réflectives de biopolymères
  54. Vers la connaissance de la structure de la micelle de caséine
  55. Le chauffage du lait semble favoriser le développement de l’allergie chez les nourrissons
  56. Mieux comprendre le pouvoir moussant des protéines en étudiant leur comportement aux interfaces eau-air
  57. Nouveau modèle d’organisation en 3D de la membrane de globules gras du lait
  58. Comment les protéines alimentaires s’auto-assemblent en objets micrométriques
  59. Une nouvelle méthode de séparation permet de déterminer la structure complète de biopolymères
  60. Intérêt des métabolites volatils des produits carnés pour révéler les contaminations des animaux d’élevage aux micropolluants environnementaux
  61. SensinMouth quand le goût fait sens
  62. Un logiciel d’aide au choix d’un emballage pour la filière Fruits et Légumes frais construit sur une démarche d’ingénierie des connaissances
  63. SOLEIL nous éclaire sur la structure des protéines stabilisatrices des réserves lipidiques de plantes oléagineuses
  64. Un zoom sur le processus d’assemblage multi-échelle des protéines 
  65. Maîtrise du séchage de produits laitiers infantiles par la prise en compte des interactions eau-constituants
  66. Maîtriser l’acidité du vin par un procédé électro-membranaire : une nouvelle pratique œnologique autorisée en Europe et dans les pays viticoles du nouveau monde
  67. Stratégies de réduction du taux de sodium dans les aliments
  68. Pour une meilleure persistance de Lactococcus lactis dans le tractus digestif
  69. L’allergie alimentaire au blé : une histoire d’épitopes
  70. Des essais sur un modèle de souris allergiques révèlent le fort potentiel allergisant d’un procédé alimentaire : la désamidation du gluten de blé
  71. Protéger les lipides omega-3 de l’oxydation : le rôle clé des émulsifiants
  72. Quel impact de la cuisson sur la qualité des viandes ? Des images aux modèles mathématiques.
  73. Comment améliorer le pouvoir moussant des protéines ?
  74. Une cellule d’observation sous cisaillement de gels, mousses, pâtes et autres systèmes complexes
  75. Vers une compréhension des mécanismes impliqués dans la synthèse de tanins astringents
  76. Fractionnement du lait : des procédés membranaires éco-performants
  77. Qualité des vins : de l'oxygène un peu, beaucoup, ... pas du tout ?
  78. Obtenir des émulsions très stables sans tensioactifs grâce à des nanocristaux de polysaccharides issus de la biomasse.
  79. Découverte de nouvelles enzymes de dégradation des polysaccharides végétaux dans le microbiome intestinal humain
  80. La cutine de la peau des tomates pour de nouveaux polymères
  81. La texture des fruits : phénotypage et chémotypage de déterminants histologiques et pariétaux
  82. Simulation de la fragmentation orale d'aliments céréaliers fragiles ... Scrountch !
  83. La déglutition, un carrefour physiologique clé pour libérer les arômes 
  84. Un nouveau procédé de cuisson des viandes sous dioxyde de carbone pour réduire l'apparition de composés indésirables
  85. Dénaturation thermique des protéines musculaires par microspectroscopie FT IR localisée couplée au rayonnement synchrotron
  86. Des résines époxy biosourcées, sans bisphénol A, à partir de polyphénols naturels
  87. Structure d'un colloïde naturel : la micelle de caséine du lait
  88. Identification d'une souche d'Aspergillus qui améliore de 20% le rendement en glucose de la biomasse en conditions industrielles
  89. Une enzyme impliquée dans la polymérisation de la cutine
  90. Une farine de blé dur adaptée à la fabrication de baguettes traditionnelles
  91. Le virtuel pour guider la construction d’enzymes « sur mesure »
  92. Jusqu’où est-il possible de réduire la teneur en sel dans les charcuteries cuites ?
  93. Diffusion des molécules organiques dans les matériaux polymères : retour sur les lois connues
  94. Mousse intelligente : différentes manières de détruire une mousse sur demande !
  95. La Datte, riche en tanins et pourtant ni amère ni astringente
  96. Réduire la teneur en sel des aliments
  97. Recherches et innovations 2014

Comportement des micelles de caséine lors de la filtration du lait

Lors de la transformation d'un lait en fromage ou tout autre produit laitier, des étapes de concentration sont souvent nécessaires. Elles ont pour but essentiel d'augmenter la teneur en caséines, protéines organisées sous la forme de "micelles de caséines", agrégats quasi-sphériques d'une centaine de nanomètre de diamètre. Comprendre comment les micelles de caséine se comportent au cours du processus de concentration est indispensable à une meilleure maitrise des opérations actuelles et au développement de nouveaux procédés. Des physico-chimistes, alliés à des physiciens de la "matière molle", ont démontré que la micelle de caséine, suivant le niveau de concentration, se comporte successivement comme un colloïde "dur", puis "collant", et enfin "mou et compressible". En plus d'être utiles du point de vue technologique, ces résultats suggèrent que la micelle de caséine pourrait constituer un véritable objet modèle pour la physique des colloïdes.

Micelles de caséine présentes naturellement dans le lait de vache (vues par cryoMET)., © GAILLARD Cédric

De quelle(s) manière(s) la micelle de caséine est-elle sollicitée en cours de concentration ?

Lors de la transformation d'un lait en fromage ou autre produit laitier, les étapes de concentration sont souvent nécessaires, et parfois indispensables. Les technologies utilisées sont diverses et se déclinent selon le niveau de concentration à atteindre : filtration membranaire, évaporation, séchage... L'objectif de nos recherches est de comprendre comment les micelles de caséine, constituants protéiques majoritaires du lait bovin, se comportent au cours du processus de concentration. De tels travaux sont indispensables pour à la fois maîtriser les opérations actuelles, souvent conduites de façon empirique, et permettre le développement de nouveaux procédés. Une première approche a consisté à observer, par diffusion de rayons X, comment les micelles de caséine viennent se concentrer à la surface d'une membrane de filtration. Ces travaux, relevant d'une approche in-situ et "hors équilibre", ont depuis été complétés par l'observation ex-situ et à l'équilibre thermodynamique de dispersions modèles de micelles de caséine soumises à un stress osmotique. Du point de vue scientifique, ces derniers travaux relèvent d'une problématique d'une grande actualité : celle du comportement de phase d'objets colloïdaux en milieu dense et de leurs interactions.

Des comportements physiques différents suivant le régime de concentration

Des dispersions de micelles de caséine ont été "compressées" par stress osmotique, technique déjà éprouvée sur d'autres objets colloïdaux et permettant d'atteindre des niveaux de concentrations couvrant une très large gamme. La pression osmotique de ces dispersions, ainsi que leurs propriétés rhéologiques ont ensuite été déterminées. L'évolution de ces paramètres physiques avec la concentration a permis de dégager trois grands types de comportement :

  •      Régime dilué (< 150 g/L de caséines)

Dans ce régime, les dispersions ont des propriétés rigoureusement comparables à celles d'un liquide de "sphères dures" peu concentré. Les micelles de caséine sont encore suffisamment éloignées les unes des autres pour qu'elles n'interagissent pas directement entre elles. Les dispersions sont liquides et ont des viscosités modérées par rapport à celle de l'eau. Elles sont également blanches et turbides, tout comme un lait.

  •      Régime de transition (150-180 g/L de caséines)

Dans ce second régime, la distance entre les micelles est à présent suffisamment faible pour qu'elles puissent interagir directement et se "gêner" dans leur déplacement. Tout comme un liquide de "sphères dures" concentré, les dispersions montrent une divergence de la viscosité et de la pression osmotique à l'approche d'une concentration critique correspondant à une distance nulle entre micelles (= empilement compact). Les dispersions commencent également à développer une résistance élastique à l'approche de cette concentration critique.

  •     Régime dense (> 180 g/L de caséines)

Au delà de la concentration critique, les dispersions se comportent peu à peu comme un gel. Les micelles sont au contact et des liaisons de faible énergie s'établissent entre elles (à l'image de sphères "adhésives"). Tout comme des gouttelettes d'émulsions, elles se déforment et se "dégonflent" à mesure que la concentration augmente. Dans leur ensemble, les dispersions se comportent comme un matériau homogène qui ne diffracte plus la lumière visible et apparait comme quasi-transparent.

Lorsque la concentration augmente, la micelle montre une succession de comportements typiques de certains colloïdes : sphère dure, sphère "adhésive", colloïde "mou et déformable"

De façon remarquable, ces résultats pourraient être généralisables au comportement de microgels (ou particules d'un hydrogel); objets qui ont de plus en plus la faveur des physiciens car d'une complexité supérieure à celle de colloïdes "simples" maintenant bien décrits.

Dispersions de micelles de caséine avant et après compression osmotique : Avant compression, les micelles sont éloignées les unes des autres et diffractent la lumière visible. La dispersion apparait blanche et turbide, comme un lait. Après compression, les micelles sont au contact et comprimées. Elles forment un matériau homogène (un gel), qui ne diffracte plus la lumière visible et apparait comme quasi-transparent. (∏= pression osmotique). © Inra, A. bouchoux
Dispersions de micelles de caséine avant et après compression osmotique : Avant compression, les micelles sont éloignées les unes des autres et diffractent la lumière visible. La dispersion apparait blanche et turbide, comme un lait. Après compression, les micelles sont au contact et comprimées. Elles forment un matériau homogène (un gel), qui ne diffracte plus la lumière visible et apparait comme quasi-transparent. (∏= pression osmotique) © Inra, A. bouchoux

Poursuivre l'étude des dispersions denses pour améliorer et modéliser les opérations de concentration telles que la filtration d'un lait ou son séchage par atomisation

Ces travaux constituent une première étape vers une caractérisation complète du comportement de la micelle de caséine en milieu dense. Ils seront complétés d'ici peu par une étude fine des propriétés structurales des dispersions compressées. Une perspective également importante est de les transposer aux problématiques industrielles en proposant des voies d'amélioration des procédés de concentration existants. Il est par exemple envisageable, en combinant ces résultats à ceux déjà obtenus (approche in-situ), de développer des modèles cohérents du point de vue théorique et qui permettent d'anticiper les performances d'une filtration d'un lait ou de son séchage par atomisation.

Un partenariat entre physico-chimistes et physiciens

Ces recherches ont été conduites à l’UMR INRA - Agrocampus Ouest Science et Technologie du Lait et de l’Oeuf de Rennes. Elles ont bénéficié de la collaboration de B. Cabane (Laboratoire de Physique et Mécanique des Milieux Hétérogènes, UMR CNRS - ESPCI - Universités Paris 6 et Paris 7), physicien dont les travaux font référence dans les domaines de la physico-chimie et de la "matière molle".

En savoir plus

  • C. David, F. Pignon, T. Narayanan, M. Sztucki, G. Gésan-guiziou, A. Magnin, Langmuir 24 (2008) 4523-4529
  • A. Bouchoux, P.E. Cayemitte, J. Jardin, G. Gésan-Guiziou, B. Cabane, Biophysical Journal 96 (2009) 693-706
  • A. Bouchoux, B. Debbou, G. Gésan-Guiziou, M.H. Famelart, J.L. Doublier, B. Cabane, Journal of Chemical Physics 131 (2009) 165106