Impact de traitements d'homogénéisation à haute pression sur les propriétés physico-chimiques des protéines du lactosérum

Abstract

Les effets de la microfluidisation sur la structure et les propriétés physico-chimiques des protéines de lactosérum ont été étudiées dans ce travail. Une solution de protéines de lactosérum à 10% w/w a été préparée et traitée par microfluidisation à l’échelle pilote à différentes pressions (1000 bars & 1375 bars) et différents nombres de passages dans la chambre de traitement (1 passage & 5 passages). Ensuite, les échantillons ont été analysés en termes de propriétés de tension de surface, y compris une modélisation des phénomènes impliqués dans la diminution de tension à l’interface air-eau par les modèles de Joos & Rillaerts et Ward & Tordai. En complément, les propriétés : thermiques, de taille des particules, de solubilité de l’azote, des liaisons sulfhydryles libres et ponts disulfures et de l’hydrophobicité de surface ont aussi été étudiées.

Il a été constaté que la microfluidisation possède un impact sur les propriétés des protéines de lactosérum. La tension de surface à l’équilibre a été diminuée et les cinétiques de diffusion ralenties par le traitement. La réaction d’échange entre ponts disulfures et groupements sulfhydryles libres a été favorisée, et l’hydrophobicité de surface a été significativement augmentée. Les propriétés physico-chimiques ont donc été modifiées. Plus précisément, après microfluidisation, la taille des particules dans la solution a été divisée par deux tandis que la solubilité a été améliorée de 10% à 12%. Aucun signe de modification de la température de dénaturation thermique n’a été mis en évidence. En revanche, la vitesse d’hydratation de la poudre de protéines de lactosérum a été quadruplée, passant de 4h à moins d’1h. La pression à laquelle la microfluidisation est réalisée a un effet variable sur les différentes propriétés mais semble globalement augmenter l’impact de celle-ci. Les mêmes conclusions peuvent être formulées pour le nombre de passages.

The effects of microfluidization on the structure and physicochemical properties of whey proteins were studied in this work. A 10% w/w whey protein solution was prepared and processed by pilot scale microfluidization at different pressures (1000 bar & 1375 bar) and different number of passes through the processing chamber (1 pass & 5 passes). Then, the samples were analyzed in terms of surface tension properties, including a modeling of the phenomena involved in the tension decrease at the air-water interface by the Joos & Rillaerts and Ward & Tordai models. In addition, thermal properties, particle size, nitrogen solubility, free sulfhydryl bonds and disulfide bridges, and surface hydrophobicity were also studied.

Microfluidization was found to have an impact on the properties of whey proteins. The equilibrium surface tension was decreased, and the diffusion kinetics were slowed down by the treatment. The exchange reaction between disulfide bond and free sulfhydryl groups was enhanced and the surface hydrophobicity was significantly increased. The physico-chemical properties were thus modified. Specifically, after microfluidization, the particle size in the solution was halved while the solubility was improved by 10% to 12%. There was no evidence of a change in the temperature of thermal denaturation, however, the hydration rate of the whey protein powder was quadrupled from 4h to less than 1h. The pressure at which the microfluidization is performed has a variable effect on the different properties but seems to increase the overall impact. The same conclusions can be drawn for the number of passages.