Molecular and functional changes occurring during ageing of whey protein isolate powders

Modifications moléculaires et fonctionnelles au cours du vieillissement des poudres d’isolats de protéines solubles (WPI)

Eve-Anne Norwood (1)

1 STLO - Science et Technologie du Lait et de l'Oeuf

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.

Mots clés: Whey protein isolate powder; Storage; Protein structures; Functional properties

Mots clés: Poudre d’isolat de protéines solubles; Poudre; Stockage; Structures protéiques; Propriétés fonctionnelles

Domaines: Alimentation et Nutrition

Eve-Anne Norwood. Modifications moléculaires et fonctionnelles au cours du vieillissement des poudres d’isolats de protéines solubles (WPI). Alimentation et Nutrition. Agrocampus Ouest, 2016. Français. ⟨NNT : 2016NSARB281⟩. ⟨tel-01636155⟩