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Des tranches de petit lait

Une technique originale de microscopie permet d’observer les assemblages de macromolécules in situ dans leur environnement aqueux et de mieux comprendre les propriétés fonctionnelles des aliments. Application au petit lait.

Fabrication du Cantal: le sérum (petit lait) est retiré de la cuve par pompage. La passoire permet d'éviter l'aspiration du caillé.. © Inra, NICOLAS Bertrand
Par Pascale Mollier
Mis à jour le 04/01/2016
Publié le 18/11/2015

Caractériser les assemblages de molécules dans les aliments

« Nous nous intéressons au développement d’aliments fonctionnels, c’est-à-dire des aliments qui apportent un bénéfice « santé », par exemple le lait. Les protéines du lait ont des qualités nutritionnelles mais elles jouent aussi un rôle de stabilisants alimentaires, grâce à leurs propriétés de tensioactifs entre les lipides et l’eau. Pour formuler les aliments, il est important de caractériser les mécanismes d’assemblage entre ces différents constituants : lipides, polysaccharides et protéines, car ils déterminent les propriétés physico-chimiques résultantes, telles que stabilité dans le temps, texture, réhydratation, oxydation, etc. » explique Cédric Gaillard.

Observer des « tranches » de solution

Les assemblages de constituants doivent pouvoir être observés dans leur environnement aqueux, car l’eau est un élément important de ces organisations. Pour ce faire, une méthode de microscopie originale a été utilisée : la cryo-microscopie électronique à transmission (cryo-MET). Cette méthode, complexe sur le plan technique, permet de réaliser de véritables « tranches » de solution et d’y observer les macromolécules in situ.

Application aux protéines du petit lait

Deux types d'assemblage de protéines (en rouge) du petit lait (lactosérum) vus en cryo-microscopie électronique à transmission, dans de l'eau (en vert). A gauche, petits agrégats de protéines obtenus en chauffant à 80°C pendant 24h en présence de sel. A droite, même traitement avec en plus un mouvement dynamique : agrégats sphériques de protéines.. © Inra, Cédric Gaillard
© Inra, Cédric Gaillard

Les images montrent deux types d’assemblages de protéines de « petit-lait », ou lactosérum, qui est le liquide qui se sépare du lait de vache lors de la fabrication du fromage. Les protéines laitières (colorisées en rouge) sont directement observées dans l’eau (en vert), laquelle est préalablement congelée sous forme d’eau « vitrifiée ». Les protéines du lait sont ainsi vues dans leur état hydraté à un très fort grossissement.

Emulsion ou gel

L’image de gauche montre qu’en chauffant à 80°C pendant 24h en présence de sel, les protéines s’assemblent sous forme de petits agrégats fractals alors que l’image de droite montre que si l’on applique en plus un mouvement dynamique au cours du chauffage, les mêmes protéines s’organisent sous forme d’agrégats sphériques. On a ainsi des structures de gel ou d’émulsion, que l’on peut ensuite mettre en relation avec les propriétés fonctionnelles des protéines du petit lait.

Références

- Mahmoudi N., Gaillard C., Riaublanc A., Boué F. and. Axelos M.A.V. Transition from fractal to spherical aggregates of globular proteins: Brownian-like activation and/or hydrodynamic stress?Current topics in medicinal chemistry, 2014, 14(5) 630-9

- Mahmoudi  N., C. Gaillard; F. Boué; M.A.V. Axelos, A. Riaublanc. 2010. Self-similar assemblies of globular whey proteins at the air–water interface: Effect of the structure. Journal of Colloid and Interface Science, Volume 345, Issue 1, 1 May 2010, Pages 54-63

- Gaillard C. and Douliez JP. 2012. Cryo-TEM and AFM for the characterization of vesicle-like nanoparticle dispersions and self-assembled supramolecular fatty-acid-based structures: a few examples, in: A. Méndez-Vilas. (Ed.) Current microscopy contributions to advances in science and technology. 2012, v.5, 912-922