Marine HAAS

Composition du jury :

• Mme Dominique CHEVALIER-LUCIA, Rapporteure
• M. Guillaume DELAPLACE, Rapporteur 
• M. Thomas CROGUENNEC, Examinateur
• Mme Florine EUDIER, Examinatrice
• Mme Véronique SCHMITT, Examinatrice

Mots-clés : Interface, Matière grasse, Laitier, Colonisation, Cisaillement, Homogénéisation

Résumé :  Les procédés d’homogénéisation haute pression sont couramment utilisés dans l’industrie laitière pour disperser la matière grasse de manière homogène et stable dans les produits formulés. Cette fragmentation entraîne une augmentation significative de la surface interfaciale, engendrant une réorganisation des interfaces des globules colonisés par de nouvelles molécules, principalement les protéines. Ces changements structuraux influencent directement les propriétés texturales, sensorielles et la stabilité des produits. L’originalité des travaux de thèse réside dans l’utilisation de systèmes modèles et d’émulsions formulées à partir d’ingrédients laitiers qui, bien que simplifiés, restent représentatifs des matrices laitières réelles. Cette approche permet d’étudier – comprendre et prédire - les phénomènes interfaciaux en conditions contrôlées tout en conservant une complexité proche des systèmes alimentaires. A travers le premier axe d’étude, les dynamiques d’adsorption interfaciale ont été étudiées par mesures de tension de surface en cinétique et de rhéologie interfaciale couplées à une modélisation des processus d’adsorption et de réorganisation des protéines. Cette approche offre un moyen indirect d’accéder aux dynamiques interfaciales se produisant lors de l’homogénéisation haute pression, un processus trop rapide et à une échelle trop fine pour être observé directement. Pour les protéines sériques, des paramètres clés du processus d’adsorption et de réorganisation ont été déterminés, révélant une réorganisation dépendante de la charge interfaciale et d’un temps caractéristique. En revanche, pour les caséines, l’application d’un modèle de diffusion simple s’est avérée inadaptée, mettant en évidence la complexité de cet ingrédient et conduisant à la formulation de plusieurs hypothèses explicatives. Parallèlement, une étude appliquée sur des émulsions laitières a été réalisée, avec un homogénéisateur de laboratoire, afin d’évaluer l’influence des paramètres de formulation (concentration totale en protéines et concentrations respectives des protéines sériques et des caséines micellaires) et des conditions de procédé (pression d’homogénéisation) sur la structuration des interfaces et les propriétés fonctionnelles des produits. En adoptant une approche progressive en complexité, l’impact individuel des protéines a d’abord été caractérisé avant d’étudier leurs interactions au sein d’émulsions soumises à l’homogénéisation. L’utilisation d’un plan expérimental optimal, combinant un plan de mélange et un paramètre de niveau de pression, a permis d’établir un outil prédictif des propriétés des émulsions et d’identifier les principaux facteurs influençant leur structure, leur stabilité et leur comportement rhéologique. L’analyse des couvertures protéiques a permis de mettre en évidence des rôles distincts des protéines sériques et caséines micellaires dans la stabilisation des interfaces dépendant des pressions d’homogénéisation. Enfin, un modèle mécanistique de migration, colonisation et réorganisation des protéines aux interfaces a été développé afin de représenter les conditions spécifiques de l’homogénéisation haute pression. Ce modèle a été paramétré à partir des résultats obtenus au sein du premier axe d’étude sur les protéines sériques mais n’a pu être généralisé aux caséines en raison des limites du modèle diffusif.