Valorisation des solides non-gras du lait: s inspirer du babeurre?

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1 Valorisation des solides non-gras du lait: s inspirer du Y. Pouliot 1, S.F. Gauthier 1, M. Britten 2, P. Couture 1, B.Lamarche Centre de recherche en Sciences et Technologies du lait (STELA), Institut sur la Nutrition et les Aliments Fonctionnels (INAF), Université Laval. 2. Centre de recherche et de développement sur les aliments (CRDA), Agriculture et Agroalimentaire Canada. Colloque STELA 2013 IDF-FIL Canada Hotel Delta Centre-Ville Montréal, QC 14 mai 2013

2 Le contexte (Similarités entre le les SNG et le babeurre) Les approches de valorisation (Par composants vs globale) Conclusion (Ce que les travaux sur le babeurre nous ont appris)

3 Les surplus structurels de SNG Entre 40,000 et 50,000 Tonnes Métriques! (Vargas, 2012)

4 Valoriser une (1) tonne de SNG Une (1) tonne métrique (1000 kg) de solides non-gras du lait représentent: 560 kg de lactose 260 kg de caséine 100 kg de matières minérales 80 kg de protéines du lactosérum à valoriser

5 Le babeurre: La phase liquide expulsée lors du barattage de la crème lors de la fabrication du beurre Séparation de la crème Pasteurisation Maturation physique Barattage Évacuation du babeurre

6 Production annuelle de babeurre au Canada 9,000 Tonnes de solides du babeurre (SOURCE:

7 Babeurre vs poudre de lait écrémé Concentration (%) Babeurre Lait écrémé Solides Protéines Lactose Lipides Phospholipides Cendres (Morin, 2006; Walstra et al., 2006; MacGibbon & Taylor, 2006)

8 Babeurre vs poudre de lait écrémé Limitations Poudre de lait écrémé - Propriétés fonctionnelles peu diversifiées (vs autres ingrédients protéiques) - Teneur en lactose importante et charge minérale élevée (vs applications nutritionnelles) Babeurre - Difficile à intégrer en fromagerie (rétention d eau dans les caillés) - Propriétés organoleptiques (saveurs, aromes) indésirables

9 Babeurre: un dilemme de valorisation Approche globale Approche spécialisée «bio-raffinerie» (Babeurre = 1 ingrédient) (Babeurre = plusieurs molécules)

10 Babeurre: source de MFGM La MFGM représente de 2 à 6% de la masse du globule de gras Rôle d émulsifiant Ratio protéines/lipides ~ 1:1 La majorité des lipides sont des TG 15-35% sont des lipides polaires La MFGM contient jusqu à 70% des lipides polaires du lait! (Gassi et al. Dairy Sci. Technol., : p )

11 Babeurre: source de protéines uniques 59 % de caséines 23 % de protéines du lactosérum 18 % de protéines de la MFGM (BP, XO, GLP, 5 N, etc.)

12 Approche spécialisée «bio-raffinerie» - Pierre Morin (Thèse PhD, 2006) «Fractionnement des lipides du babeurre» - Jessika Bédard-St-Amant (Mémoire MSc, 2009) «Caractérisation des composés mineurs du babeurre» - Sophie Izmiroglu (Mémoire MSc, 2010) «Effet des traitements thermiques sur les composés mineurs du babeurre»

13 Fractionner le babeurre: tout un défi (Morin et al., 2007)

14 Babeurre: une microstructure réactive à la chaleur (Gassi, Famelart & Lopez, 2008)

15 Approche globale (Applications technologiques)

16 Intégrer le babeurre dans le processus de dénaturation des protéines du lactosérum! Babeurre Lactosérum Acidification (ph 4,6) Chauffage (95 o C-5 min) Homogénéisation Aggrégats mixtes

17 Les agrégats se forment en cours de chauffage (Saffon et al., 2013, en préparation)

18 La teneur en babeurre contrôle l humidité des agrégats CRE (g eau /g prot ) Proportion des protéines du babeurre (Saffon et al., J. Food Eng., 2010)

19 Il est possible d intégrer les agrégats dans un gel acide Gel acide (yaourt) Gel acide (yaourt) + agrégats lactosérum:babeurre (Saffon et al., 2013, en préparation)

20 Les agrégats dans un gel présure : impact sur la synérèse (Gauvin et al., 2013, en préparation)

21 Les agrégats dans un gel présure : impact sur la texture (Gauvin et al., 2013, en préparation)

22 Les agrégats dans des micro-fromages??? L impact d intégrer des protéines du babeurre dans des microfromages modèles enrichis en agrégats complexes de CPL est additif pour: humidité des caillés rétention des protéines est négatif pour: rétention du gras

23 Les agrégats en fromagerie??? Il est possible de produire du fromage avec du lait enrichi en complexes CPL-babeurre. CEPENDANT Optimisation nécessaire: Conditions de dénaturation Taux d incorporation Besoin de mieux comprendre Le rôle des agrégats dans la matrice ( passive filler vs active filler???)

24 Approche globale (Applications «santé»)

25 Babeurre non-pasteurisé possède un potentiel hypocholestérolémiant (in vitro) Les procédés technologiques (pasteurisation. MF) ont un impact négatif La digestion (in vitro) permet de renverser l impact négatif des procédés technologiques! (Conway et al. Dairy Sci. Technol., (4): p )

26 Micellar solubility of cholesterol (%) in presence of 200 mg of raw and pasteurized buttermilk hydrolysates. (Means ± SEM (n = 3), P < 0.05) 100 Micellar solubility (%) Raw Pasteurized 0 Control (t = 0 h) Pepic (t = 2 h) Total (t = 5 h) (Conway et al. Dairy Sci. Technol., (4): p )

27 Fortes interactions (SM+C) Lente hydrolyse Digestion incomplète = diminution absorption C Sphingomyéline Cholestérol (

28 Babeurre vs cholestérol: une étude clinique! 34 hommes et femmes (LDL-C moyen de 3.8 mmol/l) Étude randomisée en chassé-croisé à double insu consommation de babeurre et de placebo (45 g/jour ) 4 semaines/traitement (aléatoirement attribué) Mesure des niveau sanguin de: - Lipides (Total-C, TG, LDL-C, HDL-C, ApoB48 et 100) - Marqueurs indirects d absorption (campestérol et β-sitostérol) - Marqueur indirects de synthèse (lathostérol) - Marqueur de clairance du cholestérol (PCSK9) Triage Babeurre Placebo Placebo Babeurre (Conway et al., Nutrition, 2013., accepté)

29 Les boissons tests = poudres chocolatées à réhydrater (1 portion de lait / sachet) Placebo formulé à partir d ingrédients laitiers: caseinate de calcium, WPI, perméat de lactosérum et de la poudre de beurre Placebo Babeurre Énergie (Kcal) Lactose (g) 11.5 ± ± 0.5 Protéines Totale (g) 6.5 ± ± 0.5 Matière grasse totale (g) 2.0 ± ± 0.2 Phospholipides (mg) Phosphatidylcholine Phosphatidylinisitol Phosphatidyléthanolamine Sphingomyéline Phosphatidylsérine Eau (g) 0.7 ± ± 0.0 Calcium (ppm) g le matin 22.5 g le soir Babeurre Placebo (Conway et al., Nutrition, 2013., accepté)

30 PLACEBO BABEURRE (%) P Total-C (mmol/l) 5.92 ± ± % LDL-C (mmol/l) 3.71 ± ± % ApoB100 (mg/dl) ± ± % HDL-C (mmol/l) 1.62 ± ± % C/HDL-C 3.91 ± ± % Triacylglycérol (mmol/l) 1.30 ± ± % ApoB48 (mg/dl) 6.66 ± ± % Protéine C-réactive (mg/l) 1.49 ± ± % Lathostérol (mg/l) 2.89 ± ± % Phytostérols (mg/l) 7.18 ± ± % Campestérol (mg/l) 2.47 ± ± % β-sitostérol (mg/l) 4.70 ± ± % PCSK9 (ng/ml) ± ± % Pression Sys. (mm Hg) ± ± % Pression Dia. (mm Hg) ± ± % (Conway et al., Nutrition, 2013., accepté)

31 -5% -6% -9% -11% (Conway et al., Nutrition, 2013., accepté)

32 Le babeurre CHEZ LES ADULTES MODÉRÉMENT HYPERCHOLESTÉROLÉMIQUES: 1) la cholestérolémie via l inhibition de son absorption intestinale 2) Les patient avec des niveaux de base élevés en LDL-C étaient + réceptifs 3) impact sur l élimination hépatique des LDL-C ( PCSK9 = clairance) 4) observée pour les LDL-C = proche de l efficacité des phytostérols 5) majeure de TG (mécanisme à clarifier) 6) La consommation de babeurre semble affecter la pression artérielle systolique (P = 0.065)

33 et tous ces effets ont été observés suite à la consommation régulière de BABEURRE industriel ENTIER ( non-fractionné) et NON- MODIFIÉ ( non-enrichi, non-hydrolysé, nonmodifié chimiquement)!!!

34 Ce que les travaux sur le babeurre nous ont appris (1) Les propriétés santé des constituants naturels du lait (et du babeurre) méritent d être davantage étudiées en tenant compte de l impact de la digestion

35 Ce que les travaux sur le babeurre nous ont appris (2) Même si l approche spécialisée est souvent plus attractive en termes de découvertes scientifiques, l approche globale est susceptible de mieux servir l industrie laitière

36 Ce que les travaux sur le babeurre nous ont appris (3) Les solutions technologiques aux surplus structurels de SNG du lait sont peut-être moins compliquées qu on le pense

37 MERCI!

38 MERCI! Valérie Conway Maxime Saffon Marie Pierre Gauvin pour leurs diapos

39 QUESTIONS?