A comprehensive investigation of the behaviors of casein micelles in multiple environments, from their mineral balance to their colloidal and functional properties: focus on emulsion and rennet coagulation functionalities | Comprendre les comportements des micelles de caséines dans des environnements variés, de leur équilibre minéral à leurs propriétés colloïdales et fonctionnelles : émulsion et coagulation présure

English. Caseins micelles, composed of caseins, minerals and water, are under dynamic equilibria, they constantly exchange materials with their surrounding environments. In addition, casein micelles possess valuable functionalities in regards to the formation of dairy products, such as the ability to stabilize emulsions or to form rennet gels. Environmental changes, such as variations in pH, additions of salts or chelating agents, affect the casein micelles equilibria and lead to modifi cations in their compositional and colloidal properties. Such changes also modify their functional properties, although this aspect is poorly described in the literature. This project aimed to understand the relationships that link the environmental modifi cations, the mineral balance, the colloidal and functional properties of the casein micelles. The impact of fi ve modifying factors (pH, Na3Cit, NaCl, CaCl2, MgCl2) of the casein micelles were studied and the focus was placed on emulsion and rennet coagulation functionalities. pH decrease and addition of chelating agent were responsible for the main mineral modifi cations in solubilizing the micellar calcium phosphate. The former only induce the swelling of casein micelles while the latter led to their disruption into smaller aggregates. NaCl had no impact on the micellar mineral content but also caused the release of small aggregates, as revealed by electronic microscopy and small angle X-ray scattering analyses. The decisive role of micellar calcium phosphate on the functionalities was confi rmed and this study highlighted the importance of monitoring the release of small aggregates, as they strongly affected emulsions stability and gels fi rmness. CaCl2 and MgCl2 additions slightly increased the mineral content of casein micelles and had minor impacts on their rennet coagulation.

French. Les micelles de caséines, composées de caséines, minéraux et eau, sont en équilibres dynamiques, elles échangent en permanence de leur matière avec leur environnement. Les micelles de caséines possèdent d’intéressantes fonctionnalités pour la fabrication de produits laitiers, telles que leur capacité à stabiliser des émulsions et à former des gels sous l’action de la présure. Des changements environnementaux, variations de pH, additions de sels ou d’agents chélatants, affectent les équilibres des micelles et induisent des modifi cations de leurs compositions et propriétés colloïdales. Ces changements modifi ent également leurs propriétés fonctionnelles, bien que cet aspect soit peu décri. Le but de ce projet était de comprendre les relations liant l’environnement, l’équilibre minéral, les propriétés colloïdales et fonctionnelles des micelles de caséines. L’impact de cinq facteurs (pH, Na3Cit, NaCl, CaCl2, MgCl2) modifi ant les micelles fut étudié en focalisant sur leurs propriétés émulsifi antes et coagulantes par la présure. L’acidification et l’addition de Na3Cit ont causé les modifi cations minérales les plus importantes en solubilisant le phosphate de calcium micellaire. Le premier conduisit au « gonfl ement » des micelles alors que l’agent chélatant causa leur dissociation en petits agrégats. L’ajout de NaCl n’eut aucun impact sur le contenu minéral des micelles mais provoqua aussi la libération d’agrégats, révélée par cryo-microscopie électronique et diffusion de rayons-X aux petits angles. Le rôle du phosphate de calcium sur les fonctionnalités fut confirmé et l’étude révéla importance de contrôler la libération des agrégats compte tenu de leurs impacts sur la stabilité des émulsions et la fermeté des gels. CaCl2 and MgCl2 augmentaient légèrement le contenu minéral des micelles et eurent des impacts mineurs sur leur coagulation.