Modifications structurales et fonctionnelles de protéines globulaires du lait lors de la filtration frontale.

Francés. Parmi les constituants du lait, les protéines globulaires de la phase aqueuse sont des ingrédients fonctionnels privilégiés dotés de nombreuses propriétés nutritionnelles, biologiques et technologiques. Leurs propriétés exceptionnelles ne peuvent toutefois être exploitées qu’à partir de fractions purifiées. Actuellement, la chromatographie reste la principale technique utilisée pour le fractionnement des protéines globulaires du lait à l’échelle industrielle mais elle conduit à des coûts d’exploitation et à une charge polluante jugés inacceptables pour certaines applications agro-alimentaires. Les opérations de séparation à membranes constituent une alternative intéressante. Toutefois, il reste nécessaire de mieux connaître la qualité des fractions recueillies et des phénomènes qui contrôlent la structure et la fonctionnalité des protéines lors des opérations à membrane. Cette problématique fait l’objet de ce travail dans le cas particulier de la filtration frontale de protéines solubles du lait. Des outils analytiques pertinents ont été choisis pour suivre la composition, la structure et la fonctionnalité de solutions simples de protéines individuelles. Leurs potentialités et leur sensibilité ont été déterminées dans les conditions rencontrées en filtration. Dès lors, ce bagage analytique a pu être mis en oeuvre en filtration frontale, notamment pour déterminer les modifications qui surviennent lors de la perméation de l’α-lactalbumine et de la β-lactoglobuline au travers de membranes d’ultrafitlration. Pour l’α-lactalbumine, aucun effet physique délétère de la perméation n’a été observé avec un seuil de coupure supérieur à la taille de la protéine d’après les analyses structurales et fonctionnelles. Par contre, la perméation affecte l’équilibre entre les conformations « apo » (sans calcium) et « holo » (avec calcium) sous certaines conditions. Les modifications qui surviennent suite à la perméation d’un mélange apo-/holo-α-lactalbumine reflètent l’enrichissement en holo-α-lactalbumine : gain de structure tertiaire, meilleure stabilité thermique, solubilité accrue. L’ampleur de ce phénomène est modulée par le seuil de coupure de la membrane. La présence de calcium libre (conformation « holo » prédominante) dans la solution initiale rend le changement de conformation impossible et dans ces conditions, aucune modification significative des propriétés de l’α-lactalbumine n’intervient suite au passage de la membrane. Toutefois, les performances de la filtration sont fortement affectées par la présence de calcium libre. Avec un seuil de coupure inférieur à la taille de la protéine, un changement de conformation est toujours mis en évidence dans le perméat à partir des données de composition. Néanmoins, les propriétés décrites pour les protéines transmises ne reflètent pas l’enrichissement en holo-α-lactalbumine : les contraintes de cisaillement dans les pores de la membrane semblent altérer en partie les propriétés de l’α-lactalbumine pendant la perméation. Pour la β-lactoglobuline, la perméation induit une dissociation partielle de la protéine mais les résultats acquis ne permettent pas d’incriminer le rôle des contraintes de cisaillement pour expliquer ce phénomène. En outre, les analyses structurales et fonctionnelles mettent en évidence une altération des propriétés suite au passage de la membrane, notamment à cause d’une forte propension des protéines à s’agréger. Les forts changements de composition survenant suite au passage de la membrane ne semblent pas suffire à expliquer les toutes les modifications observées, ce qui tendrait à démontrer la plus grande sensibilité de la β-lactoglobuline dans les conditions de filtration testées.