Les peptides : un levier pour modifier les techno-fonctionnalités des matrices laitières

Rapport Recherche et Innovations pour l'aliment et les bioproduits du département CEPIA INRA 2017Proteins are the cornerstones of the structural and textural properties of food, whereas the production of peptides derived from these proteins is often seen as a secondary factor. The production of peptides varies according to the type of proteolytic enzymes present in the cheese, making it possible to change its texture and some of its stretching properties. Hence, we looked for the types of peptides that could be involved in the texture changes in dairy model matrices. We performed an in silico study on a “peptide” dataset previously obtained from cheeses in order to select peptides of interest, derived from caseins, the main milk proteins, and especially involved in the functional properties of cheese. Peptides with the corresponding physico-chemical characteristics were produced using two enzymes, trypsin and the endopeptidase Glu-C. They were reincorporated into casein matrices that varied in terms of their total protein concentration and the proportion of peptides within the matrices, in order to scan a range of dairy matrices, from liquid to highly viscous gels, under neutral and acidic conditions. We thus established relationships between peptides with specific characteristics (size, charge and/or hydrophobicity) able to interact with the casein matrix and to change its structural and textural properties. We showed that these properties depended on: • The type of peptides produced; • Their proportion in both the hydrolysates and the casein matrices; • The total concentration of proteins within the matrices; and • The physico-chemical conditions of the formation of the gels Finally, we validated the lasting impact of these peptides on cheese texture in semi-hard model cheeses. Our results pave the way to prepare dairy matrices with specific techno-functional properties by adapting traditional manufacturing processes or by creating new ingredients, as examples: (i) multi-functionalising matrices with peptides in order to induce changes in texture, as well as providing attractive health bioactivities; (ii) conducting in situ hydrolyses either by adding specific exogenous enzymes or by using bacteria with specific enzymatic equipment; and (iii) producing ingredients made of casein hydrolysates with modified functionalities.Les protéines sont à la base de la structuration et des propriétés de texture des aliments, tandis que la production de peptides à partir de ces protéines est souvent considérée comme un facteur secondaire. Lors de la fabrication de fromages, il a été établi que la production de peptides varie selon le type d’enzymes protéolytiques présentes. Nous avons donc recherché quels types de peptides pouvaient être impliqués dans les changements de texture. Nous avons réalisé une étude in silico sur des jeux de données « peptides » acquis sur les fromages, afin de sélectionner des peptides d’intérêt, issus des caséines, plus particulièrement impliqués dans les propriétés fonctionnelles des fromages. Avec deux enzymes, la trypsine et l’endopeptidase Glu-C, nous avons produit des peptides ayant les mêmes caractéristiques physico-chimiques d’intérêt. Nous les avons réincorporés dans différentes matrices, de concentration totale en protéines et en proportion de peptides variables, pour balayer des gammes de matrices laitières allant de liquides à des gels très visqueux, neutres ou acides. Nous avons ainsi établi des liens entre les peptides possédant des caractéristiques spécifiques (taille, charge et/ou hydrophobie) susceptibles d’interagir avec la matrice caséinique et d’en modifier les propriétés de structuration et de texturation. Nous avons montré que ces propriétés dépendent • du type de peptides produits, • de leur proportion dans l’hydrolysat et dans les matrices • de la concentration totale en protéines des matrices laitières et • des conditions physico-chimiques de formation des gels. Enfin, nous avons validé dans des fromages modèles de type pâte pressée non cuite l’impact durable de ces peptides sur la texture. Nos résultats offrent de nouvelles pistes pour préparer des matrices laitières avec des propriétés techno-fonctionnelles spécifiques en adaptant les fabrications traditionnelles ou en créant de nouveaux ingrédients et par exemple, (i) multi-fonctionnaliser les matrices avec des peptides afin d’obtenir des modifications de texture et de nouvelles bioactivités; (ii) mettre en oeuvre in situ des hydrolyses soit par ajout d’enzymes exogènes spécifiques soit par utilisation de bactéries avec des équipements enzymatiques particuliers; ou encore (iii) produire des ingrédients à base d’hydrolysats caséiniques avec des fonctionnalités modifiées

Utilisation de la trypsine libre et immobilisée comme sonde d'étude de la structure de la micelle de caséine bovine

*INRA, centre de Rennes Diffusion du document : INRA, centre de Rennes Diplôme : Dr. d'Universit

Fonctionnalisation de matrices mixtes lait-lupin par fermentation avec des consortia raisonnés de bactéries lactiques

National audienceObjectif : Associer de manière raisonnée des souches de bactéries lactiques, sur la base de leur complémentarité métabolique pour i) fermenter les sources de carbone, à hydrolyser les protéines disponibles dans les mixtes lait-lupin et ii) à terme optimiser les capacités nutritionnelles, techno-fonctionnelles, organoleptiques et santé de ces nouveaux aliments fermentés. Contexte : Diversifier les sources alimentaires est un véritable défi. Dans le projet INRA MiLLup, nous avons choisi d’associer lait et lupin pour tirer parti des avantages de chacun et maximiser les diverses plus-values fonctionnelles du mixte lait-lupin. Nous avons utilisé le potentiel des bactéries pour générer des matrices ayant diverses caractéristiques nutritionnelles, techno-fonctionnelles, organoleptiques et santé, pour à terme les orienter à façon. . Résultats publiés: .Dans MiLLup, nous avons mis au point des matrices mixtes lait lupin stables au traitement thermique. A partir des consortia de souches métaboliquement complémentaires, nous avons ainsi obtenu une réduction significative des oligosaccharides du lupin impliqués dans certains troubles digestifs pour certains consortia et de la teneur en hexanal à l’origine de défauts de flaveur. Enfin, la fermentation des matrices mixtes influe sur les cinétiques d’hydrolyse des protéines lors de la phase de digestion gastrique in vitro. Perspectives de valorisation pour les entreprises d’une part, et de projets de recherche, d’autre part: .A travers de ce projet nous avons mobilisé des savoirs et des compétences pour être à même de mettre en œuvre une démarche de conception de consortia de souches. Nous avons par ailleurs développé des micro-méthodes pour évaluer le potentiel protéolytique d’espèces de lactobacilles et lactocoques et élaboré des matrices mixtes lait lupin. Le fait de concevoir de nouveaux aliments fait poser questions sur leur innocuité notamment leur potentiel allergène. Une des perspectives de ces travaux serait, d’évaluer en quoi les consortia bactériens sont à même d’hydrolyser les protéines du lait et du lupin et de diminuer la présence d’épitopes allergènes

Emmental cheese environment enhances[i] Propionibacterium freudenreichii[/i] stress tolerance

Propionibacterium freudenreichii, is generally recognized as safe and used both as probiotic and as cheese starter. Its probiotic efficacy tightly depends on its tolerance towards digestive stresses, which can be largely modulated by the ingested delivery vehicle.Indeed, tolerance of this bacterium is enhanced when it is consumed within a fermented dairy product, compared to a dried probiotic preparation.We investigated both stress tolerance and protein neosynthesis upon growth in i) chemically defined or ii) aqueous phase of Emmental cheeses. Although the same final population level was reached in both media, a slower growth and an enhanced survival of CIRM BIA 1 strain of P. freudenreichii subsp. shermanii was observed in Emmental juice, compared to chemically defined medium. This was accompanied by differences in substrates used and products released as well as overexpression of various early stress adaptation proteins in Emmental juice, compared to chemically defined medium, implied in protein folding, in aspartate catabolism, in biosynthesis of valine, leucine and isoleucine, in pyruvate metabolism in citrate cycle, in the propionate metabolism, as well as in oxidoreductases. All these changes led to a higher digestive stress tolerance after growth in Emmental juice. Mechanisms of stress adaptation were induced in this environment, in accordance with enhanced survival.This opens perspectives for the use of hard and semi-hard cheeses as delivery vehicle for probiotics with enhanced efficacy

Utilisation de la trypsine libre et immobilisée comme sonde d'étude de la structure de la micelle de caséine bovine

*INRA, centre de Rennes Diffusion du document : INRA, centre de Rennes Diplôme : Dr. d'Universit

Emmental cheese environment enhances[i] Propionibacterium freudenreichii[/i] stress tolerance

Propionibacterium freudenreichii, is generally recognized as safe and used both as probiotic and as cheese starter. Its probiotic efficacy tightly depends on its tolerance towards digestive stresses, which can be largely modulated by the ingested delivery vehicle.Indeed, tolerance of this bacterium is enhanced when it is consumed within a fermented dairy product, compared to a dried probiotic preparation.We investigated both stress tolerance and protein neosynthesis upon growth in i) chemically defined or ii) aqueous phase of Emmental cheeses. Although the same final population level was reached in both media, a slower growth and an enhanced survival of CIRM BIA 1 strain of P. freudenreichii subsp. shermanii was observed in Emmental juice, compared to chemically defined medium. This was accompanied by differences in substrates used and products released as well as overexpression of various early stress adaptation proteins in Emmental juice, compared to chemically defined medium, implied in protein folding, in aspartate catabolism, in biosynthesis of valine, leucine and isoleucine, in pyruvate metabolism in citrate cycle, in the propionate metabolism, as well as in oxidoreductases. All these changes led to a higher digestive stress tolerance after growth in Emmental juice. Mechanisms of stress adaptation were induced in this environment, in accordance with enhanced survival.This opens perspectives for the use of hard and semi-hard cheeses as delivery vehicle for probiotics with enhanced efficacy

Fonctionnalisation de matrices mixtes lait-lupin par fermentation avec des consortia raisonnés de bactéries lactiques

National audienceObjectif : Associer de manière raisonnée des souches de bactéries lactiques, sur la base de leur complémentarité métabolique pour i) fermenter les sources de carbone, à hydrolyser les protéines disponibles dans les mixtes lait-lupin et ii) à terme optimiser les capacités nutritionnelles, techno-fonctionnelles, organoleptiques et santé de ces nouveaux aliments fermentés. Contexte : Diversifier les sources alimentaires est un véritable défi. Dans le projet INRA MiLLup, nous avons choisi d’associer lait et lupin pour tirer parti des avantages de chacun et maximiser les diverses plus-values fonctionnelles du mixte lait-lupin. Nous avons utilisé le potentiel des bactéries pour générer des matrices ayant diverses caractéristiques nutritionnelles, techno-fonctionnelles, organoleptiques et santé, pour à terme les orienter à façon. . Résultats publiés: .Dans MiLLup, nous avons mis au point des matrices mixtes lait lupin stables au traitement thermique. A partir des consortia de souches métaboliquement complémentaires, nous avons ainsi obtenu une réduction significative des oligosaccharides du lupin impliqués dans certains troubles digestifs pour certains consortia et de la teneur en hexanal à l’origine de défauts de flaveur. Enfin, la fermentation des matrices mixtes influe sur les cinétiques d’hydrolyse des protéines lors de la phase de digestion gastrique in vitro. Perspectives de valorisation pour les entreprises d’une part, et de projets de recherche, d’autre part: .A travers de ce projet nous avons mobilisé des savoirs et des compétences pour être à même de mettre en œuvre une démarche de conception de consortia de souches. Nous avons par ailleurs développé des micro-méthodes pour évaluer le potentiel protéolytique d’espèces de lactobacilles et lactocoques et élaboré des matrices mixtes lait lupin. Le fait de concevoir de nouveaux aliments fait poser questions sur leur innocuité notamment leur potentiel allergène. Une des perspectives de ces travaux serait, d’évaluer en quoi les consortia bactériens sont à même d’hydrolyser les protéines du lait et du lupin et de diminuer la présence d’épitopes allergènes

Les peptides : un levier pour modifier les techno-fonctionnalités des matrices laitières

Rapport Recherche et Innovations pour l'aliment et les bioproduits du département CEPIA INRA 2017Proteins are the cornerstones of the structural and textural properties of food, whereas the production of peptides derived from these proteins is often seen as a secondary factor. The production of peptides varies according to the type of proteolytic enzymes present in the cheese, making it possible to change its texture and some of its stretching properties. Hence, we looked for the types of peptides that could be involved in the texture changes in dairy model matrices. We performed an in silico study on a “peptide” dataset previously obtained from cheeses in order to select peptides of interest, derived from caseins, the main milk proteins, and especially involved in the functional properties of cheese. Peptides with the corresponding physico-chemical characteristics were produced using two enzymes, trypsin and the endopeptidase Glu-C. They were reincorporated into casein matrices that varied in terms of their total protein concentration and the proportion of peptides within the matrices, in order to scan a range of dairy matrices, from liquid to highly viscous gels, under neutral and acidic conditions. We thus established relationships between peptides with specific characteristics (size, charge and/or hydrophobicity) able to interact with the casein matrix and to change its structural and textural properties. We showed that these properties depended on: • The type of peptides produced; • Their proportion in both the hydrolysates and the casein matrices; • The total concentration of proteins within the matrices; and • The physico-chemical conditions of the formation of the gels Finally, we validated the lasting impact of these peptides on cheese texture in semi-hard model cheeses. Our results pave the way to prepare dairy matrices with specific techno-functional properties by adapting traditional manufacturing processes or by creating new ingredients, as examples: (i) multi-functionalising matrices with peptides in order to induce changes in texture, as well as providing attractive health bioactivities; (ii) conducting in situ hydrolyses either by adding specific exogenous enzymes or by using bacteria with specific enzymatic equipment; and (iii) producing ingredients made of casein hydrolysates with modified functionalities.Les protéines sont à la base de la structuration et des propriétés de texture des aliments, tandis que la production de peptides à partir de ces protéines est souvent considérée comme un facteur secondaire. Lors de la fabrication de fromages, il a été établi que la production de peptides varie selon le type d’enzymes protéolytiques présentes. Nous avons donc recherché quels types de peptides pouvaient être impliqués dans les changements de texture. Nous avons réalisé une étude in silico sur des jeux de données « peptides » acquis sur les fromages, afin de sélectionner des peptides d’intérêt, issus des caséines, plus particulièrement impliqués dans les propriétés fonctionnelles des fromages. Avec deux enzymes, la trypsine et l’endopeptidase Glu-C, nous avons produit des peptides ayant les mêmes caractéristiques physico-chimiques d’intérêt. Nous les avons réincorporés dans différentes matrices, de concentration totale en protéines et en proportion de peptides variables, pour balayer des gammes de matrices laitières allant de liquides à des gels très visqueux, neutres ou acides. Nous avons ainsi établi des liens entre les peptides possédant des caractéristiques spécifiques (taille, charge et/ou hydrophobie) susceptibles d’interagir avec la matrice caséinique et d’en modifier les propriétés de structuration et de texturation. Nous avons montré que ces propriétés dépendent • du type de peptides produits, • de leur proportion dans l’hydrolysat et dans les matrices • de la concentration totale en protéines des matrices laitières et • des conditions physico-chimiques de formation des gels. Enfin, nous avons validé dans des fromages modèles de type pâte pressée non cuite l’impact durable de ces peptides sur la texture. Nos résultats offrent de nouvelles pistes pour préparer des matrices laitières avec des propriétés techno-fonctionnelles spécifiques en adaptant les fabrications traditionnelles ou en créant de nouveaux ingrédients et par exemple, (i) multi-fonctionnaliser les matrices avec des peptides afin d’obtenir des modifications de texture et de nouvelles bioactivités; (ii) mettre en oeuvre in situ des hydrolyses soit par ajout d’enzymes exogènes spécifiques soit par utilisation de bactéries avec des équipements enzymatiques particuliers; ou encore (iii) produire des ingrédients à base d’hydrolysats caséiniques avec des fonctionnalités modifiées

Les peptides bioactifs dans les produits laitiers

Les peptides bioactifs dans les produits laitiers. Journée peptides bioactifs alimentaire