Structuration de protéines végétales: Une approche de physique de la matière molle pour la conception d’aliments durables

Jean-Gabriel PICHON

Dans cette thèse, nous étudions la gélification de dispersions de deux types de protéines végétales alimentaires: les protéines du gluten de blé et les protéines de pomme de terre. Les dispersions de protéines de gluten présentent une gélification spontanée dans le temps tout en demeurant proche de l’état critique, qui caractérise la transition entre l’état liquide et l’état solide. La réponse mécanique de ces échantillons à une succession de grandes déformations entrecoupées de phases de relaxation a été étudiée au cours de l’avancement de la gélification. A l’approche du point de gel, une réponse singulière a été identifiée lors de la première sollicitation des échantillons. Lors d’une marche de cisaillement, le gluten se met en écoulement à la suite d’un durcissement induit par de très grandes déformations. Ce rhéo-durcissement disparaît lors des sollicitations suivantes, mais réapparaît après de longues périodes de repos de l’échantillon, montrant la capacité de cicatrisation du gluten. Une densification du réseau induite par une succession de cycle de cisaillement de grande amplitude est également observée, montrant le caractère dynamique du gel. Les protéines de pomme de terre quant à elles, peuvent gélifier sous l’effet d’une acidification ou d’un traitement thermique de solutions colloïdales. La diminution de pH, réduisant les répulsions électrostatiques, conduit à de l’agrégation, voire de la gélification accompagnée parfois de synérèse pour des concentrations suffisamment élevées. Diverses cinétiques sont observées selon le pH, mais aucun état stationnaire n’est atteint dans ces conditions. En revanche, divers états de gel stables peuvent être obtenus de manière contrôlée par gélification thermo-induite. Nous avons ainsi pu étudier l’impact de la proximité du point de gel sur les propriétés mécaniques des gels dans les régimes linéaires et non linéaires. Une extensibilité accrue, accompagnée de rhéo-durcissement, a ainsi pu être identifiée à proximité du point de gel, quel que soit le mode de gélification. Malgré des différences structurales remarquables entre les 2 types de protéines, protéines intrinsèquement désordonnées pour le gluten, et globulaires pour les protéines de pomme de terre, il apparaît que la proximité au point de gel soit un critère important à prendre en considération pour piloter la réponse mécanique des gels à des déformations de faible ou de grande amplitude, qui sont pertinentes pour des applications telles que le pétrissage, la stabilisation des bulles de gaz dans les pâtes ou la mastication d’un gel alimentaire.