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Animateur :  Denis Lourdin

Membres permanents : Laurent Chaunier, Guy Della Valle, Kamal Kansou, Magdalena Kristiawan, Denis Lourdin, Jean-Eudes Maigret, Anne-Laure Réguerre

Doctorants :  Anaïs Lescher, Maud Dufour

Thèses soutenues au cours des 5 dernières années :Yuzi Wang (2022), Imen Jebalia (2020), Mélissa Assad-Bustillos (2019), Laurent Chaunier (2019), Veronica Nessi (2019), Héliciane Clément (2018), Pauline Savourat-Faucard (2018)

Qu’ils soient issus de céréales ou d’autres grandes cultures, de nombreux produits alimentaires ou non-alimentaires, voire intermédiaires (grains…), se présentent sous forme de solides alvéolaires et composites (pains, biscuits, céréales pour petit-déjeuner, films et objets biodégradables…). La plupart de ces produits contiennent une large part d’amidon et/ou de protéines. La conception de leurs propriétés d’utilisation requiert la maîtrise de leur élaboration et de leur conservation.

   
Les objectifs de l’équipe sont:

• Comprendre le comportement, notamment mécanique, de solides composites ou de parois de mousses solides en lien avec les processus naturels (biosynthèse, synthèse enzymatique in vitro…) ou industriels (cuisson, thermo-formage, extrusion…), de mise en place des structures aux différentes échelles
• Modéliser les mécanismes qui gouvernent l’élaboration et le comportement de solides alvéolaires à base de céréales, afin de prévoir leur texture et les modifications (procédé, formulation) requises pour leur conception.

Les domaines d’application concernent aussi bien les aliments céréaliers et leur devenir dans le tube digestif que les matériaux pour lesquels l’amidon ou les protéines de réserves peuvent apporter des propriétés d’intérêt, non seulement dans le secteur alimentaire, comme ingrédient, mais aussi biomédical, pharmaceutique, cosmétique, papetier, voire tout secteur où l’utilisation de la biomasse devient une priorité.

Notre stratégie vise à établir des liens entre procédé/structure/propriétés comme illustré ci-dessous :

Mots clefs:  Amidon, Protéines végétales, Auto-association, Diagrammes d’état et de phase, Eléments finis, Extrusion, Mastication, Panification, Structures moléculaire et semi-cristalline, Propriétés mécaniques et thermomécaniques

Axe 1 : La mise en forme et le comportement de matériaux composites

A partir des procédés de mise en forme des biopolymères tels que l’extrusion, le thermomoulage  et plus récemment l’impression 3D, nous travaillons sur la conception et la création d’assemblages, de nouvelles structures ou de morphologies pour atteindre des propriétés ciblées et adaptables.

Par exemple, nous menons des recherches sur la conception d’objets macroscopiques par impression 3D pour la libération d’une molécule active encapsulée dans une matrice de zéine. Un autre projet de l’équipe porte sur l’incorporation d’émulsions de pickering dans des matériaux à base d’amidon, pour l’élaboration de composites à changement de phase.

Axe 2 :  L’élaboration et la déstructuration de mousses solides

Nous menons des recherches sur des mousses solides à base d’amidon comme support cellulaire destinés à la régénération osseuse en collaboration avec le laboratoire Inserm B3OA. Le but est de concevoir la structure de ces mousses pour le relargage contrôlé, en présence d’enzyme, du glucose nécessaire à la croissance des cellules en fonction de la densité et la structure poreuse de la mousse, la cristallinité, le rapport amylose/amylopectine de l’amidon.

Nous travaillons également sur la  construction et la déconstruction des aliments extrudés à base de protéagineux (pois, féveroles). L’objectif est de concevoir de nouveaux aliments satisfaisant un compromis entre l’acceptabilité par le consommateur et les caractéristiques nutritionnelles et de digestibilité. L’approche repose sur l’étude de l’impact d'un enrichissement élevé en protéines de légumineuses sur la structure des aliments extrudés à différentes échelles et sur l’étude de la déconstruction des aliments extrudés dans le tube digestif. Les finalités du projet seront: (1) de comprendre les mécanismes qui déterminent le devenir de ces aliments à haute teneur en PV dans le tube digestif, (2) d’optimiser les conditions d’extrusion pour élaborer des aliments de qualité optimale, i.e. ayant une texture adaptée à la mastication, une digestibilité élevée des protéines, tout en réduisant l’index glycémique.

Axe 3 : L’évaluation de la qualité globale des aliments et des matériaux

L’évaluation de la qualité des aliments ou des agro-matériaux dépend de la nature du produit considéré de la finalité de l’évaluation. Elle peut s’appuyer sur des données, une expertise technologique et/ou des appréciations sensorielles. Pour évaluer la qualité, notre équipe met en œuvre des approches expérimentales couplées à une modélisation basée sur l’analyse de données, la modélisation physique ou sur l’intégration de connaissances. 

Ainsi,  des méthodes « moyen débit » couplées à un analyse multivariée permettent d’identifier des produits amylacées aux propriétés de dégradation souhaitées. Des analyses de farines de blé couplées à une modélisation permettront de prédire un comportement de pâte durant la panification, une ontologie (modèle informatique) permettra de spécifier la texture  appréciée par des consommateurs. 

Méthodes et Equipements

• Acquisition et analyse d'images: détermination de la texture de la mie et la croûte du pain
• Analyses thermiques, thermomécaniques (DMA)
• Fournil expérimental incluant four et pétrins instrumentés
• Mesures mécaniques : traction/compression, banc micro-mécanique et évaluation de texture par couplage avec acquisition acoustique
• Modélisation mécanique par éléments finis
• Procédés de transformation à l’échelle du laboratoire (extrusion, presses…)
• Rhéométrie grandes déformations capillaire, compression uniaxiale en conditions lubrifiées
• Diffractions des rayons X aux grands et petits angles, microscopie et diffraction électroniques
• Techniques de chromatographie liquide ; chromatographie ionique, d’exclusion stérique (SEC), hydrodynamique (HDC), Asymmetrical Flow Field Flow Fractionation (A4F) et diffusion de la lumière statique et dynamique
• RMN du solide (Plateforme BIBS), cristallogenèse de polysaccharides
• Utilisation du rayonnement synchrotron (ESRF, Soleil)