Production d'un aliment fonctionnel à base de lait maternel enrichi en probiotiques sur les propriétés anticancer et la prévention du syndrome métabolique

Robichaud, Valérie (2020). Production d'un aliment fonctionnel à base de lait maternel enrichi en probiotiques sur les propriétés anticancer et la prévention du syndrome métabolique Mémoire. Québec, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, Maîtrise en microbiologie appliquée, 141 p.

Prévisualisation

PDF - Version publiée Télécharger (2MB) | Prévisualisation

Résumé

Depuis les 20 dernières années, la santé mondiale est en déclin et le taux de dénutrition et d’obésité est en augmentation. Ces problèmes liés à la nutrition ont de multiples conséquences sur la santé de la population tel que le syndrome métabolique et autres maladies chroniques dégénératives. La création d’un aliment fonctionnel à base de lait maternel et de probiotiques ayant des capacités nutritionnelles et médicales éprouvées pourrait être une alternative envisagée pour améliorer ou prévenir les problèmes de santé lié à l’obésité et à la vieillesse chez les personnes à risque.

En premier lieu, dans le but de produire un produit à base de lait maternel microbiologiquement sûr, il est impératif de mettre au point une technologie de décontamination efficace et rentable qui saura préserver les qualités nutritionnelles et immunologiques du produit. En effet, la présence de bactéries et surtout de spores bactériennes est une préoccupation pour les banques de lait maternel et les industries de production de préparation pour nourrissons. L’objectif de cette étude est de démontrer que l’irradiation gamma est une technologie de décontamination fiable pour les produits thermosensibles (lait maternel, lait maternisé) de différents formats (poudre ou liquide congelé), et qui pourra être applicable à différentes industries alimentaires visant des populations au système immunitaire plus fragile tel que les nouveau-nés ou les personnes âgées. Les résultats ont montré qu'à l'exception de L. monocytogenes et S. Typhimurium, tous les agents pathogènes testés étaient plus sensibles à l'irradiation sous forme reconstituée et congelée que dans le produit en poudre. En outre, le traitement par irradiation n'a entraîné aucune altération significative de la teneur en lactose et en protéines. Par contre, les propriétés antioxydantes et la quantité de vitamine C ont été altérées et une augmentation de la peroxydation des lipides a également été remarquée lorsqu’irradié sous la forme congelée. L'étude a démontré que les additifs alimentaires testés (carbonate de sodium, citrate de sodium et acide citrique) dans le lait en formulation ont induit une radiosensibilisation de 1,3 jusqu'à 4,1 pour les préparations pour nourrissons en poudre et de 1,2 à 2,4 pour les préparations liquides congelées. L'utilisation de tous les additifs augmente considérablement l'efficacité du rayonnement pour inactiver la bactérie sporulante B. cereus. De façon générale, le carbonate de sodium est l’additif le plus efficace parmi les additifs testés pour induire la radiosensibilisation des différentes bactéries pathogènes alimentaires, particulièrement E. coli et B. cereus.

Ensuite, les qualités nutritionnelles et immunologiques du lait maternel ont été évaluées après le processus d’atomisation et d’irradiation. Sur la base des analyses de protéines, lactose et lipides, le lait maternel séché par pulvérisation n'était pas significativement différent du lait maternel non transformé et congelé immédiatement après l’excrétion. Le lait atomisé avait une bonne rétention des immunoglobulines et a montré des propriétés antioxydantes et antimicrobiennes. Ensuite, il a été démontré qu’une dose d’irradiation de 5 kGy a entraîné une élimination de 99,7% de la flore aérobie totale. Les micronutriments et les macronutriments ainsi que certains composés bioactifs clés (lysozyme, amylase) dans le lait maternel liquide congelé et en poudre séché par pulvérisation sont restés intacts même après un traitement à 10 kGy. Les propriétés antioxydantes n’ont pas été affectées (p>0.05), cependant une augmentation de la peroxydation lipidique a été notée (p < 0.05). Finalement, des tests in vitro et in vivo du lait maternel enrichi en probiotiques ont été effectuées afin de démontrer que cet aliment pourrait réduire les risques de maladies chroniques. Les résultats in vitro du lait maternel enrichi avec la formulation Bio-K PlusMD contenant 9.0 UFC/mL d’un mélange de Lactobacillus acidophilus CL1285MD, Lacticaseibacillus casei LBC80RMD et Lacticaseibacillus rhamnosus CLR2MD ont montré que le lait maternel voit son effet antioxydant potentialisé par l’ajout des probiotiques de 25%. Cet aliment fonctionnel provoque l’apoptose des cellules tumorales intestinales et hépatiques. La quinone réductase, un enzyme reconnu pour son action anticancéreuse en raison de ses propriétés antioxydantes, détoxifiantes et antiprolifératives, est induite jusqu'à 1,8 fois dans la lignée cellulaire Hepa 1c1c7. Des résultats similaires ont été obtenus pour les cellules saines CHO-K1. L'étude in vivo chez des rats Wistar a montré que l'administration de lait maternel enrichi en probiotiques à des rats nourris avec un régime alimentaire riche en graisses réduisait le gain de poids de 10% et entraînait une réduction des dommages oxydatifs des lipides et des protéines rénales supérieure à 50%. Dans le sang, les taux d'insuline et de l’inhibiteur de l'activateur du plasminogène 1 (PAI-1) étaient considérablement réduits de 22% et le rapport glucose / insuline est augmenté. Les rats ont retrouvé des valeurs de stress oxydatif et de marqueur de l’inflammation proches de la normale.

En conclusion, cette étude suggère que le développement d'un aliment fonctionnel à base de poudre de lait maternel enrichi en probiotiques pourrait être utilisé pour moduler le taux d'inflammation et les dommages oxydatifs aux tissus induits par des maladies liées à l'obésité et que l’irradiation gamma est une technologie sûre, efficace et pratique pour s’assurer de la sécurité microbiologique d’un tel produit tout en préservant un maximum de ses qualités nutritionnelles et immunologiques.

For the past 20 years, global health has been in decline and the rate of undernutrition and obesity has been increasing. These nutritional problems have multiple consequences on the health of the population such as metabolic syndrome and other chronic degenerative diseases. The creation of a functional food based on human milk and probiotics with proven nutritional and medical properties is an alternative considered to improve or prevent health problems linked to obesity and old age in people at risk.

First, in order to produce a microbiologically safe human milk product, it is imperative to develop an effective and profitable decontamination technology that will preserve the nutritional and immunological qualities of the product. In fact, the presence of bacteria and especially bacterial spores is a concern for human milk banks and infant formula production industries. The objective of this study is to demonstrate that gamma irradiation is a reliable decontamination technology for heat-sensitive products (human milk, infant formula) of different formats (powder or liquid frozen), and which could be applicable to different food industries targeting populations with weaker immune systems such as newborns and the elderly. The results showed that, with the exception of L. monocytogenes and S. Typhimurium, all the pathogens tested were more sensitive to irradiation in reconstituted and frozen form than in the powdered product. In addition, the irradiation treatment did not cause any significant alteration in the lactose and protein content. On the other hand, the antioxidant properties and the amount of vitamin C were altered and an increase in lipid peroxidation was also noted when irradiated in the frozen form. The study demonstrated that the food additives tested (sodium carbonate, sodium citrate and citric acid) induced radiosensitization from 1.3 to 4.1 for powdered infant formula and from 1.2 to 2.4 for liquid frozen infant formula. The use of all additives considerably increases the effectiveness of the radiation to inactivate the spore-producing bacteria B. cereus. In general, sodium carbonate is the most effective additive among the additives tested to induce radiosensitization of various food pathogenic bacteria, particularly E. coli and B. cereus.

Then, the nutritional and immunological qualities of human milk were assessed after the atomization and irradiation process. Based on protein, lactose and fat analyzes, spray-dried human milk was not significantly different from the unprocessed frozen human milk. Atomized milk had good immunoglobulin retention and showed antioxidant and antimicrobial properties. It was shown that a dose of 5 kGy irradiation resulted in the elimination of 99.7% of the total aerobic flora. The micronutrients and macronutrients as well as some key bioactive compounds (lysozyme, amylase) in frozen and spray dried powdered human milk were found to be intact even after treatment with 10 kGy. The antioxidant properties were not affected (p> 0.05), however an increase in lipid peroxidation was noted (p < 0.05).

Finally, in vitro and in vivo tests of human milk enriched with probiotics were carried out to demonstrate that this food could reduce the risk of chronic diseases. The in vitro results of human milk enriched with the Bio-K Plus formulation containing 9.0 CFU / mL of a mixture of Lactobacillus acidophilus CL1285, Lacticaseibacillus casei LBC80R and Lacticaseibacillus rhamnosus CLR2 have shown that human milk has its antioxidant effect increased by 25% with the addition of probiotics. It induced apoptosis of intestinal and hepatic tumor cells. The study of quinone reductase, an enzyme recognized for its anticancer action due to its antioxidant, detoxifying and antiproliferative properties, is induced up to 1.8 times in the Hepa 1c1c7 cell line. Similar results were obtained for healthy CHO-K1 cells. The in vivo study in Wistar rats showed that administering probiotic-enriched human milk to rats fed a high-fat diet reduced weight gain by 10% and reduced oxidative lipid damage and kidney protein by greater than 50%. In the blood, insulin and plasminogen activator inhibitor 1 (PAI-1) levels are significantly reduced by 22% and the glucose / insulin ratio is increased. The rats fed with human milk had oxidative stress and inflammation marker levels closer to normal.

In conclusion, this study suggests that the development of a functional food based on human milk powder enriched with probiotics could be used to modulate the rate of inflammation and the oxidative damage to tissues induced by diseases linked to obesity and that gamma irradiation is a safe, effective and practical technology to ensure the microbiological safety of such a product while preserving a maximum of its nutritional and immunological qualities.

Type de document:	Thèse Mémoire
Directeur de mémoire/thèse:	Lacroix, Monique
Mots-clés libres:	Irradiation; lait humain; préparation pour nourrisson; décontamination; valeur nutritive; syndrome métabolique; probiotique; human milk; infant formula; decontamination; nutritional value; metabolic syndrome; probiotic
Centre:	Centre INRS-Institut Armand Frappier
Date de dépôt:	09 juill. 2024 15:20
Dernière modification:	09 juill. 2024 15:20
URI:	https://espace.inrs.ca/id/eprint/15831

Gestion Actions (Identification requise)

Modifier la notice