Protéines alimentaires
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Structure de la micelle de caséine

Les différentes caséines vont s'associer entre elles de façon à créer un édifice plus volumineux : la submicelle et les submicelles de caséine vont s'associer pour donner la micelle de caséine. La submicelle de caséine résulte de l'association des caséines α, β et κ qui représente 92% du poids de la submicelle, le reste étant représenté par des minéraux comme le montre le tableau ci-après.

Voir tableau :

Répartition des caséines et teneur en minéraux

La submicelle de caséine n'a pas une structure homogène elle possède un cœur hydrophobe constitué par la caséine β associée aux parties hydrophobes des autres caséines. En périphérie on retrouvera les partie hydrophiles des différentes caséines (partie phosphorylée pour les caséine  S1 et S2) ainsi que la partie glycosylée de la caséine κ. La caséine kappa serait susceptible de stabiliser 10 fois son propre poids en caséine  S1,  S2 et β. Il semblerait qu'il y ait deux familles de submicelles :

Les submicelles de type F2 dont le diamètre serait de l'ordre de 6nm (le cœur hydrophobe ferait 4 nm de diamètre) sont constituées par l'association des caséines κ et  S1 et S2 dans le rapport suivant :  S1 +  S2/κ = 1, elles se retrouveraient en surface des micelles. La caséine κ formerait une « chevelure » hydrophile à la surface de la micelle.

Les submicelles de type F3 dont le diamètre serait de 10 nm sont constituées par les caséines  S1 et β dans les rapports suivants :  S1/ β = 1. Elles seraient positionnées au cœur de la micelle.

La micelle de caséine est constituée de 10 à 100 submicelles reliées entre elles par l'intermédiaire de pont phospho-calcique. Les résidus phosphosérines et les groupements acides des acides aminés participent à l'interaction des submicelles avec le calcium. Dans le lait il y a environ 34 mmoles par litre de calcium dont 24 mmoles appartiennent aux micelles sous la forme de phosphate de calcium (Ca/Pi = 1,5 à 2), le tiers restant est sous forme soluble de citrate de calcium. Dans la micelle de caséine, 10 à 15 mmoles de calcium servent à la stabilisation de la micelle, le reste du calcium est interchangeable. On peut remarquer qu'un réseau de microgranules de brushite (CaHPO4, 2H2O) participe à la cohésion de la micelle. Le magnésium ne peut pas remplacer le calcium dans les interactions. Ce sont les caséines alpha et béta qui vont fixer le calcium. La caséine  S2 est la plus sensible à l'action des ions calcium.

Le diamètre de la micelle varie entre 50 à 600 nm et le diamètre moyen est de 120 nm. Le rayon de la micelle de caséine est inversement proportionnel au contenu en caséine κ. En effet, les plus petites micelles renferment de plus fortes proportions de caséine κ en raison du ratio surface-volume élevé des petites micelles. Quoique le contenu en calcium et en phosphore micellaire augmente avec l'augmentation du diamètre micellaire, il ne contrôle pas la taille des micelles. La quantité de caséine κ est donc le facteur dominant. La quantité d'eau qui se lie à la micelle dépend de sa composition mais aussi d'autres facteurs comme le nombre de groupes polaires exposés, la conformation des protéines superficielles, la polarité en surface, le pH, les sels présents et leur concentration. L'eau fixée au chevelu micellaire, soit la couche d'hydratation en surface, est faiblement liée et contribue à la stabilisation de la micelle. La micelle fixe environ 3 g d'eau/g de protéine pour un volume hydrodynamique de 3,9 ml/g de protéines lorsque le chevelu micellaire est inclus. Cependant, l'hydratation interne de la micelle est d'environ 2 g d'eau/g protéine. Il y a une forte corrélation positive entre la quantité de caséine κ présente et le degré d'hydratation. La capacité d'hydratation et le diamètre micellaire sont donc étroitement reliés. De ce fait, les petites micelles contiennent davantage de caséine κ et sont plus hydratées.

Représentation schématique de la micelle de caséine
Représentation schématique de la micelle de caséine[Zoom...]
Stabilité de la micelle de caséineLa caséine kappa
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