Ce travail de thèse a permis la mise au point d'un procédé d'encapsulation de bactéries probiotiques dans des matrices ne contenant que des ingrédients laitiers. L'étude à l'échelle laboratoire puis, le dimensionnement du procédé à l'échelle pilote ont permis la production de microparticules stables dans des milieux aqueux et résistantes à des conditions simulant l'estomac. La nature des protéines présentes mais également leurs proportions ont influencé la localisation des bactéries dans les microparticules : à la surface pour une matrice uniquement composée de caséine et à l'intérieur pour une matrice composée à la fois de caséines et de protéines solubles. L'interprétation de ces résultats par une étude à l'échelle moléculaire des interactions qui s'établissent entre les bactéries probiotiques et les protéines laitières a été possible grâce à l'utilisation de la microscopie à force atomique. Les protéines solubles interagissent de façon spécifique avec les bactéries alors que les caséines interagissent de façon non spécifique. De même, la présence de pili à la surface de la bactérie est favorable à la l'établissement d'interactions fortes entre LGG et les protéines solubles. Ce travail a donc permis d'expliquer des résultats obtenus à l'échelle macroscopique (taux d'encapsulation et de survie dans des conditions gastriques) grâce à des observations microscopiques et une étude à l'échelle nanoscopique des interactions entre les différents composants. Cette approche multi-échelle a élucidé certains mécanismes régissant l'encapsulation de bactéries probiotiques dans des matrices laitières / In this work thesis, an encapsulation process for probiotic bacteria using only milk proteins is developed. The laboratory scale followed by a pilot and an industrial scale development of the process allow the production of stable and resistant microparticles both in aqueous and gastric media. The nature and quantities of proteins added is found to influence the bacterial location in the microparticles. The bacteria are located mostly at the surface when only caseins are present. Oppositely, well encapsulated bacteria are observed when addition of whey proteins are performed. A molecular study of interactions established between milk proteins and bacteria is possible with the use of atomic force microscopy. Whey proteins are found to specifically interact with bacteria whereas the caseins establish non-specific links. In addition, the presence of piliated bacteria is found favorable to establish strong and long interactions between proteins and bacteria. This work permits the interpretation of results obtained at a macroscale (encapsulation rate and bacterial survival in stomach conditions) thanks to microscopic observations and nanoscopic interactions study. This multiscale approach permits the elucidation of mechanisms driving the probiotic encapsulation in milk matrices

Actuellement, 70 % de la population mondiale est concernée par la baisse génétiquement programmée de l’activité de la lactase. Pour ces sujets, la consommation de lactose peut entrainer de sévères troubles digestifs. Les produits diététiques étudiés, réhydratés à l’aide de lait par le consommateur, sont donc potentiellement source d’inconforts. La première partie de ce projet s’est par conséquent attachée à développer des moyens permettant l’obtention de produits convenant à la majorité de la population intolérante au lactose. Dans le même temps, de plus en plus conscient du lien étroit liant alimentation, santé et bien être, le consommateur tend depuis quelques années à modifier ses habitudes alimentaires. Cela se traduit par un intérêt grandissant pour les aliments « santé ». La formulation de tels produits se heurte toutefois encore au manque de connaissances quant à la biodisponibilité de certains macro et micronutriments. Ce projet à visée industrielle propose par conséquent d’optimiser la digestibilité de l’amidon et des protéines contenus dans différents produits diététiques destinés à remplacer l’intégralité de la ration journalière. Pour ce faire, la digestibilité de différentes sources d’amidon (blé, maïs, maïs cireux, manioc, pomme de terre, riz et riz cireux) et de différentes protéines (caséines, concentrat de protéines de lait, isolat de protéines de pois, poudre de blanc d’œuf, concentrat de protéines sériques et isolat de protéines de soja) a été étudiée in vitro et comparée / Currently, 70% of the world population is affected by the genetically programmed decline in lactase activity. For these subjects, lactose consumption can cause severe digestive disorders. The studied dietetic products, usually rehydrated with milk by the consumer before use, are hence a potential source of digestive discomfort. The first part of this project deals therefore with development ways in order to obtain suitable products for the majority of lactose intolerant population. Laterraly, increasingly aware of the close link between food and health, consumers tend to change their eating habits. This is reflected by a growing interest in "healthy" foods. The formulation of these products is however still hampered by a lack of knowledge about some macro and micronutrients bioavailability. This industrial project aims to maximize the digestibility of starch and protein contained in dietary products replacing the entire daily ration. The digestibility of different starch sources (wheat, corn, waxy maize, cassava, potato, waxy rice and rice) and different food proteins (caseins, milk protein concentrate, pea protein isolate, egg white powder, whey protein concentrate and soya protein isolate) has thus been studied and compared in vitro

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Tout au long du processus de transformation et de stockage, les matières premières alimentaires sont susceptibles d’être colonisées par des micro-organismes. On estime que 5 à 10 % de la production alimentaire mondiale est perdue du fait de la prolifération de levures et/ou moisissures au sein de ces matrices. L’industrie laitière est la deuxième filière agro-alimentaire au monde et celle-ci n’est pas épargnée par ces contaminations. Pour résoudre cette problématique et répondre à la demande grandissante des consommateurs visant à éliminer les conservateurs chimiques dans les produits alimentaires, la biopréservation par des ferments bactériens représente la meilleure alternative. Dans cette étude, la capacité antifongique de 18 souches de lactobacilles a été analysée vis-à-vis de la croissance de souches fongiques isolées de produits laitiers contaminés. Quatre souches de Lactobacillus présentant le spectre d’inhibition le plus large ont ainsi été sélectionnées. La caractérisation des molécules antifongiques produites a été réalisée à partir de cultures en milieu MRS, milieu lait et fromages frais, révélant la synergie de l’acide lactique avec d’autres molécules. Ces molécules se sont révélées faiblement produites et correspondent à des acides organiques issus de la dégradation d’acides aminés (acide phényllactique, acide benzoïque, …), des acides gras (C12, C14, C16 saturé ou non, C18 saturé ou non) et des molécules volatiles ou semi-volatiles (diacétyle, acide acétique, …). L’augmentation de l’activité antifongique par surproduction de ces molécules a par la suite été tentée par différentes approches : mutagénèse aléatoire, ajout de précurseurs dans le milieu, etc, malheureusement sans succès. / Throughout the processing and storage process, food raw materials are likely to be colonized by micro-organisms. It is estimated that 5 to 10% of global food production is lost due to the proliferation of yeasts and/or molds within these matrices. The dairy industry is the second largest food industry in the world and is not immune to this contamination. To solve this problem and meet the growing consumer demand to eliminate chemical preservatives in food products, biopreservation with bacterial ferments is the best alternative. In this study, the antifungal capacity of 18 strains of Lactobacillus was analyzed with respect to the inhibition of growth of fungal strains isolated from contaminated dairy products. Four Lactobacillus strains with the broadest inhibition spectrum were selected. The characterization of the antifungal molecules produced was carried out from cultures in MRS medium, milk medium and fresh cheese, revealing the synergy of lactic acid with other molecules. These molecules have been found to be weakly produced and correspond to organic acids resulting from the degradation of amino acids (phenyllactic acid, benzoic acid,...), fatty acids (C12, C14, C16 saturated or unsaturated, C18 saturated or unsaturated) and volatile or semi-volatile molecules (diacetyl, acetic acid,...). The increase in antifungal activity by overproduction of these molecules was subsequently attempted by different approaches: random mutagenesis, addition of precursors to the environment, etc., unfortunately without success.