Dispersion of aroma compounds in food matrices is a common process in the production of many food products. However, the degrees of dispersion on the distribution and subsequent release of these compounds during consumption may have considerable consequences for perception of these flavours. This thesis investigates the effects of a range of dispersion techniques on the delivery and release of aroma compounds from several solid and semi-solid matrices which commonly contain added flavourings. Dispersion was achieved on three main scales ranging from molecular, through micro regions to physical separation or layering. The effects of different levels of mixing were assessed by measuring aroma release in vitro and in vivo via APci-MS. Having defined the stages of mixing, systems were developed to measure the influences of different dispersion techniques on aroma delivery. Layering to physically separate homogenous aroma-rich layers showed no significant effects on aroma release or perception from gelatine sucrose gels. It seems that mastication is very effective in re-mixing these systems and, in vivo there is no difference in aroma release. Although the degree of mixing could be controlled using a static mixer system for yoghurts, no effects of the different levels of mixing were observed on aroma release. Stirred yoghurts showed that mixing could influence equilibrium headspace concentrations but overall release in vivo was inconclusive. Sample selection in these systems may be important for influencing perception. Visual and textural cues may be more important for perception, in these mixing examples, than aroma release. Using co-solvents as dispersion agents significantly increased the ease of dispersion of a range of aroma compounds. Static headspace analysis confirmed that all the carrier solvents influenced the partition of aroma compounds and in vivo release from model confectionery systems. Increasing solvent concentration increased the solubility of a range of aroma compounds in the liquid phase. Release from gels was also influenced by the presence of solvents with hydrophobic aroma compounds showing patterns of release similar to those of hydrophilic compounds when dispersed using solvents. Finally, this work studied release from phase separated systems where the aroma compound was present as a microdroplet. Release was very intense and rapid and was investigated in aqueous solutions and gelatine-sucrose gels. In this case the release mechanism was not the conventional air-liquid partition but was based on direct release from the air-liquid interface. Release was dependent on both hydrophobicity and vapour pressure.

Les produits de glycation avancée (AGEs) sont trouvés en excès dans le plasma et les tissus au cours du diabète, de l'insuffisance rénale et du vieillissement. Ils se forment aussi pendant la cuisson domestique et industrielle des aliments. Actuellement, la plus forte consommation de denrées alimentaires transformées contenant des quantités importantes des AGEs augmente le risque d'exposition de la population aux AGEs et à leurs effets biologiques. C'est ainsi que l'étude de la biodisponibilité des AGEs devient un sujet d'actualité dans la compréhension de la pathogenèse de certaines maladies chroniques, particulièrement le diabète. Deux études cliniques ont été menées dans le but d'étudier l'impact de l'ingestion des AGEs alimentaires sur les fluctuations des concentrations de ces mêmes molécules retrouvées dans les fluides biologiques des individus sains étudiés. Une première étude qui compare la teneur des AGEs ingérés à travers deux régimes alimentaires administré à 62 jeunes adultes. Une deuxième étude qui évalue la teneur en AGEs d'une alimentation basée sur du lait maternel ou du lait de formules infantiles donné à 161 bébés. La quantification de la carboxyméthyllysine (CML) et des AGEs fluorescents comme indicateurs de la réaction de Maillard a été effectuée dans les aliments administrés aux sujets de l'étude ainsi que dans leurs matrices biologiques : plasma, urine et fèces. Les résultats montrent qu'un régime contenant 2,5 fois moins de CML et 1,7 fois moins des AGEs fluorescents, en comparaison avec un régime courant ou standard, peut provoquer des baisses importantes de ces indicateurs dans le plasma, l'urine et la matière fécale des individus sains. Ces diminutions sont plus accentuées au niveau de l'excrétion urinaire. D'autre part, une plus forte présence de la CML dans le lait de formules infantiles correspond à une plus forte quantité de CML dans le plasma et dans l'urine des enfants ayant ingéré cet aliment, à la différence des enfants nourris avec le lait maternel, caractérisé par de faibles quantités de la CML. Chez les adultes soumis au régime bas en AGEs ainsi que les bébés nourris avec le lait maternel, les niveaux de certains paramètres métaboliques tels que le stress oxydatif, les antioxydants importants et des facteurs de l'inflammation cellulaire et systémique ont été normaux mais inférieurs à ceux des adultes et des enfants ayant ingéré de plus fortes quantités d'AGEs. Ces effets indiquent que de plus faibles quantités de produits de Maillard alimentaires pourraient avoir un impact sur la prévention des maladies chroniques. / Advanced Glycation End Products (AGEs) are found in excess in plasma and tissus during diabetes, renal diseases and aging. AGEs are known to form in foods during industrial processes or home cooking. Nowadays, an excessive intake of technologically transformed foods riches in AGEs, increase the risk of the population to their possible pathophysiological effects. In this contexte, the study of bioavailability of AGEs formed in foods may have a significant impact in understanding the pathogenesis of some chronic diseases as diabetes.Two clinical studies were conducted to study the impact of dietary intake of AGEs on fluctuating levels of these same molecules found in biological fluids of healthy individuals studied. A first study that compared the content of AGEs ingested through two diets administered to 62 young adults. A second study evaluates the AGE content of a diet based on breast milk or infant formula milk given to 161 babies. Quantification of CML and fluorescent AGEs as indicators of the Maillard reaction was performed in the food administered to the subjects and their biological matrices: plasma, urine and feces. The results show that a diet containing less than 2.5 times and 1.7 times of CML and fluorescent AGEs respectively, compared with a current or standard diet, can cause significant declines in these indicators in plasma, urine and fecal matter of healthy individuals. These decreases are more pronounced at the level of urinary excretion. A stronger presence of CML in the milk of infant formula is a higher amount of CML in plasma and urine of children who ingested this food, unlike the children fed with milk breast, characterized by low levels of CML. In adults subjected to diet low in AGEs and babies fed breast milk, the levels of some metabolic parameters such as oxidative stress, antioxidants and important factors of cellular and systemic inflammation, were lower than normal levels of adults and children who ingested higher amounts of AGEs. These effects indicate that lower amounts of dietary Maillard products could have an impact on chronic disease prevention

Aux Antilles Françaises, les animaux d’élevage sont susceptibles d’être exposés à la chlordécone (CLD), Polluant Organique Persistant (POP) présent dans leur environnement. Afin de sécuriser les Denrées Alimentaires d’Origine Animale (DAOA) destinées à la consommation humaine, nos travaux ont porté sur l’étude du devenir de la CLD chez la brebis. Les objectifs de ces travaux étaient de comprendre comment s’effectue l’élimination de la molécule depuis l’organisme animal c’est-à-dire de déterminer par quelle(s) voie(s), sous quelle(s) forme (s), en combien de temps, en quelle quantité et par quels mécanismes s’élimine la CLD. Pour cette étude, deux volets ont été considérés : un volet analytique et un volet toxicocinétique. En effet, les méthodes de dosage connues des métabolites de la CLD ne permettaient pas d’obtenir la sensibilité et la fiabilité attendues pour nos travaux. Ainsi, un développement analytique de méthodes de dosage de la CLD et de ses métabolites dans les matrices d’intérêt a été mené. Ces travaux analytiques se sont appuyés sur une méthodologie d’extraction de type Quick, Easy, Cheap, Effective, Rugged and Safe (QuEChERS), une analyse par chromatographie en phase liquide couplée à la spectrométrie de masse en tandem (LC-MS/MS) et l’utilisation d’étalons internes isotopiques. Ce développement permet de disposer de méthodes de dosage sensibles, rapides et fiables de la CLD et de ses métabolites dans différentes matrices animales. A l’issue de l’étape de développement analytique, les méthodes dans le foie, les fèces et les urines ont été validées à l’aide de profils d’exactitude établis selon la norme V03-110 et le guide SANTE de référence pour les pesticides. Pour exemple, dans la matrice foie, des limites de quantification de 1,36 µg kg-1 PF et de 2,50 µg kg-1 PF respectivement de chlordécone et de chlordécol (métabolite de la CLD) ont été retrouvées. Le deuxième volet de cette thèse s’est appuyé sur deux protocoles toxicocinétiques réalisés chez la brebis. A l’aide de ces expérimentations, il a été possible de combler une partie des lacunes sur la toxicocinétique de la CLD chez la brebis. Nos travaux ont démontré que la CLD est partiellement métabolisée en chlordécol (CLDOH) par la chlordécone réductase dans le foie des brebis. Par la suite, la CLD et le CLDOH peuvent être métabolisés à l’aide d’UDP-glucuronosyl-transferases et de sulfo-transferases en métabolites conjugués de la CLD et du CLDOH (CLD-C et CLDOH-C). Le CLDOH est un métabolite intermédiaire qui n’est quasiment jamais quantifié dans l’organisme animal hormis dans le tissu gras. L’élimination de la CLD se fait majoritairement via les fèces : 1/3 de la molécule parent CLD est éliminé sous forme de CLD et 1/6 est éliminé sous forme de CLDOH. La voie urinaire est une voie mineure d’élimination de la CLD. A l’aide de ces travaux, un modèle compartimental a été proposé. Sur la base de ce modèle, des travaux de modélisation seront possibles et permettront la proposition et la mise en place de stratégies de décontamination des ovins aux Antilles Françaises / In the French West Indies (FWI), farming animals can be exposed to CLD, a persistent organic pollutant (POP) bound to soil in contaminated areas. In order to produce safe animal products, this thesis was focused on the CLD’s fate in ewes. The aims were to determine by which way(s), in which form(s), in how much time, in which quantities and by which mechanisms, CLD would be eliminated from the animal body. In this thesis, two complementary approaches were followed. First it was necessary to improve the analytical methods especially for the metabolites in order to obtain more sensitive and reliable methods than the actual ones. In the analytical approach, methods for CLD and its metabolites were developed in various animal matrices suitable for the toxicokinetic studies. The extraction method was based on the Quick, Easy, Cheap, Effective, Rugged and Safe (QuEChERS) methodology and the analysis was performed with a liquid chromatography with tandem mass spectrometry (LC-MS/MS). Isotopic Standards were also used. Thanks to this work, sensitive, quick and reliable methods were obtained in animal matrices. The set-up methods in liver, feces and urine were validated with accuracy profiles according to the French Standard NF V03-110 and European Union guidelines. Limits of quantifications of 1.36 μg kg−1 and 2.50 μg kg−1 of fresh liver were respectively found for chlordecone and chlordecol (the CLD’s metabolite). Secondly, and thanks to the analytical development, in vivo toxicokinetic studies were performed to determine the fate of CLD in ewes. The second approach of this thesis was based on two toxicokinetic protocols realized in ewes. The results revealed that CLD is partially metabolized in chlordecol (CLDOH) by the chlordecone reductase in ewe’s liver. Then, CLD and CLDOH can be conjugated by UDP-glucuronosyl-transferases and sulfo-transferases in conjugated metabolites (CLD-C and CLDOH-C). It appeared that CLDOH is only an intermediate metabolite which is almost never quantified in the organism except in fat tissue. The major route of CLD elimination is in feces: 1/3 of the molecule is eliminated in its CLD’s form and 1/6 in its CLDOH’s form. The urinary way of CLD elimination is minor. Based on the obtained results, a compartmental model was proposed. It will allow to propose and to establish ovine decontamination strategies in the FWI

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L'assurance de la sécurité sanitaire des aliments vis-à-vis des contaminants chimiques est un enjeu en constante évolution en raison des sources multiples de contamination (pesticides, mycotoxines, néoformés indésirables, et migrants des matériaux au contact entre autres). Actuellement, l'évaluation complète de la qualité sanitaire d'un aliment nécessite la multiplication de méthodes analytiques dites « ciblées » ayant un coût important. De plus, malgré la multiplication des méthodes ciblées, tout contaminant non recherché ne sera pas détecté. Il apparaît nécessaire aujourd'hui de faire évoluer ces méthodes vers des approches analytiques « non-ciblées » susceptibles, via l'analyse d'empreintes chimiques, d'évaluer la présence d'une gamme aussi large que possible des contaminants dans une matrice alimentaire. Les travaux de thèse ont porté sur l'utilisation de la spectrométrie de masse haute résolution (LC-HRMS) et de la chimiométrie pour développer une méthode capable de caractériser la qualité sanitaire des aliments. La matrice de développement est le thé, choisi pour sa complexité d’analyse, sa large consommation et les alertes sanitaires récurrentes à son sujet. Une première preuve de concept de la méthode a été mise en place sur un thé vert de référence et un panel de 32 contaminants choisis pour leur diversité de sources et structures chimiques, puis des situations plus complexes ont été investiguées : application à d’autres types de thé, analyse simultanée d’échantillons de marques et d’origines géographiques distinctes, et enfin application en aveugle à des situations de contamination complexes avec la présence de plusieurs schémas de contamination au sein du même jeu d’échantillons. L’utilisation d’outils de traitement de données libres et ouverts a permis de développer un processus de traitement des données unifié pour deux plateformes analytiques LC-HRMS de technologies et de marques différentes (ToF et Orbitrap), ce qui n’a jamais été réalisé pour l’étude de la sécurité sanitaire chimique des aliments. Par ailleurs, le développement de ce processus a été l’occasion de réaliser une étude méthodologique du comportement de certains outils pour les approches non-ciblées de détection des contaminants de l’aliment / Ensuring food safety, especially toward chemical contaminants, is an issue in constant evolution due to multiple sources of contamination (pesticides, mycotoxins, neoformed contaminants, migrants from packaging among others). Currently, several targeted analyses are needed to fully assess the chemical safety of foods, generating high cost. Moreover, despite the number of analyses performed, a contaminant not targeted is not detected. Therefore, it is necessary to develop new methods based on non-targeted approaches able to assess, through analysis of chemical fingerprints, the occurrence of as many contaminants as possible in a food matrix. The main purpose of this work lies in the use of high resolution mass spectrometry (LC-HRMS) and chemometrics in order to develop a method capable of assessing food safety. Tea has been chosen as a development product for its analytical complexity, its broad consumption and its safety issues. A first proof-of-concept of the method has been set up on a reference green tea with a pool of 32 representative food contaminants, chosen for their diversity in terms of sources and chemical structures. More complex situations were further investigated with different types of tea, several brands considered at once and, last but not least, with the application to blind detection of contaminants in complex cases. Free and open-source data analysis tools were used to build a unified data treatment process to analyze data from two LC-HRMS analytical platforms of different technologies (ToF and Orbitrap), which is new for food safety studies. The development of this process also enabled a methodological study of the behavior of several tools used in untargeted approaches for food safety.

Les endospores bactériennes sont l’une des formes les plus résistantes du vivant. Leur capacité à survivre aux traitements de décontamination et leur potentielle pathogénicité pose de réels problèmes aux industriels de l’agroalimentaire. L’usage de conservateurs ou de traitements thermiques reste aujourd’hui la seule solution pour empêcher leur développement dans les aliments. Cependant, les impacts négatifs de ces deux procédés sur les qualités nutritionnelles et la santé du consommateur poussent les industriels à se tourner vers des méthodes de décontamination alternatives.Le procédé de traitement par hautes pressions hydrostatiques (HP) est l’un des nouveaux procédés de décontamination athermique le plus rependu pour la pasteurisation des aliments. Cependant, ce procédé n’a que très peu d’effet sur les endospores et doit donc être combiné avec d’autres méthodes de décontamination. L’objectif de cette thèse a été d’évaluer le potentiel de la combinaison du traitement HP avec la biopréservation pour inactiver des spores thermorésistantes et pathogènes. Cette méthode de décontamination douce met en œuvre des bactéries lactiques protectrices ou les molécules antimicrobiennes qu’elles produisent, telles que la nisine. Des méthodes d’investigations globales telles que la microspectroscopie, la spectroscopie infrarouge et le dichroïsme circulaire, il a été démontré que les HP avaient un effet non négligeable sur l’effet antimicrobien de la nisine. En affectant les structures secondaires de cette protéine, la pression induit une diminution non négligeable de son action antimicrobienne. Cependant, présente dans le milieu de recouvrement de spores traitées en pression, la nisine peut induire une inactivation conséquente (>7 log) d’une population de spores thermophiles et pathogènes. Cette sensibilisation des spores à a nisine par les HP est due l’initiation des toutes premières phases de la germination des spores induites par la pression, non détectées par des méthodes d’analyses classiques. Ces résultats apportent ainsi de nouvelles données pour la compréhension de l’effet des HP sur les spores. Ils permettent aussi d’envisager l’utilisation conjointe des HP et de la nisine à l’échelle industrielle. / Bacterial endospores are one of the most resistant life form on earth. Their capacity to survive to decontamination processes and their potential pathogenicity represent a real problem for the food industry. Currently, the only way to prevent their development in foods is the application of thermal treatments or the use of preservatives. However, these two methods have negative impacts on the nutritional properties of foods and on the consumers’ health. High hydrostatic pressure (HP) is a non-thermal process widely used for commercial pasteurization of foods. However, this process has a very low effect on spores and has therefore to be combined with other decontamination processes to enhance its effectiveness. The objective of this work was to evaluate the potential of the use of biopreservation as an additional hurdle for the inactivation of thermoresistant and pathogenic foodborne spores by HP. Biopreservation is a gentle decontamination process involving protective culture or the antimicrobial agents they produce, like nisin. Thanks to global investigation methods such as microspectroscopy, infrared spectroscopy or circular dichroism, this study showed that HP treatment could affect the antimicrobial properties of nisin. By affecting the secondary structures of this protein, HP can induce a drastic drop in its antimicrobial activity. However when added in the recovery medium of HP-treated spores, nisin can induce their synergistic inactivation (> 7log). This HP-sensitization of spore to nisin is due to the induction of the very first steps of the germination process, usually not detected by the current methods of germination analysis. These results bring knew knowledges about the underlying mechanisms of spores germination under HP and gives new perspectives for the combined used of HP and nisin at the industrial scale.

Les Escherichia coli enterohémorragiques (EHEC) sont responsables de maladies graves comme la colitehémorragique (CH), le syndrome hémolytique et urémique (SHU) ou le purpura thrombotiquethrombocytopénique (PTT). Les infections humaines sont principalement dues à la consommationd’aliments contaminés, en particulier la viande d’origine bovine, le lait ou les légumes. Le principalréservoir naturel des EHEC est le tractus gastro-intestinal (TGI) des bovins. Les fèces de bovins sont, parconséquent, responsables de la contamination de plusieurs types d’aliments mais également de ladissémination environnementale de ces bactéries pathogènes. En relation avec cette problématique, lesdeux objectifs de ce projet étaient (i) de développer une nouvelle méthode d’immuno-capture pouraméliorer l’isolement des principaux sérogroupes de EHEC impliqués dans les infections humaines; et (ii)de développer un nouveau DFM (direct fed microbial) utilisable chez les bovins pour diminuer laprévalence des EHEC chez les animaux. Cette thèse a permis le développement d’une méthoded’immuno-capture basée sur l’utilisation d’une microplaque à 96 puits, coatée avec des anticorpsspécifiquement dirigés contre E. coli O157 ou d’autres sérogroupes. Cette méthode, appelée immunomicroplatecapture (IMC) est efficace et facile d’utilisation pour l’isolement de souches d’E. coli O157 ;O26 ; O103 et O111 dans les produits alimentaires. L’IMC pourrait être une alternative à l’utilisation desbilles immuno-magnétiques qui sont classiquement utilisées pour la détection des EHEC dans lesproduits alimentaires, mais qui représentent une technique longue et fastidieuse lors de l’analysesimultanée de nombreux échantillons. La seconde partie de cette thèse a permis de sélectionner 5souches de bactéries lactiques qui présentent une activité antagoniste vis-à-vis d’E.coli O157 et d’autressérogroupes in vitro. La résistance de ces souches aux conditions du tractus gastro-intestinal (conditionsacides, présence de sels biliaires, présence de jus de rumen) a été évaluée in vitro. Leur innocuité a étévérifiée chez des souris Balb-C par l’administration de chacune des souches incorporées à la nourriture(109 cfu/g). Enfin, la lyophilisation des souches n’a pas affecté leur activité antagoniste in vitro. Lesrésultats obtenus dans les différents tests in vitro suggèrent que les 5 souches pourraientpotentiellement être utilisées comme DFM chez les bovins pour diminuer la colonisation de leur TGI parles EHEC et par conséquent diminuer le risque de contamination des aliments et le risque dedissémination environnementale. / Enterohemorrhagic E. coli (EHEC) are responsible for important diseases such as hemorrhagic colitis,hemolytic and uremic syndrome or thrombotic thrombocytopenic purpura. Human infections occurprincipally by consumption of contaminated food particularly beef meat, milk or vegetables. The mainnaturally reservoir of EHEC is the gastro-intestinal tract of cattle. Cattle feces are therefore responsiblefor contamination of various types of food but also environment dissemination of the pathogenicbacteria. Related to this problematic, the two objectives of this project were (i) to develop a newimmuno-capture method to improve the isolation of the main serogroups of EHEC involved in humaninfections in food; and (ii) to develop a new direct fed microbial usable in cattle to decrease prevalenceof EHEC in animals. This thesis allowed the development of an immuno-capture method based on theuse of 96-well microplates coated with specific antibody directed against E. coli O157 and otherserogroups. This method, called immuno-microplate capture (IMC) was efficient and user-friendly forthe isolation of E. coli O157; O26; O103 and O111 in foods. This could be an alternative to the use ofimmuno-magnetic beads which are currently used for the detection of EHEC in foods, but are timeconsumingand labor intensive when large number of samples is analyzed simultaneously. The secondpart of this thesis allowed the selection of 5 lactic acid bacteria strains which presented highantagonistic activity against E. coli O157 and other serogroups in vitro. Resistance of these strains togastro-intestinal conditions (acidic conditions, presence of bile salts and rumen fluid) was evaluated invitro. The safety of the 5 strains was checked in Balb-C mice by administration of each strain mixed infeed at 109 cfu/g. Finally, freeze-drying did not affect the antagonistic activity of the 5 strains, suggesteda possible large scale use of these strains. According to the various results obtained in vitro, the 5 strainscould potentially be used as DFM in cattle to decrease colonization of their gastro-intestinal tract byEHEC and consequently decrease the risk of food and environment contaminations.

L'appellation ‘desserts laitiers neutres' regroupe de nombreux produits de composition similaire mais de structure et de texture différente. Trois de leurs composants et leurs interactions définissent leur structure : l'amidon, les carraghénanes et les protéines de lait. L'objectif de cette thèse était de mieux appréhender les mécanismes physico-chimiques impliqués dans la mise en place de la structure de ces produits et leur impact sur la perception sensorielle.Ce travail s'est focalisé sur les interactions entre l'amidon et les carraghénanes en présence ou non de protéines de lait. De l'amidon modifié de maïs cireux, du lait écrémé reconstitué et des kappa-carraghénanes ont été utilisés. Différentes interactions ont été mises en avant par l'utilisation d'outils rhéologiques et microscopiques. En mélange binaire le carraghénane s'adsorbe sur le granule d'amidon gonflé. Cette interaction dépend de la densité de charge, et de la masse moléculaire du carraghénane utilisé. En mélange ternaire le carraghénane interagit préférentiellement avec les micelles de caséines et ce quel que soit le moment ou le lait est ajouté (avant ou après empesage de l'amidon). Cette modification de l'ordre d'incorporation des ingrédients permet d'obtenir des produits de microstructures différentes. Dans les deux cas les granules d'amidon sont inclus dans un réseau carraghénanes / micelles de caséines mais les caractéristiques de ces deux phases (amidon et carraghénanes / micelles de caséines), responsables de la structuration des produits, sont modifiées. Afin d'en évaluer l'impact sur la perception sensorielle de crèmes, neuf produits de formules identiques mais assemblés différemment ont été fabriqués. Un tri libre, suivi d'un classement des groupes sur des termes discriminants à consonance personnelle, ont été mis en place. Des différences entre les produits ont été perçues. Ces différences ont été décrites par des termes de texture corrélés à des mesures instrumentales de texture.Ce travail a permis de mettre en avant les mécanismes physico chimiques déterminants dans la mise en place de la structure ainsi que leur potentiel impact sur les propriétés sensorielles de produits de type crèmes desserts. Ces connaissances pourraient être mises à profit dans des démarches de conception raisonnée ou de rétro ingénierie pour formuler de nouveaux produits. / Neutral dairy desserts are composed of a large diversity of products of similar composition but different structures and textures. Their structure set up is defined by the interactions between three of their quantitatively minor components: starch, milk proteins and carrageenan. The objective of this PhD project was to better understand the chemical-physics mechanisms beyond the neutral dairy desserts structure set up and their impact on the sensory perception of the product.The study focused on single, binary and ternary mixtures containing starch. It was performed with a modified waxy maize starch, reconstituted skim milk and kappa carrageenan mostly. Using rheological and microscopic tools, different interactions were highlighted. In binary mixtures, carrageenan was found to adsorb on the starch granules. A specific study on those interactions pointed out that they depended on carrageenans' charge density and molecular weights. In ternary mixtures, preferential carrageenan / casein micelles interactions in comparison to starch / carrageenan ones were pointed out even when milk proteins were added after starch pasting in a carrageenan solution. The addition of milk before or after starch pasting led to products of same formula but different microstructures. Starch granules were in both cases embedded in a carrageenan / casein micelles network still, the starch granules states or characteristics and the network formed differed. Dispersed starch and carrageenan / milk phases were defined as the key structure parameters of neutral dairy desserts. To assess their impact on sensorial perception, nine products of same formula but built differently were produced. The evaluation was done by subjects by means of a free sorting task followed by a ranking task on free discriminating terms. Sensory differences were found between the products. These differences were characterized and correlated with instrumental attributes.This work permitted to collect numerous data on chemical-physics properties, link them to the structure set up and to their potential impact on sensory properties of dairy creams. All this knowledge would be easily used to improve tailor food development and particularly to formulate new dairy cream texture through a reverse engineering approach.

Lors d’une épreuve d’analyse sensorielle, des sujets préalablement entrainés dégustent desproduits et les notent à l’aide de différents descripteurs afin d’établir des profils descriptifs.De nombreuses méthodes statistiques (ACP, ANOVA…) permettent d’analyser les donnéesobtenues, afin notamment d’obtenir des résultats sur les performances des sujets, et dereprésenter les produits sur des cartes.Durant ce travail de thèse, ces méthodes statistiques ont été revisitées par l’exploitationd’un grand nombre de jeux de données issus de la SensoBase (base de données contenantplus de 1000 jeux de données de profil sensoriel). Différentes méthodes de cartographie etd’analyse des performances des sujets ont ainsi été comparées, puis des améliorations ontété proposées. La prise en compte du scaling (tendance d’un sujet à disperser ses notes plus–ou moins- que le panel) et l’adaptation de cartes à des modèles statistiques spécifiques ontété tout particulièrement étudiées.Ce travail a abouti à la documentation de certaines pratiques de l’analyse sensorielle et àl’établissement de recommandations à destination des animateurs de panel. Les différentesméthodes proposées dans cette thèse ont été implémentées sous R (librairies CVAPack,MAMCAP, MultiMAM), et sont donc directement utilisables par tout animateur de panel.Tous ces outils sont transposables dans d’autres domaines scientifiques utilisant l’êtrehumain comme instrument de mesure (psychologie, économie..). / During a sensory evaluation, trained subjects taste and score products on differentdescriptors in order to obtain a descriptive profile of these products. The data are thenanalyzed by several statistical methods (PCA, ANOVA…) in order to monitor the subjectperformances and map the product space.This work aims to revisit these statistical methods thanks to the analysis of a large number ofdatasets of sensory profiling data from the SensoBase (a database containing more than athousand of datasets). Different statistical methods of mapping and analysis ofperformances were compared, then improved. We mainly focused on the so-called scalingeffect (tendency of the subject to spread his scores more or less than the panel) and onmaps related to specific statistical models.This works led to some findings about sensory analysis and recommendations for panelleaders. Furthermore, different statistical tools (R packages such as CVAPack, MAMCAP andMultiMAM) were offered. These tools could also be useful in other scientific fields usinghuman beings as a measurement instrument (psychology, economics, marketing,… ).

Arsenic is a naturally occurring toxic metal and its presence in food composites could be a potential risk to the health of both humans and animals. Arseniccontaminated groundwater is often used for food and animal consumption, irrigation of soils, which could potentially lead to arsenic entering the human food chain. Its side effects include multiple organ damage, cancers, heart disease, diabetes mellitus, hypertension, lung disease and peripheral vascular disease. Research investigations, epidemiologic surveys and total diet studies (market baskets) provide datasets, information and knowledge on arsenic content in foods. The determination of the concentration of arsenic in rice varieties is an active area of research. With the increasing capability to measure the concentration of arsenic in foods, there are volumes of varied and continuously generated datasets on arsenic in food groups. Visual analytics, which integrates techniques from information visualization and computational data analysis via interactive visual interfaces, presents an approach to enable data on arsenic concentrations to be visually represented. The goal of this doctoral research in Environmental Science is to address the need to provide visual analytical decision support tools on arsenic content in various foods with special emphasis on rice. The hypothesis of this doctoral thesis research is that software enabled visual representation and user interaction facilitated by visual interfaces will help discover hidden relationships between arsenic content and food categories. The specific objectives investigated were: (1) Provide insightful visual analytic views of compiled data on arsenic in food categories; (2) Categorize table ready foods by arsenic content; (3) Compare arsenic content in rice product categories and (4) Identify informative sentences on arsenic concentrations in rice. The overall research method is secondary data analyses using visual analytics techniques implemented through Tableau Software. Several datasets were utilized to conduct visual analytical representations of data on arsenic concentrations in foods. These consisted of (i) arsenic concentrations in 459 crop samples; (ii) arsenic concentrations in 328 table ready foods from multi-year total diet studies; (iii) estimates of daily inorganic arsenic intake for 49 food groups from multicountry total diet studies; (iv) arsenic content in rice product categories for 193 samples of rice and rice products; (v) 758 sentences extracted from PubMed abstracts on arsenic in rice. Several key insights were made in this doctoral research. The concentration of inorganic arsenic in instant rice was lower than those of other rice types. The concentration of Dimethylarsinic Acid (DMA) in wild rice, an aquatic grass, was notably lower than rice varieties (e.g. 0.0099 ppm versus 0.182 for a long grain white rice). The categorization of 328 table ready foods into 12 categories enhances the communication on arsenic concentrations. Outlier concentration of arsenic in rice were observed in views constructed for integrating data from four total diet studies. The 193 rice samples were grouped into two groups using a cut-off level of 3 mcg of inorganic arsenic per serving. The visual analytics views constructed allow users to specify cut-off levels desired. A total of 86 sentences from 53 PubMed abstracts were identified as informative for arsenic concentrations. The sentences enabled literature curation for arsenic concentration and additional supporting information such as location of the research. An informative sentence provided global “normal” range of 0.08 to 0.20 mg/kg for arsenic in rice. A visual analytics resource developed was a dashboard that facilitates the interaction with text and a connection to the knowledge base of the PubMed literature database. The research reported provides a foundation for additional investigations on visual analytics of data on arsenic concentrations in foods. Considering the massive and complex data associated with contaminants in foods, the development of visual analytics tools are needed to facilitate diverse human cognitive tasks. Visual analytics tools can provide integrated automated analysis; interaction with data; and data visualization critically needed to enhance decision making. Stakeholders that would benefit include consumers; food and health safety personnel; farmers; and food producers. Arsenic content of baby foods warrants attention because of the early life exposures that could have life time adverse health consequences. The action of microorganisms in the soil is associated with availability of arsenic species for uptake by plants. Genomic data on microbial communities presents wealth of data to identify mitigation strategies for arsenic uptake by plants. Arsenic metabolism pathways encoded in microbial genomes warrants further research. Visual analytics tasks could facilitate the discovery of biological processes for mitigating arsenic uptake from soil. The increasing availability of central resources on data from total diet studies and research investigations presents a need for personnel with diverse levels of skills in data management and analysis. Training workshops and courses on the foundations and applications of visual analytics can contribute to global workforce development in food safety and environmental health. Research investigations could determine learning gains accomplished through hardware and software for visual analytics. Finally, there is need to develop and evaluate informatics tools that have visual analytics capabilities in the domain of contaminants in foods. / Environmental Sciences / P. Phil. (Environmental Science)