Lors de travaux antérieurs, un bio-ingrédient permettant la bioconservation du saumon fumé à froid et ayant une forte activité anti-Listeria fut développé et caractérisé. Il consiste en un milieu de culture fermenté par C. divergens M35 et contenant la bactériocine produite par la souche, soit la divergicine M35. Par contre, les conditions de production actuelles ne permettent pas une utilisation efficace et rentable de ce bio-ingrédient. L'objectif de ce travail est de répondre à ces problématiques. Dans un premier temps, un milieu de culture de grade alimentaire favorisant une forte et rapide croissance de C. divergens M35 et stimulant la production de la divergicine a été développé. Un criblage de différentes sources d'azote, de carbone et de sels a permis de déterminer que la mélasse de canne et le sucre de table (saccharose) sont les sources de carbone de choix, la source d'azote préférentielle reste l'extrait de levure et que l'acétate de sodium stimule la production en bactériocines. Ce milieu fut testé en fermenteur de 30L afin d'évaluer l'effet de la mise à l'échelle. Le milieu créé permet d'atteindre une biomasse de 9,04 log(UFC/mL) et une activité de 1,3X10⁵ AU/mL en 7h. Il s'agit d'une amélioration significative quant à la performance, mais aussi au coût du milieu de culture (0,89$/L) en comparaison à la référence, le milieu MRS (7$/L). Dans un deuxième temps, il a été démontré que le séchage par atomisation est bien plus efficace que la lyophilisation afin de produire un bio-ingrédient biologiquement stable. Le séchage par atomisation permet d'obtenir un bio-ingrédient sec possédant une viabilité de 9,85 log(UFC/g) et une activité anti-Listeria de 1,6X10⁶ AU/g. Ce procédé permet d'avoir une production rentable du bio-ingrédient M35.

Les inconvénients associés à l’application des traitements thermiques élevés lors de la conservation des aliments sont nombreux, allant des coûts énergétiques élevés jusqu’à la détérioration de la valeur nutritive et organoleptique des aliments transformés. La tendance des consommateurs se dirige de plus en plus vers la consommation des aliments peu transformés, salubres et de haute valeur nutritive et sensorielle. Ainsi, afin de répondre à leurs besoins et pour minimiser les effets néfastes dus aux traitements thermiques élevés, le recours à de nouvelles techniques de conservation des aliments est devenu nécessaire. Ainsi, l’objectif principal de ce projet de doctorat était de trouver une nouvelle alternative aux traitements thermiques élevés afin de produire des aliments peu transformés ayant deux caractéristiques : une haute valeur nutritionnelle et organoleptique tout en étant salubre. Pour atteindre cet objectif, la technologie de l’électro-activation en solution, en combinaison avec des traitements thermiques modérés et de la nisine, a été mise à l’étude dans ce projet. Pour cela, huit solutions aqueuses (acétate et citrate de potassium avec et sans KCl) ont été électro-activées dans un réacteur d’électro-activation modulé avec des membranes échangeuses d’anions et de cations. Une fois électro-activées, ces solutions ont été combinées avec des températures modérées, entre 25 et 95 C, et d’une bactériocine de source naturelle, la nisine. Ainsi, l’activité synergique de différentes combinaisons impliquant ces trois facteurs a été testée dans des conditions modèles, ainsi qu’avec une matrice alimentaire végétale, sur l’inactivation des spores de Clostridium sporogenes PA 3679 utilisé comme un substitut non pathogène de Clostridium botulinum. Dans un premier temps, des solutions aqueuses d’acétate de potassium et de citrate de potassium, avec ou sans ajout de chlorure de potassium dans les deux cas, ont été électro-activées sous différentes intensités de courant électrique (100, 200, 300 et 400 mA) pendant une heure. Pour chaque type de solution, seules celles qui avaient le plus bas pH et le plus haut potentiel d’oxydoréduction (POR) ont été retenues pour la suite du projet. Par la suite, les solutions électro-activées retenues ont été testées, seules et combinées avec différents traitements thermiques modérés, pour leur effet d’inactivation des spores de C. sporogenes PA 3679 dans des conditions modèles. L’effet sporicide détecté a été validé par observation sous microscope électronique à transmission. Également, l’efficacité des traitements avec des solutions électro-activées, combinées avec la nisine à différentes concentrations, a été testée contre les spores de C. sporogenes PA 3679 dans une purée des haricots verts. Il a été démontré que ces solutions électro-activées induisaient une réduction significative des populations de spores de C. sporogenes PA 3679, mais le pouvoir tampon du milieu, induit par les matières organiques des haricots verts, a provoqué une baisse significative du degré d’inactivation des spores de C. sporogenes PA 3679 par rapport à celui détecté dans des conditions modèles. La combinaison de la nisine avec les solutions électro-activées et les traitements thermiques modérés était capable de récupérer une partie de l’activité sporicide initiale (obtenues dans des conditions modèles). L’activité sporicide finale obtenue a été validée par observation sous microscope électronique à transmission. Finalement, testée dans un milieu contenant des tiges intactes (entières) des haricots verts, une augmentation significative de l’activité sporicide a été détectée en combinant les solutions électro-activées d’acétate de potassium et de citrate de potassium avec la nisine et un traitement thermique modéré représentant le barème thermique utilisé pour le blanchiment des légumes (95 C). Ainsi, le pouvoir protecteur de la purée des haricots pour les spores de C. sporogenes PA 3679 a été mis en évidence. En conclusion, deux combinaisons permettant un traitement efficace contre les spores de C. sporogenes PA 3679 ont été suggérées. La première est une combinaison d’une solution d'acétate de potassium électro-activée à 400 mA pendant 60 minutes combinée avec de la nisine à une concentration de 1000 UI/mL et un traitement thermique modéré de 95 °C pendant 15 minutes. La seconde consiste à combiner une solution de citrate de potassium électro-activée à 400 mA pendant 60 minutes avec la nisine à une concentration de 1000 UI/ml et un traitement thermique de 115 °C pendant 15 minutes. / The severe heat treatments used for the preservation of foods, especially the canned, is associated with different disadvantages ranging from high energy costs of the process to the deterioration of the nutritional and organoleptic value of the processed foods. Currently, consumers are increasingly turning their attention to the consumption of safe, low-processed foods with high nutritional value and organoleptic value. Thus, in order to meet their needs (requirements) and to minimize the negative effects of the processing technologies, due to the high heat treatments, the search of new food preservation techniques is necessary. Thus, the main aim of this work was to find an alternative method of food preservation in order to produce low-processed foods with respect to two main characteristics: high nutritional value and microbial safety. To reach this objective, four aqueous solutions; namely potassium acetate and potassium citrate with or without KCl added, were electro-activated in an electro-activation reactor composed of three section separated by anion and cation exchange membranes. Once electro-activated, these solutions were combined with moderate heat treatments and nisin at different concentrations. The synergistic activity of all these factors (hurdles) was tested under model conditions and in a food matrix on the inactivation of Clostridium sporogenes PA 3679 spores, used as a non-pathogenic surrogate of Clostridium botulinum. First, the selected aqueous solutions were electro-activated at different current intensities (100, 200, 300 and 400 mA) during one hour. For each type of solution, only solutions with the lowest pH and highest oxido-reduction potential (ORP) were selected to be used in the present study. After that, the selected electro-activated solutions were tested, alone and in combination with moderate heat treatments, for their inactivation effect towards C. sporogenes PA 3679 spores under model conditions (direct contact between the electro-activated solutions and the spores). The obtained results showed high effectiveness of these solutions and the detected sporicidal effect was validated by observation under transmission electron microscope. Finally, the efficacy of the combined treatments was tested against C. sporogenes PA 3679 spores in a green bean puree. The obtained results showed some buffering capacity induced by the organic matter of the puree which was able to significantly decrease the degree of inactivation of C. sporogenes PA 3679 spores compared to the effect we detected in the model conditions. The combination of nisin with the electro-activated solutions and moderate heat treatments was able to recover the initial sporicidal activity which was obtained under the model conditions. The final sporicidal activity detected was validated under transmission electron microscopy. Moreover, this study showed that when tested in intact stems of green beans, the sporicidal activity was very high. These results permitted to validate the protective effect induced by the bean puree to the C. sporogenes PA 3679 spores. In conclusion, two combinations that can be successfully used as effective hurdle were selected. The first one is a combination of an electro-activated potassium acetate solution under 400 mA during 60 min, nisin at a concentration of 1000 IU/mL and a moderate heat treatment of 95 °C applied during 15 minutes. The second hurdle consists of combining an electro-activated solution of potassium citrate under 400 mA during 60 min with 1000 IU/ ml of nisin and a heat treatment of 115 °C applied during 15 minutes. Thus, according to the obtained results, it can be suggested that under appropriate canning conditions, the process can be limited to the blanching step which be conducted at 95 °C.

Le lait est un aliment complexe sujet à de nombreuses' réactions d'oxydoréduction, dont l'oxydation de la matière grasse, la dénaturation des protéines et la dégradation des vitamines. Une technique électrochimique a été récemment-proposée pour. contrôler et/ou prévenir les phénomènes d'oxydation dans le lait. Cette procédure vise la réduction, par électrolyse avec membrane, d'espèces électrochimiquement actives présentes dans le lait, ce qui entraîne un abaissement de son potentiel d'oxydoréduction (POR). Le but de cette étude était d'évaluer l'impact du traitement d'électroréduction sur la stabilité des lipides du lait, au cours de leur entreposage à l'obscurité ou sous une lumière fluorescente. Dans cette recherche, une chute significative du POR et une baisse en oxygène dissous (OD) ont été observées pendant le traitement. Pendant l'entreposage des échantillons de lait, l'OD diminue alors que le POR a remonté graduellement, ce qui démontre une instabilité ou une réversibilité des équilibres réactionnels mis en place lors de l'électroréduction. Pendant l'entreposage à l'obscurité aucun changement significatif n'a été observé dans la composition en acides gras, ce qui montre que la baisse en OD n'est pas causée par une oxydation des acides gras. L'entreposage sous une lumière fluorescente entraîne une dégradation des acides gras, alors que l' électroréduction ralentit leur dégradation oxydative comparativement au lait non traité Il est envisageable qu'un traitement électrochimique de réduction du lait permettrait d'augmenter son temps de conservation ainsi que son aptitude à la transformation, en limitant l'oxydation des acides gras.