Les fibres et les protéines sont deux types de nutriments très recherchés par les consommateurs soucieux de leur santé mais qui engendrent des problèmes de texture et d’instabilité dans les produits alimentaires dans lesquels ils sont incorporés. En système mixte, ces deux macromolécules peuvent former des complexes par interactions électrostatiques associatives sous certaines conditions bien connues mais éloignées des matrices alimentaires et de la réalité industrielle. À ce jour, il y a très peu de travaux visant l’application des complexes protéine-polysaccharide dans des produits alimentaires. Dans cette thèse, les interactions entre des protéines de lactosérum et de la purée de bleuets, plus précisément la pectine, ont été étudiées dans le but de former des complexes protéine-pectine qui améliorent les propriétés fonctionnelles d’aliments et de boissons modèles enrichis en fibres et en protéines. Tout d’abord, des purées de plusieurs cultivars de bleuets ont été caractérisées, notamment en termes de teneurs en fibres et en pectine. Deux cultivars ont été retenus pour la suite des travaux, à savoir Patriot pour sa plus large production au Québec et Polaris pour sa richesse en fibres. Il a été montré que le degré de méthylation (DM) de leur pectine peut être diminué (< 50%) par l’application d’un blanchiment à basse température (LTB) sur la purée. Un plus bas DM correspond à une plus haute densité de charges globale, ce qui peut améliorer l’affinité de la pectine avec les protéines. Puis, un isolat de protéines de lactosérum a été ajouté dans des purées non chauffées et chauffées (LTB + pasteurisation). Cette fois-ci le blanchiment n’a pas réduit le DM et le chauffage a entrainé la solubilisation de la pectine hautement méthylée (DM > 70%). Quel que soit le cultivar, des complexes protéine-pectine insolubles ont été formés au pH acide du bleuet (pH 3,5) dans la purée non chauffée et ont contribué à augmenter la viscosité des mixtures résultantes. Dans la purée chauffée, le haut DM de la pectine et la plus grande quantité de pectine soluble ont probablement diminué l’affinité de cette dernière avec les protéines et ont pu accroitre la stabilité des complexes. Les mixtures non chauffées qui contenaient des complexes ont été utilisées pour formuler des smoothies et des barres de collation riches en fibres et en protéines. La pasteurisation finale des smoothies a renforcé la complexation et réduit leur taille de particules, ce qui a participé à diminuer leur viscosité, en comparaison avec des smoothies sans protéines de lactosérum. Pour les barres, les complexes ont augmenté leur dureté initiale notamment en raison d’une solubilisation plus lente au sein de la matrice, comparativement aux barres sans complexes. En revanche, ils ont contribué à ralentir la cinétique de durcissement au cours du temps expliquée par une meilleure stabilité de l’activité de l’eau des barres et probablement par une diminution de l’agrégation des protéines. L’ensemble de ces travaux a démontré qu’une matrice composée de protéines ajoutées à de la purée de bleuets est un ingrédient fonctionnel qui peut être facilement incorporé dans des formulations pour produire des aliments et boissons riches en fibres et protéines. Ces résultats ont mis en évidence que les complexes formés entre les protéines et la pectine de la purée ont un impact important sur les propriétés texturales et rhéologiques de ces produits. Ils constituent une approche originale et un nouvel appui au développement industriel d’aliments et de boissons fonctionnels enrichis à la fois en fibres et en protéines. / Fiber and protein are two nutrients highly desired by health-conscious consumers, however they cause texture and instability problems in the food products in which they are incorporated. In mixed systems, these two macromolecules may form complexes by electrostatic associative interactions under certain well-known conditions but far from food matrices and industrial reality. To date, there has been very little work on the application of protein-polysaccharide complexes in food products. In this thesis, interactions between whey proteins and blueberry puree, more specifically pectin, were studied in order to form protein-pectin complexes improving the functional properties of foods and beverages enriched in fiber and proteins. Firstly, purees of several blueberry cultivars were characterized, in particular in terms of fiber and pectin contents. Two cultivars were selected for the further work, namely Patriot for its larger production in Quebec and Polaris for its fiber richness. It was shown that the degree of methylation (DM) of their pectin can be decreased (< 50%) by applying a low-temperature blanching (LTB) onto the puree. A lower DM corresponds to a higher overall charge density, which may improve the pectin affinity toward proteins Then, whey protein isolate was added to non-heated and heated (LTB + pasteurization) purees. This time, blanching did not reduce DM and heating resulted in the solubilization of highly methylated pectin (DM > 70%). Regardless of the cultivar, insoluble protein-pectin complexes were formed at the acidic pH of blueberry (pH 3.5) in the non-heated puree and contributed to increase the viscosity of the resulting mixtures. In the heated puree, the high DM of pectin and the higher amount of soluble pectin probably decreased the pectin affinity toward proteins and increased the stability of the complexes. The non-heated mixtures that contained complexes were used to formulate smoothies and bars rich in fiber and protein. The final pasteurization of the smoothies enhanced complexation and reduced their particle size, which helped for reducing their viscosity, compared to the smoothies without whey proteins. For bars, complexes increased their initial hardness in particular because of a slower solubilization within the matrix, compared to bars without complexes. However, they contributed to slow kinetics of hardening over time, explained by a better stability of bar water activity and probably by a decrease in protein aggregation. All of this work demonstrated that a matrix composed of proteins added to blueberry puree is a functional ingredient that may be readily incorporated into formulations to produce foods and beverages rich in fiber and protein. These results show that the complexes formed between the proteins and the pectin in a puree have a significant impact on the textural and rheological properties of these products. They provide an original approach and new support for the industrial development of functional foods and beverages enriched with both fiber and protein.

Les effets bénéfiques du bleuet nain sur la santé sont attribués à sa forte teneur en anthocyanes réputées pour leurs propriétés antioxydantes et anticancérigènes intéressantes. Les anthocyanes sont présentes dans la nature sous forme d'hétéroside dont l'aglycone ou anthocyanidine, est dérivé du cation flavynium ou 2-phénylbenzopyrilium diversement hydroxylé. Dans cette étude, l'extraction des anthocyanes de V. angustifolium et V. myrtilloïdes du Lac-Saint-Jean avec de l'éthanol a été optimisée en utilisant différentes températures, types d'acides et un ratio solvant/solide de 10 ainsi que l'étude de l'effet de ces paramètres du procédé sur la stabilité des anthocyanes. Les teneurs et les indices de dégradation des anthocyanes ont été déterminés par la méthode spectrophotométrique du pH différentiel et par HPLC-DAD après avoir purifié les échantillons sur des cartouches SPE à C-18. Les anthocyanes de ces deux bleuets sauvages ont été identifiées et caractérisées par HPLC-ESI-MS/MS couplée avec une trappe à ions et un détecteur UVvisible. Le pouvoir antioxydant des anthocyanes de ces deux espèces de bleuets sauvages a été aussi évalué par la méthode du DMPD (N, N-dimethyl-p-phenylenediamine) ainsi que leur capacité à inhiber l'oxydation in vitro de la lipoprotéine de faible densité (LDL) qui joue un role crucial dans le développement des maladies cardiovasculaires. Les rendements d'extraction et la qualité des extraits d'anthocyanes varient en fonction de la température et du type d'acide. Tous les échantillons analysés ont révélé cinq des six anthocyanidines les plus répandues et habituellement trouvées dans les fruits et légumes à savoir la delphinidine, la cyanidine, la petunidine, la peonidine et la malvidine à l'exception de la pelargonidine. Hormis les anthocyanes majeures connues, de nouvelles molécules d'anthocyanes récemment découvertes ont été également identifiées. Les anthocyanes extraites des bleuets ont montré un potentiel antioxydant élevé. La capacité de ces anthocyanes à inhiber le radical DMPD + varie de 1614.6 uM d'Équivalent Trolox (ET)/g bleuet frais pour Vaccinium angustifolium et 1454.4 uM d'Équivalent Trolox (ET)/g bleuet frais pour Vaccinium myrtilloïdes. Les données de cette étude ont démontré que le procédé d'extraction dans les conditions optimales n'a aucun effet significatif sur le pouvoir antioxydant des anthocyanes. Quant à leur capacité à inhiber l'oxydation de la lipoprotéine de faible densité, les résultats ont montré que ces pigments sont potentiellement capables de protéger les molécules organiques contre les modications oxydatives induites par les métaux lourds comme le cuivre.

Les virus d’origine alimentaire, comme le virus de l’hépatite A (VHA) et le norovirus (NoV),sont des causes importantes d’infections virales. Chaque année, celles-ci déduisent de grandes sommes monétaires aux systèmes de santé canadiens ainsi qu’aux producteurs alimentaires, sans compter les pertes alimentaires et économiques dues aux rappels d’aliments contaminés. Les stratégies de contrôle conventionnelles ne sont pas suffisamment efficaces et présentent, dans certains cas, des risques pour les travailleurs et/ou pour les consommateurs. Il est donc essentiel d’offrir de nouvelles méthodes d’inactivation naturelles et plus sécuritaires. Les produits issus de bleuet et de canneberge ont le potentiel de devenir ces nouvelles méthodes, notamment par leur concentration forte en polyphénols. De plus, ils sont naturels et sécuritaires pour les travailleurs et les consommateurs. Sans oublier qu’ils sont abondants au Québec, et, de ce fait, à moindres coûts. Le potentiel antiviral de ces produits de bleuet et de canneberge a été étudié et analysé dans ce mémoire envers des virus nus d’origine alimentaire (VHA et NVM-1) en plus de tester un modèle de virus enveloppé, soit le virus de l’herpès simplex de type 1(HSV-1). NVM-1 et VHS-1 ont été complètement inactivés à l’aide de jus de canneberge et/ou de bleuet (concentrés à 50 %) en 5 minutes de pré-incubation cellulaire ou virale respectivement. VHA a subi une réduction de 3,70 ± 0,54 log ufp/mL à la suite d’une préincubation virale de 90 minutes. / Foodborne viruses like the hepatitis A virus (HAV) and the norovirus (NoV) are known as important cause of viral infections. Each year, they cost massive amount to the Canadian health-care systems and to the producers without counting the important food loss due to recalls. The conventional methods are not sufficient and can represent in some case a threat to the worker or to the consumer, which is why it is essential to uncover new inactivation methods that are safer and natural, like berries. The blueberry and cranberry products have the potential to become these new methods considering their interesting composition. Furthermore, they are natural, do not show signs of threat to the worker nor to the consumer and above all they are abundant in Québec and at low cost. The antiviral potential of these products from blueberries and cranberries have been tested and studied in this memoir against the HAV and the MNV-1, naked foodborne viruses as well as against the herpes simplex virus type 1 (HSV-1), an enveloped model. The infectivity of MNV-1 was neutralized completely in the presence of this host cells at 37 °C in as little as 5 min of contact with cranberry or blueberry juices (50 % concentration). HSV-1 was also completely neutralized in viral pre-incubation with the same juice concentration and incubation. HAV infectious titer fell 3.70 ± 0.54 log pfu/mL after 90 minutes of contact with cranberry juice. These results suggest that cranberry and blueberry processing could be useful for reducing the transmission of foodborne viruses.

Les virus d'origine alimentaire, comme le virus de l'hépatite A (VHA) et le norovirus (NoV), sont des causes importantes d'infections virales. Chaque année, celles-ci déduisent de grandes sommes monétaires aux systèmes de santé canadiens ainsi qu'aux producteurs alimentaires, sans compter les pertes alimentaires et économiques dues aux rappels d'aliments contaminés. Les stratégies de contrôle conventionnelles ne sont pas suffisamment efficaces et présentent, dans certains cas, des risques pour les travailleurs et/ou pour les consommateurs. Il est donc essentiel d'offrir de nouvelles méthodes d'inactivation naturelles et plus sécuritaires. Les produits issus de bleuet et de canneberge ont le potentiel de devenir ces nouvelles méthodes, notamment par leur concentration forte en polyphénols. De plus, ils sont naturels et sécuritaires pour les travailleurs et les consommateurs. Sans oublier qu'ils sont abondants au Québec, et, de ce fait, à moindres coûts. Le potentiel antiviral de ces produits de bleuet et de canneberge a été étudié et analysé dans ce mémoire envers des virus nus d'origine alimentaire (VHA et NVM-1) en plus de tester un modèle de virus enveloppé, soit le virus de l'herpès simplex de type 1 (HSV-1). NVM-1 et VHS-1 ont été complètement inactivés à l'aide de jus de canneberge et/ou de bleuet (concentrés à 50 %) en 5 minutes de pré-incubation cellulaire ou virale respectivement. VHA a subi une réduction de 3,70 ± 0,54 log ufp/mL à la suite d'une pré-incubation virale de 90 minutes. / Foodborne viruses like the hepatitis A virus (HAV) and the norovirus (NoV) are known as important cause of viral infections. Each year, they cost massive amount to the Canadian health-care systems and to the producers without counting the important food loss due to recalls. The conventional methods are not sufficient and can represent in some case a threat to the worker or to the consumer, which is why it is essential to uncover new inactivation methods that are safer and natural, like berries. The blueberry and cranberry products have the potential to become these new methods considering their interesting composition. Furthermore, they are natural, do not show signs of threat to the worker nor to the consumer and above all they are abundant in Québec and at low cost. The antiviral potential of these products from blueberries and cranberries have been tested and studied in this memoir against the HAV and the MNV-1, naked foodborne viruses as well as against the herpes simplex virus type 1 (HSV-1), an enveloped model. The infectivity of MNV-1 was neutralized completely in the presence of this host cells at 37 °C in as little as 5 min of contact with cranberry or blueberry juices (50 % concentration). HSV-1 was also completely neutralized in viral pre-incubation with the same juice concentration and incubation. HAV infectious titer fell 3.70 ± 0.54 log pfu/mL after 90 minutes of contact with cranberry juice. These results suggest that cranberry and blueberry processing could be useful for reducing the transmission of foodborne viruses.

Le projet vise l’optimisation de l’évaporation industrielle sous vide des extraits liquides de petits fruits, phase du procédé de production d’extraits nutraceutiques, afin d’augmenter son efficacité énergétique, tout en conservant une grande qualité de produit. Nous avons étudié l’impact de la température d’évaporation (55, 65 et 75 (C) sur trois paramètres : la consommation énergétique, le débit d’évaporation et la qualité des extraits. La consommation a été calculée par différentes mesures sur l’état du système et du produit. Les débits ont été mesurés par des différentiels de niveaux de réservoirs puis la qualité évaluée selon la méthode Folin-Ciocalteu. Au niveau de la consommation, celle-ci passe de 0,358 à 0,373 kWh/l en passant de 55 à 75°C. Pour les débits, ceux-ci augmentent de 462 l/h à 902 l/h en passant de 55 à 75 (C. En ce qui a trait à la qualité, aucun extrait ne présente de signes de détérioration. / The objective of this project is to optimize the evaporation of small fruit liquid extracts, a crucial step in the transformation process of nutraceutical extract production in order to increase its energetic efficiency while keeping a good product quality. The impact of temperature (55, 65 and 75°C) was studied over 3 main parameters; the energetic consumption, the vaporization rate and the extract quality. Its consumption was calculated based on measurements made on the state of the system and on the product. The vaporization rates were measured with level differentials on retention tanks and the product quality evaluation was based on the Folin-Ciocalteu method. For the energetic consumption, they increase from 0.358 to 0.373 kWh/l when passing from 55 to 75 °C. For the vaporization rates, they increase from 462 l/h to 902 l/h when passing from 55 to 75 °C. As for the quality, none of the extracts presents signs of deterioration.

Titre de l'écran-titre (visionné le 8 novembre 2023) / Pour la culture de petits fruits, la régie de culture sous grands tunnels est utilisée pour l'obtention d'un microclimat favorable au rendement des plants et pour diminuer la pression des ravageurs. De plus, l'utilisation d'une barrière anti-insectes au pourtour des abris tunnels permet de réduire l'incidence des populations de ravageurs. Cette étude a été menée afin de comparer les effets de cinq recouvrements (TÉMOIN, CLAIR-D, CLAIR, GRIS et ROSE) et de l'incidence d'une barrière anti-insectes sur les cultures de framboises (Rubus idaeus L.) et de bleuets (Vaccinium corymbosum L.) en pots. Les expériences ont été menées aux Fraises de l'Île d'Orléans au cours des saisons de culture 2021 et 2022. L'impact du microclimat sur les populations d'insectes ravageurs (cicadelles, thrips, pucerons et Drosophila suzukii) a été évalué sur les cultures de framboises et de bleuets alors que l'effet sur la productivité a été mesuré sur les framboisiers seulement. L'efficacité d'une barrière anti-insectes sur les ravageurs a été étudiée que pour la culture de bleuets. Les différences de qualité spectrale et de températures mesurées sous les différents recouvrements n'ont pas été suffisantes pour qu'une différence significative de la performance agronomique des plantes soit observée, dont le rendement et la qualité des fruits. En revanche, des différences significatives d'abondance des principaux ravageurs ont été mesurées dans les bleuetiers et les framboisiers. Ainsi, un revêtement ayant les propriétés du revêtement CLAIR, soit une grande transmissivité du rayonnement photosynthétiquement actif (PAR), une faible transmission de lumière diffuse, d'UV et d'infrarouge a favorisé chez le framboisier les populations de certains ravageurs dont le puceron et la cicadelle. D'autre part, la barrière anti-insectes a permis de réduire significativement les populations de pucerons et de drosophiles à ailes tachetées et s'avère une pratique de contrôle fort prometteuse pour les producteurs. Combiner un revêtement optimisant les paramètres agronomiques et minimisant les populations de ravageurs avec une barrière anti-insectes constitue une alternative durable afin de réduire l'utilisation de biopesticides et de pesticides pour la production respective de petits fruits en régie biologique et conventionnelle.

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