Le perméat de lactosérum (PL) et le son de blé (SB) sont des coproduits de l’industrie laitière et céréalière hautement disponibles et généralement utilisés pour l’alimentation animale ou l’épandage. Dans un contexte d’économie circulaire, des bio-ingrédients durables et innovateurs peuvent être produits par la valorisation des co-produits afin de répondre à la demande de produits avec des bienfaits santé par les consommateurs. Par ailleurs, la fermentation est une alternative de recyclage biologique qui permet d’augmenter la disponibilité des composés bioactifs du SB et de produire des exopolysaccharides à partir du PL. Dans ce contexte, l’objectif de cette étude est d’obtenir un bio-ingrédient (BI) riche en polysaccharides et composés bioactifs par fermentation du mélange de PL/SB par trois souches de Lacticaseibacillus rhamnosus R0011, ATCC 9595 et RW-9595M en monoculture ou en coculture avec Saccharomyces cerevisiae. Dans un premier temps, les expériences ont visé l’évaluation de l’effet de la coculture sur la production d’exopolysaccharides (EPS) par les souches de L. rhamnosus dans du PL. La croissance des mono et cocultures en milieu liquide a été suivie par le compte microbiologique (CFU/mL), la viabilité (PMA-qPCR), la consommation du substrat (lactose) et la production des métabolites (acide lactique et EPS) pendant 48h sans contrôle de pH. L’analyse transcriptomique par RT-qPCR a été utilisée pour déterminer l’expression relative des gènes en coculture par rapport à la monoculture au cours de la fermentation. Un total de 34 gènes en lien avec l’opéron EPS, le métabolisme des sucres, le stress et l’environnement ont été ciblés. Pour l’obtention du bio-ingrédient le mélange de PL /SB a été fermenté en milieu solide par trois souches bactériennes en mono et coculture. L’évolution de la fermentation a été suivie par comptage microbiologique (CFU/g), par la consommation du lactose, le suivi de l’acidification, la détermination des protéines solubles, r la rhéologie et par microscopie électronique à balayage.Le milieu fermenté a été lyophilisé pour obtenir les BI. La composition des BI, le contenu en polysaccharides hydrosolubles (PSH) qui incluent les EPS, la capacité antioxydante et la bioaccessibilité in vitro des composés phénoliques totaux et des acides phénoliques ont été comparés avec le son de blé non fermenté (SBNF). Dans du PL, après 48 heures, les résultats ont révélé que la production d’EPS était améliorée de 39%, 49% et 42% en coculture pour R0011, ATCC 9595 et RW-9595M, respectivement. Des taux d’expression de l’opéron de EPS plus élevés ont été observés pour la souche la plus productrice d’EPS (RW-9595M) en coculture. La construction de réseaux de co-expression de gènes a révélé des corrélations communes entre l’expression de gènes liée aux opérons EPS, le métabolisme du sucre et le stress au cours de la production des EPS et la croissance des trois souches. Les propriétés des BI montrent que le mélange PL/SB c’est un produit riche en protéines, composés phénoliques, fibre alimentaire et polysaccharides solubles dont la quantité est rehaussée en présence de la levure principalement pour les souches ATCC 9595 et R0011. En général, les produits fermentés ont une teneur en composés phénoliques (TPC) liée et une activité antioxydante supérieure au SBNF. Cette différence est plus accentuée en monoculture par rapport à la coculture dans les différents BI. Le TPC total et l'activité antioxydante étaient 30% et 21% plus élevés en monoculture pour le BI obtenu avecRW-9595M par rapport à SBNF. Après la digestion in vitro, la bioaccessibilité des acides phénoliques totaux libres a été améliorée de plus de 40 % dans les BI par rapport au SBNF. Par la fermentation, on observe un enrichissemment en acide caféique libre hautement bioaccessible (superieur à 75%) dans les BI résultant de l’action des bactéries lactiques, ce qui n’a jamais été publié dans la littérature. Les BI obtenus en coculture par les souches RW-9595M et R0011 montrent un contenu significativement plus élevé en acides phénoliques liés qui diminuent lors de la digestion in vitro par rapport à la monoulture. Nos résultats donnent un aperçu de l’influence positive de l’interaction bactérie lactique-levure sur la stimulation IV de la biosynthèse des EPS et les propriétés bioactives du PL/SB fermenté, ce qui représente un progrès important dans la mise au point d’un procédé pour l’obtention d’un bio-ingrédient avec de vastes applications industrielles. / Whey permeate (PL) and wheat bran (SB) are by-products from the dairy and cereal industries that are highly available and used for animal feed or spreading. In a circular economy, sustainable and innovative bio-ingredients can be produced through the valorization of food by-products to be able to respond to the demand for health products from consumers. In addition, fermentation is an alternative to biological recycling to increase the availability of bioactive compounds from SB and to produce exopolysaccharides from PL. In this context, the objective of this study is to obtain a bio-ingredient (BI) rich in polysaccharides and bioactive compounds by fermentation of the mixture of PL / SB by three strains of Lacticaseibacillus rhamnosus R0011, ATCC 9595 and RW-9595M in monoculture or in coculture with Saccharomyces cerevisiae. Initially, the experiments aimed at evaluating the effect of coculture on the production of exopolysaccharides (EPS) by the L. rhamnosus strains in PL. The growth of mono and coculture s in liquid medium was followed by the microbiological account (CFU / mL), the viability (PMA-qPCR), consumption of the substrate consumption (lactose) and the production of metabolite productions (lactic acid and EPS) during 48 h without pH control. Transcriptomic analysis by RT-qPCR was used to determine the relative expression of genes in coculture compared to monoculture during fermentation. In total 34 genes linked to the EPS operon, sugar metabolism, stress and the environment were targeted. To obtain the bio-ingredient, the PL / SB mixture was fermented in solid medium by the bacterial strains in mono and coculture. The progress of the fermentation progress was followed by microbiological account (CFU / g), by the consumption of lactose consumption, by the monitoring of acidification, the determination of soluble protein determinations, by rheology and by scanning electron microscopy. At the end, the fermented medium was lyophilized to obtain the BI. The composition of BI composition, the content of water-soluble polysaccharides content (WSP) which include EPS, the antioxidant capacity and the in vitro bioaccessibility of total phenolic compounds and phenolic acids were compared with unfermented wheat bran (UFWB). In PL, after 48 hours, the results revealed that EPS production was improved by 39%, 49% and 42% in coculture for R0011, ATCC 9595 and RW-9595M, respectively. Higher EPS operon expression rates were observed for the more EPS-producing strain (RW-9595M) in coculture. The construction of gene co-expression networks has revealed common correlations between gene expression linked to EPS operons, sugar metabolism and stress during the production of EPS production and the growth of the three strains. The properties of BI properties show that the fermented SB/PL mixture is rich in protein, phenolic compounds, dietary fiber and soluble polysaccharides, the amount of which is enhanced in the presence of yeast mainly for ATCC 9595 and R0011. In general, fermented products have a content of bound phenolic compounds (TPC) and an antioxidant activity greater than UFWB. This difference is more accentuated in monoculture compared to coculture in for different BI. Total TPC and antioxidant activity were 30% and 21% higher in monoculture for BI obtained from RW-9595M compared to UFWB. After in vitro digestion, the bioaccessibility of total free phenolic acids was improved by more than 40% in BI compared to UFWB. Through fermentation, we observe an enrichment in highly bioaccessible free caffeic acid (superior than 75%) in BI resulting from the action of lactic acid bacteria, which was not reported before in the literature. The BI obtained in coculture with RW-9595M and R0011 have a significantly higher content of bound phenolic acids which decrease during in vitro digestion compared to monoculture. Our results provide an overview of the positive influence of the lactic acid bacteria-yeast interaction on the stimulation of EPS biosynthesis and the bioactive properties of fermented PL / SB, which represents major progress in the development of a process for obtaining a bio-ingredient with wide industrial applications.

Ce projet a démontré la faisabilité de fabrication de pain à base de farine riche en son de blé additionnée de lactulose jusqu'à 5%. La pâte enrichie de lactulose est caractérisée par une acidité titrable légèrement inférieure au témoin. Ceci est attribuable à l'incapacité des levures à fermenter le lactulose. La cuisson a montré que l'ajout de lactulose à la formule de pain à un niveau allant jusqu'à 5% n'a pas d'incidence négative sur la qualité du pain. L'évaluation visuelle et sensorielle a montré que l'ajout de 5% de lactulose à la formulation de pain de blé ne modifie pas le profil de texture du produit. La structure de la mie du pain témoin est légèrement plus poreuse que celle du pain additionné de lactulose à 5%. Le volume massique du pain est également plus faible, ce qui indique que des changements de texture se sont produits, mais restent acceptables.

L’incorporation du son de blé dans une farine de blé dans le but d’augmenter sa valeur nutritionnelle cause des problèmes dans l’industrie boulangère, car cette incorporation change les propriétés rhéologique et colorimétrique de la pâte. Le blanchiment au peroxyde d’hydrogène peut améliorer la couleur du son de blé, par conséquent pourrait contribuer à augmenter le potentiel d’utilisation du son de blé dans l’industrie de produits à base de farine de blé. L’objectif principal de cette maîtrise était de développer une formule de blanchiment du son de blé en utilisant du peroxyde d’hydrogène comme agent décolorant et d’optimiser les conditions de décoloration. Pour cela, la méthode des surfaces de réponse a été utilisée pour déterminer la concentration de peroxyde d’hydrogène H2O2, la concentration du son de blé (SB) et la durée de la réaction optimales qui donneront le meilleur profil chromatique au produit en particulier les indices de clarté et de chromacité jaune – bleu : L*et b* du système HunterLab. Nous avons développé dans cette étude une formule de blanchiment qui a permis d’éliminer la couleur brune du son de blé. Nous avons optimisé cette formule afin d’avoir un son de blé avec une couleur proche celle d’une farine commerciale pour y faciliter son incorporation. L’optimisation a été faite par la méthode des surfaces de réponse, et une relation d’approximation entre les paramètres de la réaction et les réponses souhaitées a été proposée : L* = 78, a* = -2,6 et b* = 18,8. Ces résultats ont été trouvés avec la combinaison des paramètres suivants : une concentration de peroxyde d’hydrogène de 20%, une concentration de son de blé de 10% et une durée d’agitation de 40 minutes. Cette formule a été utilisée pour étudier l’effet du pH conduisant à une accentuation de la teinte jaune du son de blé à un pH égal à 11. Par ailleurs, le blanchiment du son de blé a diminué sa rétention d’eau. Cette diminution correspond à de 1 gramme d’eau par gramme d’échantillon par rapport au son de blé non blanchi. En revanche, le blanchiment a augmenté considérablement l’extractabilité en milieu aqueux : le pourcentage d’extractabilité est passé de 20% pour le son non blanchi à 90% pour le son blanchi. En outre, pour les mélanges à base de son de blé et de farine, les résultats trouvés ont montré l'existence d'une seule couleur dans le cas du mélange de la farine à 20% et le son de blé à 5 et 10%. Dans le cas d'utilisation du son de blé non blanchi (5, 10 et 15%), les résultats ont montré l'existence de deux couleurs sur les surfaces de mélanges. / The incorporation of the wheat bran in wheat flour with the aim of increasing its nutritional value causes problems in manufacturing bakery products, because this incorporation changes the rheological and colorimetric properties of the dough. The bleaching with hydrogen peroxide can improve the color of the wheat bran, consequently could contribute to increase the potential of use of the wheat bran in the industry of products with wheat flour. The aim of this study was to develop a formula of bleaching wheat bran by using some hydrogen peroxide as bleaching agent and to optimize the conditions of discoloration. For that purpose, the response surface method was used to determine the concentration of hydrogen peroxide (H2O2), the concentration of the wheat bran ( SB) and the duration of the reaction which will give the best chromatic profile to the product in particular the indications L*, a* and b* of the system HunterLab. We developed in this study a formula of bleaching which allowed eliminating the brown color of the wheat bran. This formula has been optimized to reach the typical color of the commercial wheat bran flour. The optimization was made by the response surface methodology, and a relation of approximation between the parameters of the reaction and the desired answers has been proposed: L* = 78, a* = -2.6 and b* = 18.8. These results were found with the combination of the following parameters: a concentration of hydrogen peroxide at 20%, a concentration of wheat bran at 10% and stirring time at 20 minutes. This formula has been used to study the effect of the pH leading to an enhanced yellow tint of the wheat bran at pH = 11. The bleaching of the wheat bran decreased its water retention. We were able to notice a decrease of 1g of water by gram of sample compared with the unbleached wheat bran. We also showed that the bleaching increased considerably the extractability, the percentage passed of 20 % as the unbleached bran in 90 % for the bleached bran. Besides, for mixtures with wheat bran flour, the found results showed the existence of a single color in the case of the mixture of the flour in 20 % and the bleached wheat bran in 5 and 10 %. In the case of use of the unbleached wheat bran (5, 10 and 15 %), the results showed the existence of two colors on the surfaces of mixtures.