Placed 2nd in the Graduate Agriculture and Life Sciences division of the Student Showcase / Arizona’s riparian ecosystems have been susceptible to degradation because state water laws do not consider environmental water needs. This lack of legal authority has led to water being diverted away from desert waterways through surface water and groundwater withdrawals (Megdal et al. 2011). To help bring the environment to the table as a water using sector, the University of Arizona Water Resources Research Center (WRRC) has developed the Conserve to Enhance (C2E) program. C2E is an innovative water conservation mechanism that addresses ecological water needs by raising funds through individual donations for river and riparian enhancement projects. The C2E Program invites community members to implement water conservation methods, track their monthly water savings through a Water Conservation Calculator, and then donate those savings to a C2E fund. Tucson is home to the first C2E Pilot Program, which began January 2011 with 60 participants. The goal is to determine if a program like C2E would be successful at a larger, city-wide scale and if such a program is applicable for other water-scarce communities in the Southwest.

Dans le présent travail, l’efficacité d’une solution d’acétate de potassium électro-activée combinée à un traitement thermique modéré sur la conservation des haricots en conserve a été démontrée. L’électro-activation d’une solution d’acétate de potassium 0,0625M pendant 60 min à une intensité de 200 mA a permis d’obtenir un pH de 3,8 et un potentiel redox de +989 mV. Combinée à un traitement thermique de 95°C pendant 10 min, cette solution électro-activée, utilisée à titre de saumure des haricots verts en conserve, a détruit complètement les spores et les bactéries de Clostridium sporogenes. L’efficacité de l’effet barrière est donc prouvée. Comparativement au traitement standard, la texture des haricots est largement améliorée; il est jusqu’à six fois plus ferme et croustillant. L’absence de sodium et de chlore dans la solution électro-activée fait d’elle un produit de l’avenir. Ce nouveau procédé permet une importante économie de temps et d’argent.

La salubrité et la qualité des aliments en conserve dépendent toujours des paramètres appliqués lors de la stérilisation (le temps, les températures). L'application de températures élevées peut détériorer la qualité des produits et augmenter les coûts énergétiques associés au procédé de stérilisation. De plus, l’attente des consommateurs se dirige, de nos jours, vers des produits sains et frais, ce qui encourage les chercheurs à découvrir de nouvelles approches et techniques pour améliorer la conservation des aliments. Les technologies émergentes combinées à d'autres approches classiques ont démontré des résultats probants (effet barrière ou «hurdle effect ») quant à la préservation de produits non acidifiés. Récemment, des études sur l'électro-activation (EA) ont mis en évidence son fort potentiel antibactérien applicable pour une large gamme de produits alimentaires. En outre, cette technologie a été reconnue comme étant sécuritaire et peu coûteuse. Le but de ce projet était d'étudier l'EA comme une barrière efficace afin de préserver les qualités nutritionnelles des aliments tout en réduisant les barèmes de stérilisation et les coûts de production dans un respect total de la salubrité du produit. Le premier objectif était d'étudier les propriétés des solutions électro-activées (SEA) ainsi que la dynamique de leurs modifications en fonction de plusieurs paramètres comme la densité de courant appliqué au système, le temps d'excitation, le type de sels utilisés, la concentration en sel et les configurations du réacteur d’électro-activation. De plus, les paramètres optimaux comme le pH, le potentiel redox et la résistance électrique du système, qui est un indice d’efficacité énergétique, ont été déterminés pour la production des SEA à l'aide de la méthode de surface de réponse. Par la suite, les SEA optimisés ont été étudiés sur la corrosivité dans des boîtes de conserve en métal et les résultats obtenus ont montré que la SEA n'a aucun effet significatif sur l'oxydation des contenants de maïs en conserve. Le deuxième objectif a permis de mettre en évidence l'activité sporicide des SEA. En effet, l’étude a montré que les SEA ont une forte capacité d'inhibition de la croissance des spores de Clostridium sporogenes et de Geobacillus stearothermophilus. La combinaison de traitements modérés (T ≤ 100 °C) avec différentes SEA dans la purée de légumes a entraîné une destruction importante ou totale des spores de C. sporogenes. Une diminution considérable de la résistance à la chaleur de G. stearothermophilus a été également observée. Un effet synergique d’une grande efficacité a été obtenu lorsque la SEA a été utilisée en combinaison avec un traitement thermique lors de la stérilisation. Sur le plan pratique, cela résulte en une modification significative des barèmes de stérilisation en utilisant des températures modérées. Le troisième objectif consistait à étudier l'effet combiné des SEA et de la stérilisation à des températures modérées sur la qualité des conserves. Des petits pois et du maïs en grain ont été utilisés comme légumes modèles. L'analyse organoleptique a montré qu'un temps de stérilisation écourté conserve mieux les attributs sensoriels du produit. En plus, les températures de stérilisation utilisées avec les SEA étaient adéquates pour la préservation de la vitamine C qui est utilisée comme indicateur de préservation de la qualité. Aussi, la différence entre la technologie de stérilisation utilisant l’effet combiné de barrières composées de SEA et d’un traitement thermique modéré, comparativement à la technologie de stérilisation classique, laisse entrevoir la possibilité de réaliser d'importantes économies énergétiques. De plus, il sera possible de préserver la qualité nutritionnelle du produit et tout cela sans compromettre sa salubrité. Finalement, ce projet a apporté une contribution significative aux connaissances applicables à l’amélioration de la technologie classique de mise en conserve des légumes via une meilleure compréhension du comportement des spores thermophiles sous l'action des SEA combinées à des températures nettement inférieures à celles utilisées dans le procédé conventionnel de stérilisation des légumes en conserve. / The safety and quality of low-acid canned food always depends on the parameters of sterilization. However, high temperatures may lead to a deterioration of product quality and to an increase of energy costs. In addition, today’s the increase of consumer demand for more «fresh-like» foods is challenging researchers to discover innovative approaches and techniques to improve methods of food preservation. Emerging technologies in combination with classical approaches exhibited high effectiveness (hurdle effect) in preservation of low-acid products. Recently, electro-activation (EA) convincing results by demonstrating high antibacterial potential on food products at large scale; furthermore, it has been recognized as a safe and an inexpensive hurdle. Taking sense from the hurdle approach, the aim of this project was to study EA as an effective and potent hurdle, so that it could result in a decrease in sterilization temperatures, thereby decreasing energy costs, increasing food quality and ensuring sterility. The first objective was to study the properties of EA solutions as well as the dynamics of their changes using variety of parameters (current density, excitation time, type and concentration of salts, configurations). In addition, by using the response surface methodology the optimum parameters (pH, redox potential, resistance) for the production of EA solutions (EAS) were found. Thereafter, the optimized EAS were studied for corrosiveness in canned containers showing no significant oxidizing effect on container filled with canned corn which was within the acceptable limits according to the stipulated regulations. The next objective focused on its sporicidal activity. The study showed that EAS has strong inhibiting capacity on the growth of Clostridium sporogenes and Geobacillus stearothermophilus spores. The combination of mild treatments (≤100°C) and EAS in vegetable puree resulted in significant or total destruction of putrefactive spores of C. sporogenes. A considerable decrease in heat-resistance of G. stearothermophilus was also observed. A synergistic effect was observed when EAS was used in combination with heat treatment during sterilisation, which allows changing the temperatures of sterilization. Thus, the last objective investigated the combined effect of EAS and sterilization at mild temperatures on the quality of canned peas and corn. The sensorial analysis showed that a shorter sterilization time increase the preservation of sensorial attributes. Indeed, the lowest temperatures appeared to be more favourable for vitamin C preservation. Nevertheless the difference between classical sterilization and hurdle technologies using EAS displayed significant energy savings and quality preservation. Overall, this project proposed a new approach to improve food canning technology; furthermore, it allowed a better understanding of the thermal behaviour of thermophilic spores under action of EAS as well as expands the scientific knowledge of EA technology.

Si les flores contaminantes représentent la plupart du temps, dans les conserves, un risque industriel aujourd'hui maitrisé, la flore d'altération, de par sa résistance importante à la température, continue à constituer une cause de pertes économiques majeures. Pourtant cette dernière restait cependant peu caractérisée. En s'appuyant sur les travaux réalisés ces dernières années au sein de l'unité de microbiologie EMaiRIT'S du CTCPA (unité d'Expertise dans la Maitrise du Risque Industriel en Thermorésistants Sporulés du Centre Technique de la Conservation des Produits Agricoles), les principaux objectifs de cette thèse ont été (i) d'identifier et caractériser, en vue de sa maitrise ultérieure, la flore d'altération sporulante (ii) d'identifier l'origine de ces flores dans les conserveries et enfin (iii) de déterminer des moyens de maitrise.Pour cela, un état des lieux des bactéries sporulées d'altération des conserves a été effectué avec la collaboration de 122 conserveries sur plus de 10 ans en France. Cette caractérisation des espèces altérantes a permis l'élaboration d'un outil de biologie moléculaire (SporeTraQTM) afin d'identifier rapidement ces germes ou de pouvoir les détecter au sein d'une population complexe. En parallèle, l'amélioration de la connaissance de la thermorésistance de ces espèces, principale caractéristique de la flore sporulante, a été menée. A ce paramètre, il a été associé une relation avec la chimio résistance des spores. Identifiée, nous avons cherché à localiser cette flore d'altération au sein des usines à l'aide de plusieurs campagnes de prélèvements sur différents légumes. Au final, la flore spécifique du procédé de fabrication des conserves a été identifiée, caractérisée et localisée en vue d'améliorer la maitrise du risque microbien soit par une maitrise des contaminations et/ou un nettoyage plus performant (localisation au niveau d'étapes unitaires, efficacité de molécules sporicides) soir par un barème optimisé (en relation avec la thermorésistance). De plus, ce travail a été conduit au sein d'une approche bénéfice/risque représentant le futur de l'évolution des procédés agro-alimentaires associant amélioration de la qualité nutritionnelle et maintien de la maitrise sanitaire. Cette thèse s'appuie sur 5 publications de rang A. / Microbial contaminants of safety concern represent most of time, in canned food, an industrial risk which is well mastered. However, the spoilage flora, due to its high heat resistance, is responsible for major economic losses. Nevertheless, these bacteria remained poorly characterized. Based on the works realized during last 10 years within the EMaiRIT'S unit of microbiology of the CTCPA (expertise unit of the French Technical Center of the Preservation of Food, focused on Management of Industrial Risk liked to Heat Resistant Spores), the main objective of this thesis were: i) to identify and to characterize, with the aim of its later control, the spoilage spore forming bacteria florae ii) to identify the origin of these florae in canning factories and finally iii) to determine ways of control.For that purpose, a current inventory of spore forming bacteria in spoiled canned food was made with the cooperation of 122 canning factories over more than 10 years in France. This characterization of the spoilage species allowed the elaboration of a molecular biology tool (SporeTraQTM) for quick identification of these germs or their detection within a complex population. In parallel, the improvement of the knowledge about the heat resistance of these species, main characteristic of the spores, was led. In addition, the chemical resistance of spores was investigated. When identified, we tried to localize these spores on canning factories lines, with several sampling plans, on various vegetables. At the end, the specific spore forming bacteria related to the industrial canning process was identified, characterized and localized, allowing to improve the microbial risk control either by a more efficient cleaning, and through optimized process schedules. Furthermore, this work was driven within a benefic / risk approach representing the future of the food-processing evolution with improvement of the nutritional quality and the preservation of the sanitary control.This thesis leans on 5 publications of rank A.

Archaeological sites in the boreal forest are facing threats due to urban development, resource exploitation, vandalism, and infrastructure development, among others. In the context of archaeological site preservation as a public issue, I examine the perspectives of various publics towards the preservation and stewardship of archaeological sites in the boreal forest. Through a series of interviews, I examine the opinions of three publics involved in the archaeological process in Ontario: developers, First Nations, and archaeologists. I outline the participants??? opinions on the meaning and goals of preservation, the preservation of non-physical aspects of sites, such as oral history and site spirituality, preservation methods, site ownership and access, land use and development, involvement in the archaeological process, and funding. I also identify common themes which presented themselves throughout the interview process, such as the importance of education; the necessity for communication, collaboration, and cooperation; the problem of artifact curation; the perceived lack of genuine government involvement; and the publication of cultural resource management (CRM) archaeology???s ???grey literature???. Finally, I present suggestions on the preservation of archaeological sites which take into account the participants??? perspectives uncovered during the interview process. I conclude that preserving archaeological sites can be done using three techniques: education; communication, collaboration, and compromise; and using one of three general methods to preserve sites and artifacts. Education can be used to create public issues, teach people about the importance of archaeology and archaeological sites, and teach the involved publics about the goals and methods of CRM archaeology in Ontario. Encouraging communication, collaboration, and compromise between the interested publics includes the perspectives of formerly neglected parties, builds relationships between publics, and creates newly vested interests in site preservation. Three methods to preserve archaeological sites include site stabilization and monitoring, allowing sites to decay naturally, and excavating sites and curating the artifacts and oral histories for the long-term.

Dans cette thèse, nous avons développé une approche microscopique de la description des effets de la brisure de symétrie d'isospin dans les noyaux de la couche sd. Le travail est effectué dans le cadre du modèle en couches.Nous avons ajouté à un Hamiltonien nucléaire traditionnel, qui conserve l'isospin, l'interaction de Coulomb et le potentiel de type Yukawa d'échange de mésons pour modéliser les forces nucléaires dépendantes de la charge. La base de données sur les coefficients expérimentaux de l'équation des multiplets de masse isobariques (IMME) a été mise au point dans le cadre de cette thèse et a été utilisée pour ajuster les paramètres de l'hamiltonien. L'hamiltonien ainsi construit fournit une description théorique très précise du mélange d'isospin dans les états nucléaires. Nous montrons la pertinence de cette approche dans deux applications importantes : (i) le calcul des amplitudes d'émission de proton interdites par isospin, essentiels dans le cadre d'astrophysique nucléaire et (ii) le calcul de corrections (dues au mélange d'isospin) aux transitions bêta superpermises du type Fermi, cruciales pour les tests des symétries fondamentales du Modèle Standard de l'interaction électrofaible.

Dans cette thèse, nous avons développé une approche microscopique de la description des effets de la brisure de symétrie d’isospin dans les noyaux de la couche sd. Le travail est effectué dans le cadre du modèle en couches.Nous avons ajouté à un Hamiltonien nucléaire traditionnel, qui conserve l’isospin, l’interaction de Coulomb et le potentiel de type Yukawa d'échange de mésons pour modéliser les forces nucléaires dépendantes de la charge. La base de données sur les coefficients expérimentaux de l'équation des multiplets de masse isobariques (IMME) a été mise au point dans le cadre de cette thèse et a été utilisée pour ajuster les paramètres de l’hamiltonien. L'hamiltonien ainsi construit fournit une description théorique très précise du mélange d’isospin dans les états nucléaires. Nous montrons la pertinence de cette approche dans deux applications importantes : (i) le calcul des amplitudes d'émission de proton interdites par isospin, essentiels dans le cadre d’astrophysique nucléaire et (ii) le calcul de corrections (dues au mélange d'isospin) aux transitions bêta superpermises du type Fermi, cruciales pour les tests des symétries fondamentales du Modèle Standard de l’interaction électrofaible. / In the thesis, we develop a microscopic approach to describe theisospin-symmetry breaking effects in sd-shell nuclei.The work is performed within the nuclear shell model.A realistic isospin-conserving Hamiltonian is supplementedby a charge-dependent part consisting of the Coulomb interaction andYukawa-type meson exchange potentials to model charge-dependent forces ofnuclear origin. The extended database of the experimental isobaric mass multiplet equation coefficients is compiled during the thesis work and is used in a fit of the Hamiltonian parameters.The constructed Hamiltonian provides an accurate theoretical description ofthe isospin mixing nuclear states. A specific behaviour of the IMME coefficients have been revealed.We present two important applications (i) calculations of isospin-forbiddenproton emission amplitudes, which is often of interest for nuclearastrophysics, and (ii) calculation on corrections to nuclear Fermi beta decay, which is crucial for the tests of fundamental symmetries of the weak interaction.