Both intracellular and extracellular levansucrase (LS) were recovered from Bacillus amyloliquefaciens biomass. Sucrose was identified as an important inducer for the expression of LSs. Polyethylene glycol (PEG 200) selectively fractionated intracellular (vs. extracellular) LS activity. Partially purified intra- and extracellular LSs were studied in terms of their optimum reaction temperature, pH, kinetics as well as their catalytic properties. B. amyloliquefaciens LSs exhibited high levan-forming activity over a wide range of sucrose concentrations. The optimum temperatures for the intra- (25-30 °C) and extracellular (40 °C) LS transfructosylation activities were lower than those for their hydrolytic activities (45-50°C). Intracellular LS's catalytic efficiency in transfructosylation exceeded that of extracellular LS. Intracellular LS was purified to homogeneity by size-exclusion chromatography and its catalytic properties was determined. The purified LS's transfructosylic activity (kcatapp of 1136.5 s−1) exceeded its hydrolytic activity. The kinetics of LS's transfructosylation activity were best fitted to the Hill model. In LS donor specificity studies, a shift of the transfructosylation reaction further towards the polymerization was observed when raffinose was used as fructosyl donor as compared to sucrose. In fructooligosaccharide (FOS) synthesis, disaccharides were more favourable fructosyl acceptors than monosaccharides. However, a lower accumulation of levan was detected in the maltose/sucrose reaction, and a greater amount of erlose was the dominant transfructosylation product in the reaction. This study is the first to highlight the catalytic efficiency of B amyloliquefaciens LS to synthesize a variety of hetero-FOSs from various saccharides, with lactose and maltose being the best fructosyl acceptors. Purified intracellular LS was subsequently combined with fructanases from Aspergillus niger to achieve the one-step synthesis of controlled-size novel FOSs and oligolevans from sucrose. Endo-inulinase from A. niger was able to hydrolyze both low and high MW levan and thus gave rise to different MW FOSs, whilst fructanase® (endo- and exo-inulinases) hydrolyzed levans almost completely to fructose. Therefore, endo-inulinase was chosen for use in the combined bi-enzymatic reactions. In this novel biocatalytic system, LS mainly catalyzed the synthesis of oligolevan and levan, whilst endo-inulinase regulated the product molecular size and acceptor availability. The novel bi-enzymatic system showed higher yield and productivity (67% w/w; 96 g/L/h) of transfructosylation products, FOSs and oligolevans, than the LS enzymatic system (3.0% w/w; 0.8 g/L.h) alone. The contribution of endo-inulinase's hydrolytic activity to the formation of short chain FOS (scFOS) and oligolevans was greater than that of LS through its acceptor reaction; however, the production of intermediate levans with appropriate MW by LS was the prerequisite. The effects of sucrose concentration, reaction time, and enzymatic ratio on FOSs, oligolevans, and total transfructosylation products were assessed through a response surface methodology (RSM). Additional experimental runs using the novel bi-enzymatic system confirmed the RSM-predicted maximal FOS and oligolevan levels. RSM analysis showed sucrose level to be the most influential of the design variables tested, whilst the LS to endo-inulinase ratio had significant effects on levanohexaose and oligolevans formation. Given the biocatalytic system's low reaction temperatures (35 °C) and substrate concentrations (0.6 M), the novel biocatalytic system showed great potential for industrial applications, where huge cost effectiveness benefits would arise from commercial scale-up production. In addition, the short reaction time as well as high FOSs yield of the novel biocatalytic system are also superior to all current documented FOSs biocatalytic systems. / L'enzyme levansucrase intracellulaire et celle extracellulaire ont été isolées de la biomasse du Bacillus amyloliquefaciens. Le sucrose a été identifié comme un inducteur important pour l'expression de la levansucrase. Les levansucrases intra- et extracellulaire, purifiées partiellement, ont été caractérisées en termes de température optimale, pH optimal, paramètres cinétiques, et propriétés catalytiques. Les levansucrases de B. amyloliquefaciens ont démontré une activité catalytique élevée pour la formation de levan à travers une large gamme de concentrations du sucrose. Les températures optimales des activités de transfructosylation des levansucrases intracellulaire (25-30°C) et extracellulaire (40ºC) sont plus faibles que celles de leur activités hydrolytiques (45-50°C). L'efficacité catalytique de la levansucrase intracellulaire en transfructosylation a dépassé celle de la levansucrase extracellulaire. La levansucrase intracellulaire a été purifiée jusqu'à l'homogénéité par chromatographie d'exclusion stérique et ses propriétés catalytiques ont été déterminées. L'activité de transfructosylation de la levansucrase purifiée (kcatapp de 1136.5 s−1) a été plus élevée que son activité hydrolytique. Les cinétiques catalytiques de l'activité de transfructosylation ont été mieux décrites par le modèle de Hill. L'étude de la spécificité de la levansucrase a démontré une orientation de la réaction de transfructosylation vers la polymérisation quand le raffinose a été utilisé comme donneur de fructose. Durant la synthèse du fructooligosaccharides, les disaccharides ont été favorisés comme accepteurs, par rapport aux monosaccharides. Cependant, une accumulation moins importante du levan a été obtenue dans la réaction de transfructosylation utilisant maltose et sucrose comme substrats. Cette étude est la première à démontrer l'efficacité catalytique de la levansucrase de B. amyloliquefaciens pour la synthèse de divers FOS à partir de saccharides variés, dont le lactose et le maltose ont été les meilleurs substrats accepteurs de fructose. La levansucrase intracellulaire purifiée a été combinée avec l'endo-inulinase de Aspergillus niger dans une seule étape réactionnelle pour synthétiser de nouveaux FOSs et des oligolevans de tailles contrôlées à partir du sucrose. Dans ce nouveau système bi-enzymatique, la levansucrase a surtout catalysé la formation d'oligolevan et de levan, tandis que l'endo-inulinase a régulé la taille moléculaire des produits et la disponibilité des accepteurs. Le nouveau système bi-enzymatique a démontré un rendement et une productivité (67% m/m; 96 g/L/h) plus élevés des produits de transfructosylation, des FOS et des oligolevans, que le système mono-enzymatique (3.0% m/m; 0.8 g/L.h). La contribution de l'activité hydrolytique de l'endo-inulinase dans la formation des courtes chaînes de FOS et des oligolevans a été plus importante que celle de la levansucrase. Les effets de la concentration du sucrose, du temps de réaction, et du ratio enzymatique sur les rendements des FOSs, des oligolevans, et des produits de transfructosylation en général ont été étudiés à travers la méthode des surfaces de réponses. Les résultats expérimentaux ont confirmé et validé les prédictions des modèles développés. La même analyse a démontré que le niveau du sucrose est la variable la plus influante parmi les variables évaluées, tandis que le ratio de la levansucrase et de l'endo-inulinase a eu un impact important sur la synthèse de levanohexaose et des oligolevans. Étant donné que la température de la réaction biocatalytique et les concentrations des substrats sont faibles, ce nouveau système bi-enzymatique démontre un grand potentiel pour les applications au niveau industriel. Par ailleurs, le temps de la réaction plutôt bref et les rendements élevés des FOSs démontrent la supériorité du système bi-enzymatique développé en comparaison avec les systèmes biocatalytiques actuels qui ont été documentés.

The stabilization and immobilization of laccase enzymatic extract, obtained from Coriolus hirsutus, and its biocatalysis in organic solvent media (OSM) for the synthesis of selected oligophenols, were investigated. Among the investigated lyopotectants, 2.5% mannitol was found to be the most appropriate one, where the stability of the laccase lyophilized extract was greatly enhanced, with 96.2, 38.9 and 24.7% of residual activity after 4 weeks of storage at -80, 4 and 25°C, respectively. Using syringaldazine (SG) as substrate, the free laccase showed its highest catalytic activity only in the ternary micellar system (TMS), composed of sodium acetate buffer/hexane and AOT, but not in the mono- or biphasic ones. Under the optimum conditions, the relative laccase activity in TMS was found to be 84.0% as compared to that in the aqueous medium. The results also demonstrated that 50% of the residual laccase activity was obtained after 56.8, 14.7, 8.5 and 5.0 h of incubation at 4, 25, 37 and 50ºC, respectively. The kinetic studies indicated that the Km value for laccase was 15.8, 15.8, 26.1, 44.4, 69.3, 80.5 and 330.0 µM, using sinapic acid, m-coumaric acid, ferulic acid, SG, 2,6-dimethoxyphenol, caffeic acid and 2,2ʹ-azino-bis(3-ethylbenzothiazoline-6-sulfonic acid) diammonium salt or ABTS, respectively, with the corresponding relative percent kcat values of 8.2, 7.0, 3.8, 1.6, 1.0, 6.8 and 0.1. Using ferulic acid (FA) as the substrate model, the optimization of laccase immobilization by physical adsorption, covalent binding and encapsulation showed that the encapsulation of the enzyme into Ca-alginate was the most appropriate approach. The highest immobilization yield of 60.9% and the residual laccase activity of 62.6% were obtained when the enzyme extract was immobilized with 1.5% (w/v) alginate and 100 mM CaCl2 at 1.5 mg/mL initial protein load. The encapsulated laccase exhibited an increase in its activity in OSM as compared to that in the aqueous one. Moreover, the encapsulated laccase was stable when it was dehydrated with iso-propanol and acetone, with 114.0 and 100.6% of residual activity, respectively; it retained 60.8 and 74.9% of its initial activity, after 24 h of its incubation at 55°C, in the aqueous and hexane medium. The encapsulated laccase also maintained 25.6 and 76.4% of its residual activity after 6 cycles of reaction in aqueous and hexane medium, respectively. The characterization of the laccase-catalyzed end products was obtained by size-exclusion chromatography (SEC), high-performance liquid chromatography (HPLC), spectrophotometric, Fourier-transform infrared spectroscopy (FTIR), pyrolysis/gas liquid chromatography/mass spectrometry (Py/GC/MS) and mass spectrometry (MS) analyses. The results showed that the biocatalysis of laccase in aqueous medium resulted in the synthesis of three end products, identified as di-, tri- and tetramer of FA with a molecular weight (MW) of 386.4, 578.5 and 770.7 Da, respectively; however, only the dimers of FA were obtained in OSM, with a MW of 386.4 Da. The FTIR and MS analyses indicated that the polymerization of FA involved the C-O coupling modes in the aqueous medium. The pyrograms showed that the dimers, obtained in OSM, were more stable than all the end products obtained in the aqueous medium. The dimers, obtained in the OSM, demonstrated also the highest oxygen-radical absorbance capacity (ORAC) value, with 2.7 and 14.5-fold higher than that for FA and for its dimers, obtained in the aqueous medium, respectively. / La stabilité et l'immobilisation de l'extrait enzymatique contenant la laccase, obtenu de Coriolus hirsutus, et sa biocatalyse dans un milieu réactionnel de solvants organiques (OSM) pour la synthèse des oligophenols sélectionnés, ont été étudiés. Parmi les différents lyoprotectants utilisés, 2.5% mannitol a été jugée le plus approprié, où la stabilité de l'extrait lyophilisé de la laccase a été énormément amélioré, avec 96,2, 38,9 et 24,7% d'activité résiduelle après 4 semaines d'entroposage à -80, 4 et 25°C, respectivement. En utilisant la syringaldazine (SG) comme substrat modèle, la laccase a seulement montré une activité catalytique dans le milieu micellaire ternaire, composé du tampon d'acétate de sodium/ hexane et l'AOT, mais pas dans les milieux mono- ou bi-phasiques. Sous les conditions optimales, l'activité de la laccase dans le milieu micellaire ternaire a été de 84,0% relativement à celle obtenu dans le milieu aqueux. Les résultats ont également démontré que dans le milieu micellaire ternaire 50% de l'activité résiduelle de la laccase a été obtenu après 56,8, 14,7, 8.5 and 5,0 h d'incubation à 4, 25, 37 et 50ºC, respectivement. Les études cinétiques ont indiqué que la valeur de Km pour la laccase a été de 15,8, 15,8, 26,1, 44,4, 69,3, 80,5 et 330.0 µM, en utilisant l'acide sinapique, l'acide m-coumarique, l'acide férulique, la SG, le 2,6-dimethoxyphenol, l'acide cafféique et le sel diammonium 2,2`-azino-bis(3-ethylbenzothiazoline-6-sulfonic acide) ou l'ABTS, respectivement, avec les valeurs correspondantes relatives de kcat de 8,2, 7,0, 3,8, 1,6, 1,0, 6,8 et 0,1. L'utilisation de l'acide férulique (FA) comme substrat modèle, l'optimisation de l'immobilisation de la laccase par adsorption physique, liaison covalente et encapsulation a démontré que l'approche la plus appropriée était l'encapsulation de l'enzyme avec l'alginate de calcium. Le rendement d'immobilisation (60,9%) et l'activité résiduelle (62,6%) les plus élevés ont été obtenue lorsque l'extrait enzymatique a été immobilisé avec 1,5% (p/v) d'alginate, 100 mM CaCl2 et 1,5 mg/mL de quantité initiale de protéine. La laccase encapsulée présente une augmentation de son activité dans l'OSM par rapport à celle dans le milieu aqueux. En outre, la laccase encapsulée présente une haute stabilité quand elle est déshydratée avec de l'iso-propanol et l'acétone, en conservant 114,0 et 100,6% de son activité, respectivement. De plus, elle a retenu 60,8 et 74,9% de son activité initiale, après 24 h d'incubation à 55°C, dans le milieu aqueux et l'hexane. Également, la laccase encapsulée a maintenu 25,6 et 76,4% de son activité initial après 6 cycles de réaction en milieux aqueux et l'hexane, respectivement. La caractérisation des produits finaux obtenus par l'oxydation du FA par la laccase a été faite par des analyses de chromatographie d'exclusion stérique (SEC), chromatographie en phase liquide a haute performance (HPLC), spectrophotométrie, spectroscopie infrarouge a transformée de Fourier (FTIR), la pyrolyse couplée à la chromatographie en phase gazeuse et la spectrométrie de masse (Py/GC/MS), la chromatographie liquide ainsi que par spectrométrie de mass (MS). Les résultats ont montré que la biocatalyse de la laccase dans un milieu aqueux, mène à la synthèse de produits finaux différents identifiés comme des di-, tri- et tétramère du FA avec des poids moléculaires (MW) de 386,4; 578,5 et 770,7 Da, alors que dans le OSM, seuls des dimères du FA de PM 386.4, ont été obtenu. L'analyse de FTIR ainsi que ceux du MS ont démontré que la polymérisation du FA dans le milieu aqueux implique les modes de couplage C-O. Les pyrogrammes ont démontré que les dimères, obtenus dans l'OSM sont plus stables que les ceux obtenus dans le milieu aqueux. Les dimères, obtenus dans l'OSM, ont démontré une capacité d'absorption des radicaux oxygénés (ORAC) avec des valeurs de 2,7 et 14,5 fois plus élevées que ceux du FA et les dimères obtenus dans le milieu aqueux, respectivement.

Banana (Musa acuminate) is a wholesome fruit that plays an important role in healthy diets and in international trade. However, many bananas are wasted and they in turn generate environmental problems as well as worsen the shortage of foods. This study aims at generating value to non-marketable fruits and at studying the effects of the drying process on the physico-chemical properties of banana. In the first part of this study, physical and chemical properties of banana were measured during ripening in order to establish predictive models between these properties and level of ripeness. To achieve this, changes in moisture content, peel color, texture, peel to pulp ratio, starch (resistant and non-resistant), mass loss, dielectric properties, total soluble solids, were measured at different stage of ripening. A hyperspectral imaging study was also conducted to validate these results. In the second part, experiments were conducted to assess the effects of maturity level and drying conditions on total, resistant and non-resistant starch contents in banana. Results obtained from the first part of this study were used to assess maturity level. The methods utilized to dry the banana slices were microwave with hot air or hot air alone, at different temperatures. Drying conditions were optimized. The hybrid drying system consisting of microwave with hot air was found to be superior to hot-air alone and the best drying temperature for unripe banana was found to be 65°C. / La banane (Musa acuminés) est un fruit sain qui joue un rôle important dans les régimes alimentaires équilibrées et dans le commerce international. Cependant, beaucoup de pertes sont encourues dans la manutention et la transformation des bananes ce qui génère des problèmes environnementaux et réduit sa disponibilité sur les marchés. Cette étude porte sur la valorisation des bananes déclassées et sur les effets du procédé de séchage sur ses caractéristiques physico-chimiques. Dans la première partie de l'étude, les propriétés physico-chimiques de la banane ont été mesurées à différents niveaux de maturité afin d'établir des modèles prédictifs. Pour y parvenir, la teneur en eau, la couleur de la peau, la texture, le rapport pulpe-peau, la teneur en amidon (résistant et non résistant), la perte de masse, les propriétés diélectriques, et la teneur en solides solubles totaux, ont été mesurés à différents stages de maturation. Une étude d'imagerie hyperspectrale a également été menée pour valider ces résultats. Dans la deuxième partie, des expériences ont été menées pour évaluer les effets du niveau de maturité et des conditions de séchage de la banane, sur la teneur en amidon (résistants, non-résistants t totaux). Les résultats obtenus dans la première partie de l'étude ont été utilisés pour évaluer le niveau de maturité. Les méthodes utilisées pour le séchage de tranches de bananes étaient soit : micro-ondes avec air chaud ou de l'air chaud seulement. Lors des essais, les séchoirs ont été opérées à des températures différentes et les conditions d'opération ont été optimisées. Le système de séchage hybride composé de micro-ondes avec air chaud a été jugé supérieur à l'air chaud seul et la température de séchage optimale pour la banane verte était de 65 ° C.

Certain components of flaxseed are known to exhibit antioxidant activity. The objective of this research was to study the antioxidant activity of flaxseed proteins and protein hydrolysates. Proteins and their hydrolysates were prepared from defatted, non-defatted, and demucilaged flaxseed with and without dialysis, and the antioxidant activities were examined by DPPH scavenging assay, reducing power assay, and metal ion chelating assay. The degree of hydrolysis (DH) of the proteins using bacterial protease was higher than using trypsin. Using bacterial protease, higher DH was observed for demucilaged and defatted flaxseed protein/dialysis (DDFPD, 30% DH), defatted flaxseed protein/dialysis (DFPD, 28% DH), and non-defatted flaxseed proteins/dialysis with 14% DH, compared to flaxseed protein/non-dialysis which were DDFPND 28% DH, DFPND 25% DH, and NDFPND with 12% DH. Proteins from dialysis treatment as well as their hydrolysates showed positive effect on antioxidant activity. DDFPD hydrolysates using bacterial protease showed higher DPPH radical scavenging activity (73.23%) and reducing power activity (0.15) at the concentration of 2.5 mg/ml as well as Fe2+ chelating ability (75%) at of concentration 1 mg/ml. SDS-PAGE and native-PAGE results of non-hydrolyzed samples showed no change in electrophoretic behavior as a result of the treatments; a major band corresponding to MW 48 KDa and three minor bands with MW of 16, 23, and 34 KDa. SDS-PAGE of DDFPNDH and NDFPNDH hydrolysates obtained using trypsin showed one resistant band. / Certaines composantes des graines de lin sont reconnues pour avoir des effets antioxydants. L'objectif du projet de recherche ci-présent est d'étudier les effets antioxydants des protéines des graines de lin et de leurs hydrolysâtes. Les protéines et leurs hydrolysâtes ont été préparé à partir de graines de lin dégraissées ou natures et démucilaginées, avec et sans dialyse. Leurs effets antioxydants ont été examinés avec le test de scannage DPPH, le test du pouvoir de réduction, et le test des ions métalliques chélates. Le degré d'hydrolyse (DH) des protéines était plus élevé avec l'utilisation d'une protéase bactériale qu'avec l'utilisation de trypsine. En utilisant la protéase bactériale, un DH plus élevé a été observé avec les graines démucilaginées et dégraissées avec dialyse/protéine (DDFPD, 30% DH), les graines dégraissées avec dialyse/protéine (DFPD, 28% DH), et les graines nature avec dialyse/protéines (14% DH), comparé aux graines protéine/sans dialyse qui ont eu comme résultat DDFPND 28%, DFPND 25% DH, et NDFPND avec 12% DH. Les protéines et leurs hydrolysâtes du traitement avec dialyse ont montré qu'il y avait bel et bien un effet antioxydant. Les hydrolysâtes, du test DDFPD et de l'utilisation du protéase bactériale, ont montré un niveau d'activité de radicaux libres plus élevé (DPPH 73.23%) ainsi qu'un pouvoir de réduction de (0.15) à une concentration de 2.5 mg/ml, de même qu'une habilité au Fe2+ de 75% à la concentration de 1mg/ml. Les résultats de SDS-PAGE et PAGE-original des échantillons non hydrolysés montrent qu'il n'y a aucun changement dans le comportement électrophorétique résultant du traitement: une bande majeure qui correspond au MW 48 KDa et trois bandes mineures avec un MW de 16, 23, et 34 KDa. Dans les échantillons d'hydrolysâtes SDS-PAGE du DDFPNDH et les hydrolysâtes du NDFPNDH obtenus en utilisant la trypsine ont montré une bande résistante.

Much like Ultra High Temperature (UHT) processed milk, UHT processed high protein beverages suffer from storage defects including gelation and sedimentation. Although these beverages are made with milk proteins, the food system is very different and much more complex from that of milk. Thus, one cannot assume that the mechanism of development of storage defects is the same as in milk. As such, the goal of this project was to investigate the factors affecting storage stability of high protein beverages. As a first step, a method was developed to facilitate the study of milk protein solutions by Attenuated Total Reflectance-Fourier Transform Infrared (ATR-FTIR) Spectroscopy. Scanning the proteins in solution followed by subtraction of the contribution to the absorbance by water provided the most reliable and repeatable results. Next, the suitability of the data for various forms of spectral enhancement was assessed. Finally the method was applied in a series of experiments in order to determine if the data could provide numerical information. Thermodynamic data for heating of β-lactoglobulin was obtained using three methods: transmission-FTIR spectroscopy in D2O, ATR-FTIR spectroscopy in D2O and in H2O. All techniques provided equivalent results, indicating that analyzing proteins in water by ATR-FTIR spectroscopy can be used to provide quantitative information. A number of different protein products (α-lactalbumin, β-lactoglobulin, calcium caseinate, WPC, WPI, MPC, MPI) and combinations of these proteins were UHT processed and their storage stability was observed. Unfortunately, the changes were too subtle to be detected by FTIR spectroscopy and we had to rely more heavily on visual observations. From these observations it was determined that altering the protein combinations did not prevent sedimentation of caseinates. However, the presence of β-lactoglobulin changed the consistency of the sediment. Additionally, it was / Tout comme dans le cas du lait ultra haute température (UHT), les protéines contenues des les breuvages hyper protéinés sont affectées par le traitement à haute température. Ce type de traitement thermique mène à la formation de gel et de sédiments dans ces boissons. Bien que ces breuvages soient à base de protéines laitières, la composition chimique de ces boissons demeure très différente et beaucoup plus complexe que celle du lait. Ainsi, on peut supposer que le mécanisme de formation menant à des défauts de conservation est différent de celui du lait ultra haute température. Le but de ce projet était de se familiariser avec les facteurs affectant la stabilité de conservation des breuvages hyper protéinés.La première étape du projet consistait à développer une méthode pour étudier les solutions hyper protéinées à base de lait en utilisant la spectroscopie infrarouge à transformée de Fourier en réflectance totale atténuée (RTA-IRTF). Il a été déterminé que le balayage des protéines en solution suivi d'une soustraction du spectre de l'eau était la méthode la plus fiable et la plus reproductible. Une fois l'acquisition des données brutes complétée, celles-ci étaient transformées par amélioration spectrale et évaluées pour déterminer si elles pouvaient être utilisées de manière quantitative. Les données thermodynamiques sur le chauffage de la β-lactoglobuline ont été obtenus en utilisant trois méthodes: IRTF à transmission dans D2O, RTA-IRTF dans D2O et dans H2O. Ces trois méthodes ont produit des résultats équivalents indiquant que de l'information quantitative pouvait être obtenue lors de l'analyse des protéines en solution aqueuse en utilisant la spectroscopie RTA-IRTF. Un traitement UHT a été appliqué sur différentes permutations de protéines et nous avons essayé de suivre le vieillissement des protéines avec la méthode développée. Malheureusement

Eggshell and membranes which are largely disposed of as waste are a reserve of many bioactive compounds with high economic and monetary value which can be extracted by the efficient separation of eggshell and membrane. Hence, this study concentrates on finding a suitable method for separating the eggshell from membrane. First, the effect of microwave treatment on separation of eggshell and membrane was investigated. The response of a material to electromagnetic radiation depends upon its dielectric properties; therefore, the study of the dielectric properties of eggshell and membrane was carried out in the range of 200 MHz to 20 GHz and in the temperature range of 25 0C to 100 0C. Also, the possibility of using this technique for detection of protein denaturation in egg membrane and shell was investigated. In the second part of the study, the effectiveness of microwave treatment on separation of eggshell and membrane was analyzed in terms of reduction in total energy required to separate the eggshell and membrane and was termed as bond energy. For all microwave treatments, three factors with three levels each were considered. Microwave treatment of eggs significantly reduced the bond energy between eggshell and membrane. A Model for calculating the bond energy between the eggshell and membrane for all microwave treatments was established. / Généralement rejetées, les coquilles et membranes d'œuf représentent une importante réserve de composés bioactifs ayant une grande valeur économique et pécuniare, cette étude se concentre donc sur le problème de trower une méthode appropriée pour séparer la coquille de la membrane. Premièrement, notre étude évalua l'effet d'un traitement aux micro-ondes sur l'aise de séparation de la membrane de la coquille. Comme la réaction d'un matériel aux rayonnements électromagnétiques dépend de ses propriétés diélectriques, les propriétés diélectriques de coquilles et membranes furent donc indépendamment évaluées dans une gamme de frequencies de 200 MHz à 20GHz, en combinaison avec des températures variant de 25°C à 100°C. De plus, la possibilité d'utiliser cette technique pour détecter la dénaturation des protéines membranaires fut évaluée. En second lieu, l'efficacité du traitement aux micro-ondes à faciliter la séparation de la membrane de la coquille fut éprouvée en fonction de la réduction en énergie necessaire à cette séparation, soit l'énergie de liaison. Pour l'ensemble des traitements aux micro-ondes, trois facteurs à trois niveaux chacun furent évalués. Le traitement aux micro-ondes réduisit de façon significative l'énergie de liaison entre la membrane et la coquille. Un modèle fut développé permettant le calcul de l'énergie de liaison entre membrane et coquille, sous les divers traitements aux micro-ondes et selon les différents facteurs.

Chickpea (Cicer arietinum L.) and oat (Avena sativa L.) seeds are important sources of protein ingredients with potential nutritional, functional and bioactive properties. Protein fractions were prepared from chickpea and oat using sequential extractions with distilled water (albumins), NaCl solution (globulins) and NaOH solution (glutelins), respectively. Molecular characteristics of individual protein fractions were investigated using polyacrylamide gel electrophoresis (Native- and SDS-PAGE, and 2-DGE) in combination with reversed-phase high performance liquid chromatography (RP-HPLC). Tryptic peptide sequences were identified using proteomic techniques including 1D trypsin in-gel digestion, liquid chromatography electrospray ionization tandem mass spectrometry (LC-ESI-MS/MS) analysis and Mascot MS/MS ion search. Sequence similarity and potential bioactivity of proteins were examined using BLAST and BIOPEP analysis, respectively. Native-PAGE results showed chickpea and oat globulin fractions (C-Gb and O-Gb) contained proteins corresponding to legumin (11S) and avenalin (12S), respectively. SDS-PAGE revealed that chickpea albumin and globulin fractions (C-Ab and C-Gb) showed protein bands with MWs related to legumin (11S) and pea vicilin (7S) while chickpea glutelin fraction (C-Gt) showed protein bands with MWs related to rice glutelin; oat protein fractions (O-Ab, O-Gb and O-Gt) showed protein bands with MWs related to oat 12S globulin (avenalin). α- and β-subunits of globulin and glutelin fractions from chickpea and oat were identified with estimated MWs ranging from 31 to 45 kDa and from 21 to 31 kDa, respectively. In vitro chickpea albumin, globulin and glutelin hydrolysates showed DH of 22.8%, 28.6% and 28.8%, respectively; SDS-PAGE revealed that legumin α- and β-subunits from chickpea globulin fraction (C-Gb) were hydrolyzed. The identified tryptic peptides from chickpea and oat protein fractions showed sequence homology that corresponded to chickpea l / Les semences du pois chiche (Cicer arietinum L.) et de l'avoine (Avena sativa L.) sont d'importantes sources d'ingrédients protéiques dont les propriétés nutritionnelles, fonctionnelles et bioactives démontrent un grand potentiel. Les fractions protéiques ont été préparées à partir du pois chiche et de l'avoine par extraction séquentielle avec de l'eau distillée (albumine), une solution de NaCl (globuline) et une solution de NaOH (glutelines), respectivement. Les caractéristiques moléculaires des fractions de protéines individuelles ont été examinées par électrophorèse en gel de polyacrylamide (non dénaturante et SDS-PAGE, et 2-DGE) en combinaison avec la chromatographie en phase liquide à haute performance en phase inversée. Les séquences de peptides tryptiques ont été identifiées par des techniques protéomiques telles que la digestion de trypsine en gel unidimensionnelle, l'analyse chromatographique en phase liquide couplée à la spectrométrie de masse en tandem avec ionisation de type électrospray (LC-ESI-MS/MS), et la recherche d'ions MS/MS (Mascot). Les similarités séquentielles et la bioactivité potentielle des protéines ont été examinées sous analyse par BLAST et BIOPEP, respectivement. Les résultats de l'électrophorèse non dénaturante en gel de polyacrylamide démontrent que les fractions de globulines du pois chiche et d'avoine (C-Gb et O-Gb) contiennent des protéines correspondant aux légumines (11S) et avenaline (12S), respectivement. La SDS-PAGE révèle que les fractions d'albumine et de globuline de pois chiche (C-Ab et C-Gb) montrent des bandes protéiques ayant des poids moléculaires reliés à la légumine (11S) et le viciline de pois (7S) alors que la fraction de glutéline de pois chiche (C-Gt) montre des bandes protéiques avec des poids moléculaires reliés à la glutéline de riz; les fractions protéiques d'avoine (O-Ab, O-Gb et O-Gt) montrent de bandes protéiques avec des poids moléculaire

Potato processing by industries generates large volumes of potato peels which are a low-value by-product. They have been shown to contain significant levels of phenolic antioxidants with high antioxidant capacity. In the present study, effect of microwave-assisted extraction (MAE) on recovery of phenolic compounds from potato peels was investigated. Operational parameters of MAE were optimized using response surface methodology individually based on total phenolics, ascorbic acid, chlorogenic acid, caffeic acid, ferulic acid, DPPH (1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl) radical scavenging activity. The independent extraction parameters for MAE such as extraction time, solvent concentration and microwave-power level were evaluated using a central composite design to access their effects and interactions on the extraction of phenolics from potato peels. Optimal predicted contents for total phenolics [3.94 mg g-1 dry weight (DW)] was obtained with a solvent concentration of 67.3% (v/v), an extraction time of 15 min and a microwave power level of 14.7% (102 W). Maximum ascorbic acid (1.44 mg g-1 DW), caffeic acid (1.33 mg g-1 DW) and ferulic acid (0.50 mg g-1 DW) contents were obtained with a solvent concentration of 100% (v/v), extraction time of 15 min, and power level of 10% (63W), while the maximum chlorogenic acid content (1.35 mg g-1DW) was obtained at a solvent concentration of 100% (v/v), an extraction time of 5 min, and a power level of 10% (63W). The radical scavenging activity of the extract was evaluated by using 1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl (DPPH) and optimum antioxidant activity (74%) was obtained at a solvent concentration of 100% (v/v), an extraction time of 5 min, and a power level of 10% (63W). MAE was able to extract higher level of antioxidants compared to traditional methods of extraction in less time and with lower solvent consumption. In the second part of the study effect of dielectric properties of solvent-water mixture used in MAE on extraction o / Le grand volume de pelures de pomme de terre issues de la transformation des pommes de terre par l'industrie alimentaire, représente un sous-produit de faible valeur. Cependant, ces pelures contiennent une importante quantité de composés phénoliques à haute activité antioxydante. Lors de la présente étude, l'effet d'une extraction assistée par micro-ondes (EAM) sur la récupération de composés phénoliques des pelures de pomme de terre fut étudié. Les paramètres opérationnels de l'EAM furent optimisés par une méthode de surface réponse pour les phénoliques totaux, l'acide ascorbique, l'acide chlorogénique, l'acide caféique, l'acide férulique, ainsi que l'activité d'intercepteur radical évalué avec DPPH [hydrazyle(diphényl picryl)]. L'importance des paramètres de transformation de la EAM, tels la durée d'extraction, la concentration du solvant (méthanol), et le niveau de puissance des micro-ondes, sur l'extraction de composés phénoliques des pelures de pomme de terre, fut évaluée grâce à un plan central composé. Un contenu optimal en composés phénoliques totaux [3.94 mg g-1 poids sec (p.s.)] fut obtenu avec une concentration du solvant de 67.3% (v/v), une durée d'extraction de 15 min et un niveau de puissance des micro-ondes de 14.7% (102 W). Les niveaux maximum d'acide ascorbique acid (1.44 mg g-1 p.s.), d'acide caféique acid (1.33 mg g-1 p.s) et d'acide férulique furent obtenus avec une concentration du solvant de 100% (v/v), une durée d'extraction de 15 min et un niveau de puissance des micro-ondes de 10% (63W), tandis que le niveau maximum d'acide chlorogénique (1.35 mg g-1 p.s.) fut obtenu avec une concentration du solvant de 100% (v/v), une durée d'extraction de 5 min et un niveau de puissance des micro-ondes de 10% (63 W). L'activité d'intercepteur radical de l'extrait fut évalue avec un dosage par DPPH, et atteignit un maximum de 74% pour une concentration du solvant de 100% (v/v), une durée d'extraction de 5$

This research was focused on the evaluation of diffusion phenomenon in selected vegetables for the purpose of acidification and salting in order to aid in acidification thermal processing and ohmic heating applications, respectively. Acidification helps to carryout thermal processing of low acid foods at lower temperatures and hence results in reduced energy costs with improved nutrient retention, while salting helps to accelerate the ohmic heating process. A central composite rotatable design (CCRD) was employed for the design of experiments, using solute concentration (salt or acid), treatment time and solution to particle ratio as process variables. In addition, the effect of high pressure on acid and salt diffusion, and finally de-acidification and desalting techniques were also evaluated.ANOVA and RSM techniques were used for testing the significance of variables and model equations were developed to relate the output to process variables. It was found under conventional processing conditions that acid concentration and time had significant effect (p < 0.05) on acid diffusion, whereas salt diffusion, in addition, was significantly affected by solution to particle ratio. Solute concentration, solution to particle ratio (when significant) and contact time increased the magnitude of component diffusion into the vegetable particle. Numerical optimization was carried out with each process variable within experimental range for identifying suitable conditions to minimize time and concentration of acid and salt. With application of high pressure (200 to 400 MPa) for a short time, the final acid concentration in the sample varied between 0.27 - 0.28 % with pH in the range 3.98 to 3.79. Likewise during salting, the salt concentration achieved varied between 0.19 - 0.31 %. These results suggested that high pressure processing has a good potential in acidification and salting applications, and could possibly be used for infusing nutritional compounds like vitamins and antioxidants to foods which may have low nutrient concentrations. In de-acidification and desalting experiments, the acid concentration decreased from 0.146 - 0.049 % (pH increased from 4.52 to 5.2), and salt concentration decreased from 0.10 - 0.04 % on soaking the samples for 30 min. De-acidification and desalting results indicated that it is possible to remove the excess acid and salt from the food product. / Cette recherche a été dirigée afin d'évaluer le phénomène de diffusion dans les légumes dans le contexte de l'acidification et le salage, deux méthodes qui aident le traitement thermique acidifié et le chauffage ohmique respectivement. L'acidification permet d'effectuer le traitement thermique des aliments peu acides à des températures inférieures et du fait résulte dans la réduction des coûts énergétiques et une meilleure rétention des nutriments. Le salage contribue à l'accélération du processus de chauffage ohmique. Un Central Composite Rotatif Design (CCRD) a été utilisé pour la conception des expériences, en utilisant la concentration du soluté (sel ou acide), le temps de traitement, et le rapport solution/particules comme les variables du processus. De plus, l'effet de traitement à haute pression sur la diffusion d'acide et de sel ainsi que la désacidification et les techniques de dessalement ont été évalués.Les techniques ANOVA et RSM ont été utilisés pour tester l'importance des variables et un modèle mathématique a été mis au point pour relier les résultats aux variables du procédé. Il a été constaté que, sous des conditions de traitements conventionnels, la concentration d'acide et le temps de traitement ont un effet significatif (p < 0.05) sur la diffusion de l'acide, alors que la diffusion de sel a été significativement affectée par le rapport solution/particules. La concentration de soluté, le rapport solution / particules et le temps de contact ont augmenté la magnitude de diffusion des constituants dans les particules végétales. Une optimisation numérique a été réalisée avec chaque variable du processus afin de déterminer les conditions appropriées pour minimiser le temps et la concentration d'acide et de sel. Avec traitement à haute pression (200 à 400 MPa) pour une courte durée, la concentration en acide finale a varié de 0.27 % à 0.28 % avec pH allant de 3.98 à 3.79. De même, durant le salage, la concentration de sel atteinte a variée de 0.19 % à 0.31 %. Ces résultats suggèrent que le traitement à haute pression a un bon potentiel pour l'acidification et l'application de salage, et pourrait éventuellement être utilisé pour introduire des composants nutritionnels comme des vitamines and des antioxydants dans des aliments de faible valeur nutritive. Dans les expériences de de-acidification et de dessalage, la concentration en acide a diminué de 0.146 % à 0.049 % (pH augmenté de 4.52 à 5.2) et la concentration de sel a diminué de 0.10 % à 0.04 % quand les échantillons ont été trempés pour 30 min. Les résultats de désacidification et de dessalement ont indiqué qu'il est possible d'enlever l'excès d'acide et de sel du produit.

Isotope labelling technique in conjunction with pyrolysis Gas Chromatography/Mass Spectrometry (Py-GC/MS) was utilized to conduct an in-depth investigation into the formation of lysine specific products in the Maillard reaction. Following the pyrolysis of the lysine/glucose models including their labelled counterparts for 20s at 250°C and extensive data analysis it was concluded that lysine can generate piperidine, a reactive secondary amine capable of undergoing Maillard type interactions. The formation of piperidine has been postulated to follow two pathways depending on whether lysine pyrolysis is conducted in the presence or absence of sugars. In the presence of glucose, lysine similar to asparagine and phenylalanine can undergo carbonyl-assisted decarboxylative-deamination reaction to generate Nε-pent-4-ene-1-amine, which is the counterpart of acrylamide - a known food toxicant. Nε-pent-4-ene-1-amine has been shown to cyclize into piperidine. Specifically labelled precursors such as [15N-α]lysine.2HCl, [15N-ε]lysine.2HCl, [U-13C6]lysine.2HCl, [13C-6]lysine.2HCl and [U-13C6]glucose were used to confirm the potential adducts of Nε-pent-4-ene-1-amine and piperidine in the model systems which lead to the characterization of two piperidine and one Nε-pent-4-ene-1-amine derivatives. Products simultaneously possessing Nε nitrogen atom and five carbon atoms from lysine (C2' to C6') in addition to either 3 or 6 glucose carbon atoms were targeted for this analysis. The mechanism of formation of the two piperidine derivatives involved the chemical activation of piperidine with formaldehyde followed by aldol addition. The reactivity of piperidine was further demonstrated through detection of various pyridine derivatives postulated to be formed after oxidation reactions. During the course of this study it was also observed that in the presence of lysine, the glucose moiety was converted into 5-hydroxymethyl-furfural (HMF) and 5-methylfurfural (MF). Analyses of HMF/lysine and glucose/lysine models using high resolution TOF-MS/MS and Py-GS/MS have indicated the formation of Schiff base adducts of HMF with Nε-pent-4-ene-1-amine and piperidine, respectively. The latter being a secondary amine was shown to undergo further stabilization through a vinylogous Amadori rearrangement (vAR) process. Reaction models consisting of HMF with primary and secondary amino acids such as glycine and proline, further confirmed the observed trend that primary amines generated Schiff base adducts and secondary amines resulted in the formation of covalent adducts through vAR. In the absence of amino acids, HMF was discovered to form a dimer through a newly proposed mechanism. The subsequent degradation of the HMF dimer was shown to generate MF and 2,5-furandicarboxaldehyde (FDA), important sugar-specific furans. Furthermore, HMF was shown to form glycosidic linkages with glucose and undergo chain elongation reactions. In addition, reaction of lysine with sugars other than glucose was also explored using ribose/lysine models. These models led to the discovery of furfurylamine, a ribose-specific reactive intermediate whose furfuryl-pyrrole derivatives have been detected in a number of different foods as aroma compounds. The furfuryl-pyrroles were also detected in the model systems generating furfurylamine such as ribose/lysine and in various roasted coffee beans. The formation mechanism of furfuryl-pyrroles was postulated to involve a double adduct of furfurylamine with 3-deoxyribose which was characterized using isotope labelling techniques. / La formation des produits dérivés de la lysine lors de la réaction de Maillard est analysée par l'entremise d'une technique utilisant des traceurs isotopique en combinaison avec la pyrolyse couplée à la chromatographie en phase gazeuse et spectrométrie de masse (Py-CG/SM). En étudiant la pyrolyse de différents modèles de lysine/glucose ainsi que celle de leur traceurs isotopiques pendant 20s à 250°C, il appert que la lysine peut générer de la pipéridine, un aminé secondaire très réactif pouvant aussi participer à des interactions de type Maillard. Deux mécanismes de formation de la pipéridine ont été démontrés, variant selon la présence ou l'absence de sucres lors de la pyrolyse de la lysine. En présence de glucose, tout comme l'asparagine et la phénylalanine, la lysine peut subir une déamination decarboxylative lieé à un groupement carbonyle, afin de générer le Nε-pent-4-en-1-amine, ce produit étant un homologue de l'acrylamide, un élément toxique alimentaire reconnu. Il a été démontré que le produit Nε-pent-4-en-1-amine peut se «cycliser» afin de former la pipéridine. Des précurseurs isotopiquement marqués tels que [15N-α/ε],[U-13C6],[13C-6]lysine.2HCl et [U-13C6]glucose ont été utilisés afin de confirmer les composés d'addition potentiels de Nε-pent-4-en-1-amine et de la pipéridine dans les systèmes modèles permettant la caractérisation de deux dérivés de la pipéridine et un dérivé du Nε-pent-4-en-1-amine. Les produits ciblés lors des analyses possédaient un atome d'azote de type Nε et cinq atomes de carbone provenant de la lysine (C2' à C6') ainsi que 3 ou 6 atomes de carbone provenant du glucose. En bref, le mécanisme de formation des deux dérivés de la pipéridine implique l'activation chimique de la pipéridine avec le formaldéhyde suivi d'une addition de type aldol. La réactivité de la pipéridine fut démontrée davantage lors de la détection de plusieurs dérivés de la pyridine quiont été formés suite à des réactions d'oxydation. De plus, il fut aussi observé au cours de l'étude que la présence de la lysine favorisait la conversion du glucose en 5-hydroxymethylfurfural (HMF) et 5-methylfurfural (MF). Des analyses comparatives de modèles HMF/lysine et glucose/lysine à l'aide d'un TOF-MS/MS à haute résolution et du Py-CG/SM ont indiqué la formation de composés d'addition de base de Schiff du HMF avec le Nε-pent-4-ene-1-amine et la pipéridine. Étant donné que le deuxième composé d'addition est un aminé secondaire, il peut se stabiliser davantage par l'entremise du processus de réarrangement vinylogue d'Amadori (vAR). De plus, la réaction de systèmes modèles combinant le HMF avec des acides aminés primaires et secondaires comme la glycine et la proline confirment qu'il y a une tendance pour que les aminés primaires générant des composés d'addition de base de Schiff et les aminés secondaires mènent à la formation de composés d'addition covalents par le processus de vAR. En l'absence d'acides aminés, cette étude démontre que le HMF forme un dimère par l'entremise d'un nouveau mécanisme proposé. La dégradation subséquente du dimère produit deux furanes spécifiques aux sucres, soit le MF et le 2,5-furandicarboxaldéhyde. Cette étude démontre aussi que le HMF forme des liens glycosidiques avec le glucose et participe à des réactions d'élongation de la chaine. De plus, la réactions de la lysine avec de ribose ont permis de faire la découverte du furfurylamine, un intermédiaire réactif spécifique au ribose produisant plusieurs dérivés de furfurylpyrrole qui ont été détectés en tant que composés aromatiques dans plusieurs aliments. Dans les systèmes modèles produisant du furfurylamine, ces furfurylpyrroles furent aussi détectés tout comme dans des grains de café rôtis. Le mécanisme de formation des furfurylpyrroles proposé implique un double composé d'addition du furfurylamine avec le 3-deoxyribose qui fut caractérisé à l'aide de marqueurs isotopiques.