Thèse--Lettres--Groningen, 1976. / Bibliogr. p. 148-151. Résumé en néerlandais.

Thèse ou mémoire avec insertion d'articles. / Les procédés de filtration sont grandement utilisés en industrie laitière pour pré-concentrer le lait fromager et séparer les constituants du lait. L'ultrafiltration est le procédé le plus couramment utilisé pour la concentration du lait. Plusieurs avantages y sont associés telque l'augmentation du rendement fromager ainsi que la productivité des usines. Cependant, son désavantage majeur est la production d'un volume important de perméat qui doit être valorisé. Il y a un intérêt grandissant pour l'utilisation de concentrés d'osmose inverse (OI) en fromagerie pour les aspects environnementaux et économiques. Des gains de rendements sont envisagés avec la filtration par OI étant donné que tous les constituants sont concentrés et peuvent être potentiellement retenus dans le fromage. Aussi, le perméat produit est essentiellement de l'eau et peut être réutilisé en usine comme eau de procédé. Cependant, quelques études ont montré que la concentration du lait par OI modifiait defaçon importante ses propriétés technologiques. Le but de cette thèse était d'évaluer l'impact du caséinate de sodium (NaCas) sur les propriétés physicochimiques et fromagères des concentrés d'OI. Une première étude a permis de mettre en évidence l'impact d'ajouter une portion de caséinate de sodium (NaCas) sur les propriétés physicochimiques et de coagulation des concentrés d'OI. Des concentrés d'OI ont été préparés selon trois facteurs de concentration (CF) (1X, 1,5X et 2X) et cinq proportions de NaCas (0, 6, 12 ,18 et 24%). La substitution de la caséine du lait par du NaCas a modifié de façon notable l'équilibre soluble-colloïdal des concentrés d'OI. L'ajout de NaCas aux concentrés d'OI a augmenté le pH et la proportion de caséine soluble. Aussi, les propriétés de coagulation ont été fortement impactées par l'ajout de NaCas. Certains échantillons n'ont même pas coagulé après l'ajout de présure. Cette première partie a permis d'avoir une caractérisation des concentrés d'OI et de sélectionner les meilleures conditions pour la seconde partie du projet. Dans la seconde étude, l'impact de l'ajout d'une portion de NaCas sur les propriétés fromagères des concentrés d'OI a été déterminé en utilisant la méthode par acidification directe (pH 6), sans ajout de ferment. Les conditions choisies étaient 1,5 et 2X pour le CFet 0, 6, 12 et 18% pour la proportion de NaCas. L'ajout de NaCas a diminué les rendements fromagers mais a amélioré les propriétés fromagères des concentrés d'OI en diminuant l'humidité et la minéralisation des fromages. Malgré la baisse de rendement (liée à une plusfaible humidité), une quantité notable de lactose est restée dans le fromage. Également, l'ajout de NaCas a augmenté le taux de rétention des protéines dans le fromage et amélioréles propriétés rhéologiques des fromages. Finalement, la troisième étude a permis de comparer différents leviers technologiques (acide citrique, NaCas et la combinaison de l'acide citrique et du NaCas) afin de déminéraliser la micelle de caséines des concentrés d'OI 2X. Les propriétés physicochimiques et fromagères des concentrés d'OI ont été évaluées. Les trois leviers technologiques ont modifié l'équilibre soluble-colloïdal des concentrés d'OI et l'effet était plus important pour la combinaison que lorsque l'acide citrique et le NaCas étaient utilisés individuellement. Pour les propriétés fromagères, l'acide citrique a eu moins d'effet que le NaCas et la combinaison. Le NaCas et la combinaison ont augmenté le taux de rétention protéique dans le fromage et diminué les rendements fromagers bruts et ajustés à l'humidité. Ce projet a permis d'apporter de nouvelles connaissances sur l'utilisation de NaCas dans les concentrés d'OI afin d'améliorer leurs propriétés fromagères. Cette thèse fournit des pistes à envisager pour optimiser l'utilisation des concentrés d'OI en fromagerie. / Filtration processes are widely used in the dairy industry to pre-concentrate cheese milk and separate milk constituents. Ultrafiltration is the most commonly used process for milk concentration. Several advantages are associated with it, such as the increase in cheese yield and factory productivity. However, its major disadvantage is the production of a large volume of permeate which must be valued. There is a growing interest in using reverse osmosis (RO) concentrates in cheesemaking for environmental and economic aspects. Yield gains are expected with RO filtration as all constituents are concentrated and can potentially be retained in the cheese. Also, the permeate produced is essentially water and can be reused in the plant as process water. However, some studies have shown that the concentration of milk by RO significantly modifies its cheesemaking properties. The aim of this thesis was to evaluate the impact of sodium caseinate (NaCas) on the physicochemical and cheese-making properties of RO concentrates. A first study highlighted the impact of adding a portion of sodium caseinate (NaCas) on the physicochemical and coagulation properties of RO concentrates. RO concentrates were prepared according to three concentration factors (CF) (1X, 1.5X and 2X) and five proportions of NaCas (0, 6, 12, 18 and 24%). The substitution of milk casein by NaCas markedly modified the soluble-colloidal balance of the RO concentrates. Adding NaCas to RO concentrates increased the pH and the proportion of soluble casein. Also, the coagulation properties were strongly impacted by the addition of NaCas. Some samples did not even coagulate after adding rennet. This first part made it possible to have a complete characterization of the RO concentrates and to select the best conditions for the second part of the project. In the second study, the impact of adding a portion of NaCas on the cheese properties of RO concentrates was determined using the direct acidification method (pH 6), without adding starter culture. The conditions chosen were 1.5 and 2X for the CF and 0, 6, 12 and 18% for the proportion of NaCas. Adding NaCas decreased cheese yields but improved the cheesemaking properties of RO concentrates by decreasing the moisture and mineralization of cheeses. Despite the drop in yield, a noticeable amount of lactose remained in the cheese. Also, the addition of NaCas increased the protein retention rate in cheese and improved the rheological properties of cheeses. Finally, the third study made it possible to compare different technological levers (citric acid, NaCas and the combination of citric acid and NaCas) in order to demineralize the casein micelle of 2X RO concentrates. The physicochemical and cheese properties of the RO concentrates were evaluated. All three technology levers altered the soluble-colloidal balance of the RO concentrates and the effect was greater for the combination than when used individually. For cheesemaking properties, citric acid had less effect than NaCas and the combination. NaCas and the combination increased the protein retention rate in cheese and decreased cheese yields. This project provided new knowledge on using NaCas in RO concentrates to improve their cheese properties. This thesis provides avenues to consider in order to optimize the use of RO concentrates in cheesemaking.

Malgré une composition très similaire à celle d’un lait écrémé, le babeurre présente une aptitude à la coagulation par la présure inférieure ce qui limite son utilisation en fromagerie. L’étape d’agrégation des micelles de caséine par la présure est notamment gouvernée par des interactions hydrophobes. Or, les composantes issues de la membrane du globule gras du lait (MFGM), retrouvées dans le babeurre, sont reconnues pour leurs propriétés tensioactives. Par conséquent, elles pourraient interférer dans le processus de coagulation du lait. Dans le cadre des travaux de cette thèse, les constituants du babeurre ont été séparés par centrifugation en différentes fractions. La composition de ces fractions a été analysée et leur impact sur la coagulation des micelles de caséines par la présure a été mesuré. Une attention particulière a été portée à la phase d’agrégation des micelles de caséine. Dans le premier travail présenté, la phase soluble du babeurre a été séparée en trois fractions différenciées par leur contenu en protéines et en matières grasses. L’étude de ces trois fractions a permis de conclure que des particules, probablement constituées de fins globules de gras et des fragments membranaires de densité élevée, nuisent à l’agrégation et à la coagulation des micelles de caséine emprésurées. La présence de caséine micellaire résiduelle dans cette phase soluble a toutefois limité l’interprétation de certains résultats. Par conséquent, pour l’étude présentée au chapitre suivant, le citrate de sodium a été utilisé afin de dissocier cette caséine. Des fragments de MFGM ont ensuite été récupérés par ultracentrifugation(100 000 x g). Contrairement aux composantes précédemment isolées, leur impact sur le processus d’agrégation des micelles de caséine emprésurées a été peu important, bien qu’un effet négatif ait été observé sur la coagulation. D’autres expérimentations seront donc nécessaires afin de mieux comprendre le mécanisme d’interférence à la coagulation de ces composantes. En marge de ces études, les propriétés fromagères d’un babeurre ont été comparées à celles d’un concentré de protéines du lactosérum dénaturé (WPC-D). Comparativement à cet ingrédient largement utilisé en fromagerie industrielle, le babeurre utilisé a permis l’obtention de gels plus fermes, plus rapidement, et a limité la rétention d’humidité dans les fromages. La récupération des protéines et des lipides dans les caillés a également été supérieure en présence de babeurre que du WPC-D. L’impact des fractions solubles de ces ingrédients a été évalué et s’est révélé négligeable. Ceci suggère que, dans cette étude, les effets observés du babeurre sont principalement attribuables à son contenu en caséine. La dénaturation thermique du babeurre, du concentré de protéines du lactosérum (WPC) ou d’une combinaison de ces deux produits en condition acide (pH 4.6) a également été testée et a permis d’accroître la rétention protéique dans les fromages, mais le babeurre utilisé seul (traité thermiquement ou non) demeure l’ingrédient permettant la meilleure récupération des constituants tout en limitant le gain d’humidité. En conclusion, la centrifugation du babeurre sous différentes conditions a permis d’obtenir des fractions différenciées et d’évaluer leur impact sur la coagulation des micelles de caséine par la présure et plus particulièrement sur la phase d’agrégation. Certaines composantes de la phase soluble (fins globules et fragments membranaires de haute densité) nuisent à l’agrégation des micelles de caséines emprésurées, alors que des fragments isolés à la suite d'un traitement de dissociation au citrate de sodium interfèrent dans le processus de coagulation via d’autres mécanismes non encore élucidés. Néanmoins, la contribution de la caséine micellaire contenue dans le babeurre dans la formation et les propriétés des gels présure demeure importante, ce qui le distingue d’un WPC dénaturé. / Buttermilk composition is very similar to that of skim milk, but its rennet coagulation ability is inferior, limiting its use in cheesemaking. The casein micelle aggregation step upon renneting is partly governed by hydrophobic interactions. Milk fat globule membrane (MFGM) components are known for their surfactant properties. These components may therefore interfere in rennet coagulation of milk. As part of the work done for this thesis, buttermilk constituents were fractionated using centrifugation. The composition of these fractions was analysed and their impact on rennet coagulation properties of casein micelles was determined. Special attention was accorded to the casein micelles aggregation step. In the first work presented, buttermilk serum phase was separated in three fractions differentiated by their protein and fat contents. The study of these fractions allowed concluding that particles, likely composed of fine fat globules or high density membrane fragments impede with rennet aggregation and coagulation of casein micelles. However, the presence of residual casein micelles in this serum phase limited the interpretation of some results. Consequently, for the second study presented, sodium citrate was used to dissociate these casein micelles. MFGM fragments were then recovered using ultracentrifugation (100,000 x g). In contrary to the components isolated in the first study presented, the impact of these MFGM fragments on rennet aggregation of casein micelles was negligible, despite a negative impact observed on rennet gel formation. More investigations will be needed to fully understand the mechanism underlying this interference to rennet coagulation. In the third study presented, the cheesemaking properties of buttermilk were compared to those of a denatured whey protein concentrate (WPC-D). Compared to this ingredient largely used in industrial cheesemaking, buttermilk allowed to obtain firmer rennet gels, more rapidly, and restrained the moisture retention in cheeses. The protein and fat recovery was also higher with buttermilk compared to WPC-D. The impact of the serum fraction of these ingredients was also evaluated, but it was negligible. This suggests that the impact of buttermilk on cheesemaking was mostly determined by its casein content. The effect of thermal denaturation in acidic condition (pH 4.6) of buttermilk, of whey protein concentrate or of a combination of both ingredients was also tested. The results showed a better protein recovery for all the ingredients and parameters tested. However, buttermilk used alone, heated or not, was the ingredient that allowed the best protein and fat recoveries while limiting moisture pickup. In conclusion, the centrifugation of buttermilk under different conditions allowed obtaining different fractions and evaluating their impact on rennet induced aggregation and coagulation properties of casein micelles. Some components of buttermilk serum phase (fine fat globules and high density MFGM fragments) impede the aggregation of renneted casein micelles. Other fragments isolated following sodium citrate dissociation of the casein micelles interfered with rennet induced coagulation by another mechanism which remains to be elucidated. However, the contribution of buttermilk casein micelles in rennet gel formation and properties remains important which distinguish it from a denatured WPC.

Le Cheddar est le fromage le plus consommé au Canada. Sa fabrication résulte de l'action coordonnée de facteurs technologiques et microbiologiques. Ces derniers sont souvent les plus difficiles à contrôler. Ils comprennent l'action du ferment et le développement de bactéries lactiques de la flore secondaire (NSLAB). Les NSLAB ne sont pas ajoutées volontairement au fromage et leurs rôles durant l'affinage ne sont pas bien définis. Ce projet exemplifie l'utilisation de la métagénomique, nouvelle science permettant d'analyser simultanément les génomes de tous les microorganismes d'une niche écologique donnée, pour obtenir de l'information sur la communauté microbienne du fromage et le rôle de chaque microorganisme dans le Cheddar. L'optimisation de la méthode ±substrate-induced gene expression screening¿ (SIGEX), afin d'identifier des opérons cataboliques induits par le citrate et la methionine, est décrite. Cette étude illustre la grande diversité de la flore microbienne du Cheddar et établit plusieurs protocoles nécessaires à l'avancement de la métagénomique dans le fromage.

Pour satisfaire l'intérêt grandissant des Québécois pour la consommation de fromage Cheddar, les transformateurs laitiers font face au défi du maintien de la grande qualité de leurs produits. Plusieurs bactéries, levures et champignons du microbiote natif des fromages du terroir québécois ont précédemment été isolés et identifiés. Ces microorganismes sont responsables des propriétés sensorielles typiques des fromages québécois par leurs diverses activités enzymatiques pendant l'affinage, notamment la protéolyse qui module la texture des fromages pendant l'affinage. En premier lieu, un criblage de souches de bactéries lactiques a été réalisé à l'aide d'une méthode basée sur la caractérisation de la texture, mais a été remplacée par la détermination de l'activité protéolytique. Au total, dix souches bactériennes et sept de levures ont été criblées. L'activité lipolytique a aussi été ajoutée comme paramètre de criblage pour son potentiel impact sur la texture. Pour ce faire, des milieux caséinate de calcium et tributyrine ont été inoculés individuellement avec les souches pour le criblage de la protéolyse et la lipolyse, respectivement, et incubés à 15 °C et 25 °C, pendant 21 jours. Deux souches, Latilactobacillus curvatus (LMA-11) et Lacticaseibacillus paracasei ssp. tolerans (LMA-1802), se sont démarquées par leur forte capacité protéolytique à 15 °C. Ensuite, les souches ont été ajoutées individuellement à la production à l'échelle pilote de fromages de type Cheddar affinés de manière accélérée pendant 64 jours à 13 °C afin de vérifier leur impact sur la protéolyse et la texture. Les suivis de la population bactérienne, de la composition, du pH et du profil de texture (TPA) ont aussi été réalisés après 5, 22, 43 et 64 jours d'affinage. Aucune des deux souches n'a apporté de changements significatifs au niveau de la composition, de la protéolyse, ni de la texture pendant l'affinage. Cependant, Lacticaseibacillus paracasei ssp. tolerans (LMA-1802) a mieux persisté pendant l'affinage et a réduit le compte bactérien du ferment significativement. Ces nouvelles données suggèrent que les souches Latilactobacillus curvatus (LMA-11) et Lacticaseibacillus paracasei ssp. tolerans (LMA-1802) n'induisent pas de défaut de composition ni de texture, mais un affinage prolongé aurait peut-être permis de cerner un impact sur l'un ou l'autre de ces paramètres. Il est possible d'émettre l'hypothèse que Lacticaseibacillus paracasei ssp. tolerans (LMA-1802) aurait permis de réduire la viabilité du ferment, et possiblement son autolyse, ce qui peut ainsi libérer des peptidases intracellulaires qui peuvent moduler les saveurs du fromage Cheddar. / To satisfy the growing interest of Quebecers for Cheddar cheese consumption, dairy processors are facing the challenge of maintaining the high quality of the cheeses. Several bacteria, yeasts, and molds of the native microbiota of Quebec cheeses have been previously isolated and identified. These microorganisms are responsible for the typical sensory properties of Quebec cheeses through their various enzymatic activities during ripening, among which proteolysis, which modulates the texture of cheeses during ripening. First, a screening of lactic acid bacteria was performed using a texture-based method but was replaced by the detection of the proteolytic activity of the strains. A total of ten bacterial strains and seven yeasts were screened. The lipolytic activity was also added as a screening parameter. For this purpose, calcium caseinate and tributyrin media were inoculated with the strains individually for proteolysis and lipolysis screening, respectively, and incubated at 15°C and 25°C, for 21 days. Two strains, Latilactobacillus curvatus (LMA-11) and Lacticaseibacillus paracasei subsp. tolerans (LMA-1802), stood out for their high proteolytic activity at 15 °C. Then, the strains were added individually to pilot-scale production of Cheddar-type cheeses aged using an accelerated ripening protocol for 64 days at 13°C to determine their impact on proteolysis and texture. Monitoring of bacterial population, composition, pH, and texture profile (TPA) were also performed after 5, 22, 43 and 64 days of ripening. Neither strain showed changes in composition, proteolysis, or texture during maturation. However, Lacticaseibacillus paracasei subsp. tolerans (LMA-1802) persisted better during ripening and reduced the bacterial count of the starter culture significantly. These new data suggest that, at least, Latilactobacillus curvatus (LMA-11) and Lacticaseibacillus paracasei ssp. tolerans (LMA-1802) strains do not induce compositional or textural defects, but extended ripening might have identified an impact on either of these parameters. It is possible to hypothesize that Lacticaseibacillus paracasei subsp. tolerans (LMA-1802) reduced the viability of the starter culture and could have possibly induced its autolysis, which can then release intracellular peptidases that may modulate the flavors of Cheddar cheese.

L’hypertension est probablement le plus important problème de santé dont souffrent les Canadiens (Statistiques Canada, 2010). Modifier l’alimentation est une façon de contrôler l’hypertension (OMS, 2013) (Statistiques Canada, 2010). Une autre possibilité serait la consommation d’acide gamma-aminobutyrique. L’acide gamma-aminobutyrique (GABA) est un composé hypotenseur présent dans certains aliments fermentés suite à sa production par certains microorganismes en condition de stress acide. La consommation quotidienne de 50 g de fromage de type Cheddar contenant 0,32 mg de GABA/g de fromage a entrainé une baisse de pression artérielle significative chez des hommes sujets à la préhypertension (Pouliot-Mathieu et al., 2013), mais non-significative par rapport au groupe témoin. Le Chester est un fromage à pâte semi-ferme, dont l’affinage dure plusieurs mois et dont le pH de 4,8 est obtenu naturellement, conditions qui favorisent la production de GABA. Le but de ce projet était de produire un fromage de type Chester en employant un ferment producteur de GABA qui permettrait l’obtention d’une concentration en GABA supérieure à 0,32 mg de GABA/g. La consommation de 50 g quotidienne de ce fromage pourrait alors entrainer une baisse de pression artérielle significative comparativement à un témoin sans GABA. La production de GABA a été confirmée chez les souches productrices Lc. lactis A23 et H13 et infirmée chez les souches de Lb. casei et Lb. paracasei testées. L’ajout du cofacteur de la réaction, le pyridoxal-5’-phosphate (PLP) a été évalué sur des caillés modèles, en plus de l’effet d’une combinaison des souches productrices de GABA, soit 50 % Lc. lactis H13/50% Lc. lactis A23. Le PLP n’a pas été ajouté lors de la fabrication des fromages de type Chester. Quatre ferments ont été employés et les fromages ont été affinés à 4°C, 8°C ou 12°C. À l’exception d’une humidité plus faible, la composition des fromages produits était semblable à celle d’un Chester traditionnel mais leur texture n’était pas aussi friable. La concentration maximale de GABA produite après 90 jours d’affinage à 12°C a été de 58mg/100g de fromage en utilisant un ferment composé de 25 % Lc. lactis H13 et de 75 % Lc. lactis A23.

Identifier le rôle et la contribution de chaque flore au sein de l'écosystème fromager a déjà fait l'objet de nombreux travaux, mais les modes d'investigation sont restés trop souvent descriptifs par manque d'outils moléculaires. L'objectif principal de cette étude était d'élucider les voies métaboliques impliquées dans la désacidification et la production de composés soufrés chez trois levures (Debaryomyces hansenii, Kluyveromyces marxianus et Yarrowia lipolytica) et une bactérie de surface (Brevibacterium linens) par une approche transcriptomique. La conception et l'utilisation d'une puce à ADN dédiée à ces quatre micro-organismes ont permis de mettre en évidence une divergence des voies cataboliques de la L-méthionine entre les levures et la bactérie d'affinage. L'ensemble des résultats obtenus a montré que la transamination est l'étape essentielle du catabolisme de la L-méthionine chez les levures. Elle s'accompagne d'une accumulation transitoire de l'acide α-céto-γ- méthylthiobutyrique chez Y. lipolytica, et essentiellement de sa forme réduite, l'acide α- hydroxy-γ-méthylthiobutyrique, chez K. marxianus et D. hansenii. La dégradation de ces composés se traduit par une augmentation de la production de méthanethiol et des composés soufrés volatils qui en résultent. Une étude plus approfondie réalisée sur Y. lipolytica a montré que les gènes ARO8 et BAT2 jouent un rôle prépondérant dans l'étape de transamination de la L-méthionine chez cette levure. En revanche, chez la bactérie B. linens, l'enzyme clef du catabolisme de la L-méthionine est la L-méthionine γ-lyase. L'apport de L-méthionine dans le milieu de culture induit fortement l'expression du gène mgl et génère une large gamme de composés soufrés volatils. L'étude des voies de dégradation du lactose et du lactate chez les levures a également permis d'obtenir des informations sur la part fonctionnelle de chaque espèce au cours de l'affinage. Ainsi, il semblerait qu'en culture mixte, K. marxianus soit plus impliqué dans la consommation du lactose via l'induction des gènes LAC12 et LAC4, D. hansenii dans le métabolisme du pyruvate puis le catabolisme du lactate en fin de culture, et Y. lipolytica dans la dégradation de la L-méthionine via l'induction des gènes ARO8 et BAT2. De façon plus globale, l'ensemble de nos résultats permet de mettre en évidence la possibilité de complémentarités métaboliques entre les levures d'affinage.

Thèse de doctorat : Procédés biotechnologiques et alimentaires : INPL : 2007. / Titre provenant de l'écran-titre.

Thèse de doctorat : Procédés biotechnologiques et alimentaires : INPL : 2007. Thèse de doctorat : Procédés biotechnologiques et alimentaires : Université de Ngaoundéré - Cameroun : 2007. / Titre provenant de l'écran-titre.

Reproduction de : Thèse d'exercice : Médecine vétérinaire : Toulouse 3 : 2007. / Titre provenant de l'écran titre. Bibliogr. p. 85-90.