Thèse (Ph. D.)--Université Laval, 2008. / Bibliogr.: f. 128-162. Publié aussi en version électronique dans la Collection Mémoires et thèses électroniques.

La lyophilisation des produits liquides dans le domaine alimentaire s'étend du jus de fruit aux bactéries lactiques. Le procédé coûte cher à cause de l'utilisation du vide durant un long temps de séchage. Or, une diminution du temps de séchage permet de diminuer le coût du procédé. Le moussage, considéré favorable pour le séchage à air chaud, est ainsi utilisé pour accélérer le procédé de lyophilisation du jus de pomme, pris comme aliment modèle, tout en gardant les qualités sensorielles et nutritionnelles. Cette thèse comprend quatre volets : (i) une caractérisation physique et rhéologique des mousses en déterminant les paramètres de moussage adéquats (choix et concentration des agents moussants, temps de fouettement) pour avoir la stabilité lors de la lyophilisation, (ii) une étude de l'effet du moussage sur la cinétique de lyophilisation (teneur en eau et température tout au long du procédé), (iii) modélisation de la cinétique de lyophilisation par application du réseau de neurones artificiels et optimisation de l'épaisseur d'échantillon pour accroître la capacité de production, et finalement (iv) une étude de la perte de qualité après la lyophilisation et sur la stabilité des produits lyophilisés lors du stockage. Les résultats de cette recherche ont permis d'abord de quantifier les concentrations de méthylcellulose (1%) et blanc d'oeuf (3%) nécessaires pour avoir des mousses stables (minimum de drainage) face à la lyophilisation. Il a été possible de déterminer à partir des études rhéologiques que les mousses les plus stables n'ont pas nécessairement un comportement solide. Un modèle de solidité en fonction de la fraction d'air et de la taille de bulles a été développé à partir des données expérimentales. L'effet du moussage rend la cinétique de lyophilisation plus rapide à la même épaisseur. Cependant, dû à la faible masse volumique des mousses, la capacité de production n'est pas nécessairement plus rapide que dans le cas de lyophilisation traditionnelle. L'application du réseau de neurones artificiels a permis de modéliser avec exactitude la température et la cinétique de séchage durant la lyophilisation des mousses. Une optimisation faite en utilisant ce modèle a montré que l'épaisseur minimale pour augmenter en même temps la cinétique de lyophilisation et la capacité de production, était trop grande pour être réaliste. L'addition d'agent moussant (polysaccharide ou protéine) rend les mousses plus hygroscopiques par rapport au jus de pomme sans moussage mais augmente, par contre, leur température de transition vitreuse. Ainsi les jus de pomme avec moussage sont plus stables thermiquement. Une faible diminution de la qualité sensorielle et nutritionnelle des jus des pommes mousses par rapport aux produits sans moussage a été constatée après le procédé de lyophilisation. Néanmoins, durant l'entreposage à température ambiante, les produits mousses se sont montrés plus stables que ceux sans mousser.

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Les composés phénoliques sont impliqués dans les propriétés organoleptiques majeures des aliments dérivant d’une matrice végétale. Ils sont notamment responsables de l’amertume, de l’astringence et de la couleur des produits cidricoles. Le brunissement observé lors de la transformation des fruits est lié à la formation de pigments jaunes-orangés. Il est initié par l’activité d’une enzyme plastidiale, la polyphénol oxydase, qui catalyse l’oxydation des polyphénols en présence d’oxygène. Cela aboutit à la formation de quinones, espèces chimiques très réactives qui sont rapidement impliquées dans des voies réactionnelles ultérieures. Certains produits néoformés sont colorés. Un profilage des molécules colorées présentes dans quatre jus de pomme monovariétaux aux couleurs contrastées a été réalisé en CLHP-DBD-SM. Il a mis en évidence l’existence de tannins oxydés colorés et de composés jaunes-orangés non tannants. Parmi ces derniers, des produits d’oxydation de la phloridzine, dérivant de la classe des dihydrochalcones, ont été clairement identifiés (POPj, XGPOPj). Des approches couplées en milieu réel et solution modèle ont en outre permis d’identifier une nouvelle structure colorée dérivant d’un couplage oxydatif entre une dihydrochalcone et un flavanol monomère. Enfin, des déhydrotrimères d’épicatéchine ont pu être caractérisés en solution synthétique mais n’ont pas été détectés directement dans les jus. Par ailleurs, la couleur exprimée par les pigments formés peut subir des modulations en fonction de l’environnement physico-chimique. A titre d’exemple, la fermentation cidricole génère classiquement une décoloration des moûts ; or la composition du milieu fermentaire évolue sous l’influence de différents paramètres tels que le pH ou le potentiel redox. L’impact d’un milieu réducteur sur la couleur du POPj et d’une déhydrotriépicatéchine de type A, sélectionnés comme pigments modèles des jus de pomme, a été exploré par voltammétrie cyclique et spectroélectrochimie UV-visible. En outre, les changements de propriétés spectrales du POPj liés à son état de protonation ont été rationalisés par des approches de TD-DFT. / The phenolic compounds are involved in the main organoleptic properties of plant-derived foods. They are especially responsible for the bitterness, the astringency and the color of apple cider products. The browning observed during fruit processing is related to the formation of yellow-orange pigments. By its catalytic activities, the polyphenol oxidase, a plastidial enzyme, initiates the oxidation of polyphenols in the presence of oxygen. It leads to the formation of quinones, very reactive species which are quickly involved in further chemical reactions. Some of the neoformed products are colored. Four apple juices, showing contrasted colors, were analyzed by reversed-phase HPLC-DAD-MS in order to obtain their profiles in colored compounds. The presence of yellow-orange oxidized tanning and non-tanning compounds was highlighted. Within the latter compounds, some phloridzin oxidation products, deriving from dihydrochalcones, were clearly identified (POPj, XGPOPj). In parallel, coupled approaches in real media and model solutions led to the identification of a new colored structure deriving from an oxidative coupling between a dihydrochalcone and a flavanol monomer. Finally, catechin trimers were also characterized in synthetic medium but they were not detected directly in apple juices. Moreover, the color expressed by the yellow-orange pigments can suffer some variations as a function of the physical-chemical environment. For instance, the cider fermentation results generally in a loss of color in apple juices; but the composition of the fermentative medium evolves under the influence of several parameters, such as pH and redox potential. The impact of reducing conditions on the color of POPj and A-type dehydrotriepicatechin, both selected as model pigments of apple juices, was explored by cyclic voltammetry and UV-visible spectroelectrochemistry. Besides, the changes in spectral properties of POPj, related to its protonation state, were rationalized by TD-DFT calculations.