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.

Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Plusieurs études ont rapporté l'activité antimicrobienne et anti-oxydante d'extraits de sous-produits végétaux. Le recours à l'utilisation de ces extraits dans les produits alimentaires pourrait constituer une stratégie innovante et prometteuse. Les résidus de fruits et légumes peuvent être une source potentielle de composés bioactifs. L'enjeu de cette étude était d'initier des recherches qui pourront aboutir au développement d'agents anti-oxydants-antimicrobiens à partir des sous-produits végétaux destinés à la conservation des aliments, comme une alternative aux produits chimiques synthétiques. L'étude initiale a été d'identifier des extraits de fruits et légumes qui possèdent à la fois de grandes propriétés antimicrobiennes et anti-oxydantes. Enfin, des moyens simples pour augmenter l'activité antimicrobienne de ces extraits ont été étudiés. Environ 160 extraits aqueux de sous-produits de fruits et légumes ont été criblés pour évaluer leur potentiel antimicrobien et anti-oxydant. L'activité antimicrobienne a été déterminée par l'inhibition de la croissance d'Escherichi coli et de Bacillus subtilis. L'activité anti-oxydante a été mise évidence par le test au DPPH (2,2-diphenyl -1-picrylhydrazyl). L'étude a conduit à l'identification des extraits présentant à la fois un potentiel antimicrobien et des propriétés anti-oxydantes. Les propriétés bioactives des extraits sont influencées par le pH de l'extrait, le type de tissu (fruits, feuilles et racines) et le type physiologique des fruits (climactérique). Les résultats ont montré l'existence d'une relation entre les propriétés anti-oxydantes et antimicrobiennes des extraits de plantes. De ce fait, l'indice anti-oxydant-antimicrobien développé pourrait être utile dans le choix des sources végétales bioactives. Les extraits de plantes aux propriétés antimicrobiennes et anti-oxydantes présentent un potentiel comme agent de conservation sécuritaire, bénéfique pour la santé et économique. La considération de la vitesse de piégeage des radicaux (facteur du temps) pour définir l'efficacité réelle (capacité) du système anti-oxydant a été considérée comme la meilleure manière d'exprimer avec plus de fiabilité le pouvoir anti-oxydant réel. La nouvelle expression, le pouvoir antiradicalaire - ARP, produite à partir du test DPPH, peut être plus utile pour identifier l'activité anti-oxydante des échantillons biologiques. Certains échantillons présentaient une valeur ARP élevée tels que les extraits de rambutan, feuille de canneberge, feuille de bleuet, feuille de vigne (sauvage), feuille de framboise, feuille de bétel, avocat, grenade et cherimoya. Les extraits de feuilles possèdent, en général, une valeur d'ARP supérieure à celle des fruits tandis que, les extraits de racines présentent les plus faibles ARP. De plus, cette étude montre également que le nombre moyen d'oxydation du carbone de mélanges complexes tels que des extraits de plantes peut prédire leur pouvoir anti-oxydant, en dépit de la disparité entre les tissus de feuilles et de fruits. Le spectre d'activité anti-radicalaire d'extraits sélectionnés a été exploré. L'activité anti-oxydante a été évaluée par différentes méthodes incluant, capacité anti-oxydante équivalente de Trolox (TEAC), essai de radicaux libres (DPPH), test du pouvoir réducteur d'ion ferrique (FRAP), mesure du potentiel d'oxydoréduction, réduction du peroxyde d'hydrogène, du radical hydroxyle, d'anion superoxyde, d'oxyde nitrique et de l'activité de chélation du fer. Les teneurs totales en composés phénoliques (TPC) et en flavonoïdes (TFC) des extraits ont également été déterminées. Les extraits de feuille de bétel, fruit de bleuet, feuille de cassis, feuille de canneberge ont montré une bonne activité de piégeage des radicaux (essai TEAC); ceux de pomme, oseille, vigne rouge et racine de pissenlit étaient efficaces contre SOA; ceux de feuilles de canneberge, feuille de bleuet, cassis et romarin contre le radical hydroxyle; ceux de bette à carde, panais, brocoli et orange contre H2O2; et ceux de pomme de terre, banane, oseille, feuille d'argousier contre l'oxyde nitrique. Les extraits de feuille et fruit de bleuet, grenade, cassis et feuille de bétel ont montré un bon pouvoir réducteur d'ion ferrique. Les extraits possédant la capacité élevée de chélation du fer étaient: feuille d'argousier, radis, panais, feuille de bétel et mangoustan. L'extrait de feuille de bétel présentait des activités élevées, y compris de fixation du fer et de piégeage de divers radicaux, à l'exception de l'oxyde nitrique, où l'activité était néanmoins modérée. Les essais de TEAC, de DPPH et de FRAP fournissent essentiellement la même réponse concernant l'activité anti-oxydante des extraits de plantes, ce qui suggère que l'un de ces essais serait suffisant pour évaluer leur capacité anti-radicalaire. / Cette étude suggère également que l'activité anti-oxydante d'une substance, déterminée par un ou plusieurs essais, ne donne pas une image complète de son efficacité contre les diverses espèces de radicaux oxygénés; et elle montre que la détermination du spectre de l'activité anti-radicalaire serait nécessaire. L'activité antimicrobienne des extraits de plantes sélectionnés a été évaluée en détail par turbidimétrie en milieu liquide et par diffusion en milieu solide (gel). L'activité antimicrobienne a été exprimée dans la première méthode par l'inhibition de la croissance (GI), par la concentration minimale inhibitrice (MIC) et par une nouvelle expression, dénommée index antimicrobien (AMI). Dans la seconde méthode, l'activité a été exprimée en zone d'inhibition. L'AMI prend en compte les trois phases de croissance des bactéries. Bien que les méthodes turbidimétriques soient fiables dans l'évaluation de l'activité antimicrobienne des substances, la nouvelle expression (AMI) semble être plus significative car, elle comprend l'information sur l'interaction entre la substance et le micro-organisme et sa vitesse de croissance en présence de cette substance. De plus, l'AMI démarque l'activité des échantillons, même ceux qui sont très actifs. Le spectre d'activité antimicrobienne des extraits de plantes sélectionnés a été également étudié. Seulement quelques extraits ont montré un spectre d'activité antimicrobienne assez large. En effet, seul l'extrait de feuille de bétel a un large spectre d'activité contre les bactéries, les levures et les champignons, suivis des extraits de grenade et de fruits d'argousier qui semblent être efficaces contre les bactéries et les levures. L'extrait de cassis est effectivement une substance antibactérienne. Finalement, différentes stratégies pour améliorer l'activité antimicrobienne d'extraits anti-oxydants-antimicrobiens sélectionnés ont été explorées. Trois approches, incluant l'extraction par solvants sélectifs, le mélange binaire des extraits et l'addition de composés végétaux, ont été étudiées. L'activité anti-oxydante-antimicrobienne et le profil phytochimique ont été analysés. Le résultat montre que l'eau chaude peut être utilisée comme solvant pour l'extraction d'agents anti-oxydants-antimicrobiens d'origine végétale, bien qu'un solvant polaire extrait en préférence les substances phénoliques et modestement les substances non polaires comme les terpénoïdes. Toutefois, compte tenu du rendement et de l'activité des extraits, l'eau semble être appropriée, et elle peut être considérée comme un solvant efficace pour les fruits qui sont riches en substances phénoliques. Néanmoins, d'autres solvants sélectifs doivent être considérés pour l'extraction des substances actives non-polaires issues de matière première végétale comme les feuilles. Certaines augmentations de l'activité antimicrobienne sont possibles par le mélange de deux extraits de plantes ou par l'addition de composés végétaux. On a aussi observé que la composition des mélanges peut être importante, car les interactions synergiques ou antagonistes se retrouvent dans certaines proportions. Le mélange des extraits de grenade et cassis d'une part et le mélange des extraits de thé vert et pomme de cajou d'autre part ont montré une amélioration d'activité. L'ajout de glyoxal de méthyle et mono-caprine a également produit une augmentation de l'activité des extraits de plantes. L'addition de glyoxal de méthyle à 25 % (p/p) a amélioré l'activité des extraits de grenade et de cassis. Dans l'ensemble, ce travail a exploré le potentiel des extraits des sous-produits de fruits et de légumes comme agent anti-oxydant-antimicrobien. Les extraits de plantes montrant des potentiels anti-oxydants et antimicrobiens regroupent: olive, canneberge, noni, feuille de bétel, cassis, grenade, citronnelle, épinard, raisin vert (vin), cassis (résidu), aubergine, ramboutan, prune indienne, feuille de canneberge, feuille de romarin, feuille de vigne (sauvage), thé vert, mangoustan et feuille de framboise. Cependant, de cette liste, seuls quelques extraits (feuille de bétel, grenade, résidus de cassis) présentent un large spectre d'activité anti-oxydante et antimicrobienne. En outre, cette étude a introduit de nouvelles expressions pour l'activité anti-oxydante (ARP) et antimicrobienne (AMI) des mélanges complexes tels que les extraits de plantes. Ces expressions peuvent être utiles pour le criblage de matériels d'origine végétale dans la recherche de ces activités. Un autre enseignement de cette étude est que l'amélioration de l'activité antimicrobienne des extraits de plantes ne peut pas être possible simplement par le mélange d'extraits, en raison des interactions potentielles entre les composants des extraits. La connaissance de la composition phytochimique est essentielle pour comprendre de telles interactions, dans la sélection des mélanges et pour déterminer les approches possibles pour améliorer l'activité antimicrobienne. / Les sous-produits de végétaux peuvent être une source potentielle d'antioxydant-antimicrobiens pour une application dans la conservation des aliments, comme alternative aux agents synthétiques, mais beaucoup de travaux sont encore nécessaires pour atteindre ce but, ce qui nécessiterait une approche systémique. / There is a growing interest in the development of strategies to use agricultural and industrial residues as a source of high value-added, including bioactive products. The residues of fruits and vegetables may be a potential source of bioactive compounds. The major objective of this work is to conduct studies to pave the way for the development of antioxidant-antimicrobials from plant by-products for use in food preservation, as alternative to synthetic chemicals. The starting point was the identification of extracts of fruit and vegetable extracts exhibiting high antimicrobial and antioxidant properties. The selected extracts were then characterized for their spectrum of antioxidant and antimicrobial activities. Finally, simple ways of enhancing the antimicrobial activity of the selected extracts were examined. Aqueous extracts of about 160 fruit and vegetable by-products were evaluated for their potential as antimicrobial and antioxidant agents. The growth inhibiting activity of all the 160 extracts were tested against Escherichia coli, and Bacillus Subtilis; and the antioxidant activity was determined by DPPH radical scavenging assay. The pH of the extract, type of tissue (fruit, leaf and root) and physiological type of fruits (climacteric) had impact on the bioactive properties. There was some relationship between antioxidant and antimicrobial properties of the plant extracts. The proposed antioxidant-antimicrobial index may be useful in the selection of plant sources of bio-actives. Consideration of rate of radical quenching (time factor) to define actual efficacy (capacity) of antioxidant system was found to be a better and reliable way of expressing the real antioxidant power. The new expression, antiradical power - ARP, generated from DPPH assay may be more useful in identifying the antioxidant activity of biological samples. Some samples exhibited high ARP value such as rambutan, cranberry leaf, blueberry leaf, grape leaf (wild), raspberry leaf, betel leaf, avocado, pomegranate and custard apple. Leaf extracts possess, in general, higher ARP than fruits, and root extracts possess low ARP. In addition, this study also suggests that average carbon oxidation number of complex mixtures such as plant extracts may portend their antioxidant power, in spite of the disparity between leaf and fruit materials. In chapter 4, plant extracts selected from the original 160 were investigated for their spectrum of anti-radical activity. The antioxidant activity was evaluated by Trolox equivalent antioxidant capacity (TEAC), DPPH free radical assay (DPPH), ferric reducing power assay (FRAP), redox potential measurement, hydrogen peroxide, hydroxyl radical, superoxide anion, nitric oxide and iron chelating activities. Their total phenolic content (TPC) and total flavonoid content (TFC) were also determined. Betel leaf, blueberry fruit and black currant and cranberry leaf showed high radical scavenging activity (TEAC assay); apple, sorrel, red grape and dandelion root were effective against SOA; cranberry leaf, blueberry leaf, black currant and Rosemary against hydroxyl radical; rainbow chard, parsnip, broccoli and orange against H2O2; and potato, banana, sorrel, sea buckthorn leaf against nitric oxide. Blueberry leaf and fruit, pomegranate, black currant and betel leaf showed high ferric ion reducing power. The extracts showing high iron binding capacity were: sea buckthorn leaf, radish, parsnip, betel leaf and mangosteen. Betel leaf extract exhibited high activities, including iron binding and scavenging of various radicals except nitric oxide, where the activity was moderate. TEAC, DPPH and FRAP assays provide essentially the same response with respect to the antioxidant activity of plant extracts, suggesting that any one of them would be adequate to evaluate their anti-radical capacity. This study also suggests that antioxidant activity of a substance, determined by one or more related assays, does not give the complete picture of its effectiveness against various species of oxygen radicals; and emphasizes that determination of the spectrum of the anti-radical activity would be necessary. In chapter 5, the antimicrobial activity of selected plant extracts was evaluated in detail by turbidimetric methods in liquid medium, and by well-diffusion method in gel medium. The antimicrobial activity was expressed in the former by growth inhibition, minimum inhibitory concentration - MIC and by a new expression, the antimicrobial index – AMI; and in the latter, expressed by zone of inhibition. AMI takes into account all the three growth phases of the bacteria. Although the turbidimetric methods were in good agreement in the assessment of the activity of the substances, the new expression, AMI, appears to be more meaningful since it carries the information regarding interaction between the substance and the microorganism and the growth rate in the presence of that substance. In addition, AMI demarcates the activity of samples, even those found to be highly active. Furthermore, the spectrum of antimicrobial activity of selected plant extracts was also examined. Only a few extracts showed some broad spectrum in their activities. In effect, only betel leaf extract showed a broad spectrum of antimicrobial activity against bacteria, yeasts and fungi; whereas pomegranate and sea buckthorn fruit extracts appear to be effective against both bacteria and yeasts. Black currant extract is effectively an antibacterial substance. In chapter 6, various ways of enhancing the antimicrobial activity of selected antioxidant-antimicrobial extracts were explored. Three approaches, including selective solvent extraction, binary blending of extracts and addition of plant compounds were investigated. Antioxidant, antimicrobial activity and the profile of phytochemical classes were analyzed. The results showed that hot water could be used for solvent extraction of antioxidant-antimicrobials from plant materials, albeit a polar solvent that extracts phenolic substances preferably and only modestly non-polar substances such as terpenoids. However, considering the yield of the extracts and the activity, water appeared to be an effective solvent solvent for fruit sources that are rich in phenolic substances. Other selective solvents must be considered for extraction of active non-polar substances for plant sources such as leaves. Some enhancement in antimicrobial activity was possible by either mixing plant extracts or by the addition of plant compounds. It was also observed that the composition of blends or mixtures might be important, since synergistic or antagonistic interactions occurred at certain proportions. Pomegranate and black currant extract blends and green tea and cashew apple extract blends showed enhancement in activity. The addition of methyl glyoxal and mono-caprin also showed enhancement in the activity of plant extracts. Methyl glyoxal at 25 % (w/w) addition improved the activity of pomegranate and black currant extracts. Overall, this work explored the potential of extracts of fruit and vegetable by-products as anti-oxidant-antimicrobials. Some plant extracts having potential as antioxidant-antimicrobial agents. They include: olive, cranberry, noni, betel leaf, black currant, pomegranate, lemon grass, spinach, green grape (wine), black currant (residue), egg plant, rambutan, Indian plum, cranberry leaf, rosemary leaf, grape leaf (wild), green tea, mangosteen and raspberry leaf. However, the list is reduced to a few (betel leaf, pomegranate, black currant residue), should broad antioxidant and antimicrobial activities are taken into account. In addition, this study introduces new expressions for antioxidant (ARP) and antimicrobial (AMI) activities of complex mixtures such as plant extracts, and they can be useful in the screening of plant materials for these activities. The knowledge of the phytochemical composition is essential to understand such interactions, in the selection of mixtures and to determine possible approaches to enhance the antimicrobial activity. Plant by-product can be a potential source of antioxidant-antimicrobial for use in food preservation, as alternative to synthetic agents, but much work is needed to realize this goal, and that would require a systemic approach.

Parmi les produits frais pouvant être cultivés en milieux urbains ou bâtiments, la production de jeunes légumes-feuilles riches en nutriments, communément appelés verdurettes, est en plein développement. La régie de fertilisation appliquée en culture biologique hors sol reste un déterminant majeur de la performance agronomique des cultures et de la qualité des produits. Par ailleurs plusieurs études rapportent que les biostimulants peuvent entraîner une production de biomasse plus élevée et améliorer la qualité de plusieurs légumes et fruits en augmentant l’absorption des éléments nutritifs ainsi que la résilience des plantes aux stress abiotiques et biotiques. Cependant, on sait peu de choses sur les apports optimaux en fertilisants et les avantages de l’ajout de biostimulants au milieu de culture de verdurettes biologiques. Par conséquent, ce projet visait à évaluer l’effet de (1) 5 concentrations de fertilisation biologique (0 % ; 50 % ; 100 % [14 g N m -2 ] ; 150 % ; 200 %) pour 3 milieux de culture (sans ou avec mycorrhizes et algues et acides humiques) (2) la réutilisation de ces milieux de culture et (3) 11 biostimulants (Bacillus pumilus, algues, Triacontanol, vermicompost, Trichoderma harzianum, acide humique, CaSiO3, engrais d’insectes, frass et farine de Hermetia illucens et témoin) sur la croissance, la productivité et l’activité biologique du sol de 6 espèces de verdurette. Les doses de fertilisation de 100 et 150 % ont été suffisantes pour la production de la chicorée, shiso, basilic et laitue, alors que l’épinard et la bette à carde ont bénéficié d’une fertilisation de 200 %. La teneur en NO3 observée dans les feuilles a été à l’intérieur des normes de la Commission Européenne UE n ° 1258/2011 (2 000 à 7000 mg NO3/kg selon l’espèce et saison. Peu de différences ont été observées entre le milieu de culture témoin et le milieu de culture amendé de mycorhizes. La réutilisation des milieux de culture a permis d’accroître les rendements. Par ailleurs, peu d’effets positifs des biostimulants sur le rendement et les paramètres photobiologiques ont été observés, suite au court cycle de production et l’absence de stress. Les traitements à base de frass ont toutefois augmenté l’activité biologique du milieu de culture. Avec les frass, la baisse du rendement observée pourrait impliquer une éventuelle immobilisation et/ou utilisation des éléments nutritifs dans le milieu de culture par les microorganismes du sol. / Among the fresh produce that can be grown in urban settings or in buildings, the production of nutrient-rich baby leafy vegetables or microgreens is booming. The management of fertilization applied to organic cultivation remains a major determinant of the agronomic performance of greenhouse crops and of product quality. In addition, several studies reported that biostimulants can lead to higher biomass and improve the quality of several vegetables and fruits by increasing nutrient uptake and plant resilience to abiotic and biotic stresses. However, little is known about the optimal fertilization and the benefits of adding biostimulants to organic growing media. Therefore, this project aimed to evaluate the effect of (1) 5 concentrations of organic fertilization (0%; 50%; 100%; 150%; 200%) for 3 growing media (without or with mycorrizae, seaweed and humates), (2) reusing the growing media and (3) 11 biostimulants (Bacillus pumilus, seaweed extract, triacontanol vermicompost, Trichoderma harzianum, humic acid, CaSiO3, insect fertilizer, frass and meal of Hermetia illucens and control) on 6 species of microgreens. The growing media had significant effects on plant biomass. The growing medium amended with mycorrhizae, algae and humic acids increased the total fresh and dry biomass of shiso, basil and lettuce, while no gain in productivity was observed for spinach and Swiss chard. For chicory, only the total dry biomass was increased. Spinach and Swiss chard had the highest biomass with 200% fertilization, while chicory, shiso, basil and lettuce achieved optimal yield with 100 and 150%. In general, a positive correlation was observed between yield, nutrient uptake and mineral availability. However, the nutrient use efficiency decreased with increasing rates of fertilization. The fertilization treatments had a significant effect on leaf NO3 content, which increased with N concentration. However, leaf NO3 content was within the standards of the European Commission EUn°1258/2011; 2000-7000 mg NO3/kg spinach according to species and seasons. When reusing the growing media, similar effects of fertilizer x growing medium treatments were observed. However, biostimulants had few significant effects on yield and the photobiological parameters. This could be explained by the short growth cycle, added to the lack of stress in the plants. Frass resulted in an increase in the biological activity of the growing medium compared with the control without any biostimulant, but reduced yield which could imply a possible immobilization and/or use of nutrients by soil microorganisms, while humic acid decreased the FDA.

This thesis focuses on a clientele who currently lives with both a lower life expectancy and a lower quality of life due to obesity. The goal of this thesis is to identify and validate effective interventions for people living in a family environment with intellectual disabilities or treated with antipsychotic medication. Methods. Covering a period of five years, this research includes two studies, each lasting two years, evaluating two interventions. The first is a control-group study involving 82 participants. It assesses the effectiveness of interventions aimed at patient self-control and identifies lifestyle factors related to obesity in this population. The second study includes 7 families (comprised of 36 individuals) and 30 public health care professionals. It assesses the effectiveness of interventions, this time targeting the offer of food by the cooks and the support of public health care professionals. Measures : Body mass index (BMI), waist circumference (WC), antipsychotic medication use, family, lifestyle factors (physical activity, consumption of fruits and vegetables, smoking, duration of sleep), survey of food offer and physiological parameters (blood pressure, fasting glucose and lipid). Results. The WC is a more sensitive measure than BMI to detect obesity, particularly in women, who have a higher incidence of abdominal obesity. The family is a determining variable of the variation in the incidence of obesity. The practice of physical activity and the daily consumption of vegetables (excluding potatoes) are associated with less obesity. Interventions aimed at self-control are ineffective with this population. However, interventions aimed at the cooks and the health care professionals are significantly effective in reducing BMI as well as WC and in increasing the frequency of physical activity and consumption of fruits and vegetables, while improving the quality of the food offered. These improvements are maintained after two years. Conclusion. It appears that interventions specifically targeting the cook and involving the health care professionals are an efficient way to help this clientele.This thesis also highlights the usefulness for health care professionals to change from an intervention model of being the"expert", previously used primarily with an institutionalized clientele, to a model of"non-expert" focusing on collaboration, best suited for interventions on lifestyle factors in family environments.

La difficulté d'estimer avec fiabilité la contribution des cultures de légumineuses au pool azoté du sol est un frein à l'accroissement de l'utilisation de ces cultures en tant qu'alternative aux engrais azotés chimiques. D'une part, il est difficile de prévoir la quantité d'azote (N) fixé en fonction des conditions de culture. D'autre part, il existe une grande incertitude sur la quantité d'azote provenant des parties souterraines et principalement de l'N rhizodéposé. Dans ce contexte, le premier objectif de mon travail de thèse était d'adapter et d'affiner une méthode de marquage utilisant le tracer 15N pour mesurer la quantité d'N rhizodéposé par une culture de pois. Deux méthodes « split-root » et « cotton-wick » ainsi que plusieurs conditions de marquage ont été testées. Les effets de la disponibilité en azote du sol, d'un stress hydrique et des sources d'azote sur ce processus ont également été étudiés chez différentes variétés et lignées isogéniques de pois. L'estimation de la rhizodéposition est influencée par la fréquence de marquage et la concentration de la solution de marquage. Cependant, des résultats fiables ont été obtenus avec les deux méthodes de marquage lorsque les plantes étaient soumises à un marquage continu avec une solution diluée d'urée. Pour des raisons pratiques, la méthode « cotton-wick » a été adaptée pour les expérimentations en conditions de plein champ. La proportion d'azote allouée aux parties souterraines n'était influencée ni par un stress hydrique, ni par la disponibilité en azote du sol ou les sources d'azote. L'N rhizodéposé représentait 90% de l'azote total des parties souterraines. De ce fait, l'azote des parties souterraines devrait être intégré dans le calcul du bilan N après une culture de légumineuse ainsi que pour la prédiction des économies en N pour les cultures suivantes dans les systèmes de cultures basés sur les légumineuses.

Il a été démontré que l’utilisation d’une solution électro-activée (SEA) comme saumure dans le procédé de mise en conserve des légumes permet, par effet barrière, d’éliminer l’étape de stérilisation thermique. L’objectif de cette étude est de vérifier la viabilité économique d’un tel procédé alternatif de mise en conserve des légumes. Le coût pour la création d’un réacteur d’électro-activation a été calculé en tenant compte du prix des matériaux. Les coûts de fonctionnement pour un procédé conventionnel et pour un procédé avec électro-activation intégrée au procédé de conservation ont été calculés par une simulation sur SuperPro Designer pour différents produits : les petits pois, les carottes et le maïs. Après ajustement des données de simulation, un délai de récupération d’environ 2,03 ans pour les 3 produits étudiés a été obtenu. En plus, une fois le réacteur d’électro-activation optimisé, ce délai est passé à 1,03 an, ce qui constitue une avancée significative dans le processus d’amélioration de l’efficacité énergétique est technologique du procédé de conservation des légumes dans le lequel l’étape de stérilisation thermique est éliminée. La simulation par SuperPro Designer a montré une possibilité d’une réduction de 32% de vapeur et de 38% du volume d’eau nécessaire au refroidissement des boîtes de conserve. En tenant compte des modifications apportées au procédé de mise en conserve, l’intégration de l’électro-activation permettrait une économie globale de l’ordre de 17%. / It has been demonstrated that the use of an electro-activated solution (SEA) as a brine in the vegetable canning process makes it possible, by the barrier (hurdle) effect, to eliminate the thermal sterilization step. The objective of the present study is to verify the economic viability of such alternative canning process of vegetables. The cost for the manufacture of an electro-activation reactor was calculated taking into account the price of the materials. The operating costs for a conventional canning process and for process with integrated electro-activation step were calculated by simulation on SuperPro Designer for different products: peas, carrots and maize. After adjustment of the simulation data, a recovery time of approximately 2.03 years for the 3 products studied was obtained. In addition, once the electro-activation reactor has been optimized, this time has risen to 1.03 years, which is a significant step forward in the process of improving technological and energy efficiency of a process of vegetable canning wherein the thermal sterilization step is eliminated. The SuperPro Designer simulation showed a 32% reduction in steam and a 38% reduction in the volume of water needed to cool the cans. Taking into account the modifications made to the canning process, the integration of electro-activation would allow a global saving of around 17%.

L'agriculture verticale en bâtiment est un nouveau mode de production innovant en pleine expansion. Elle permet de recréer des conditions optimales de culture et a comme avantage d'augmenter la productivité et la qualité des légumes produits. Aux vues de l'importance de la lumière dans le processus de photosynthèse et du coût économique relié à l'éclairage artificiel en agriculture verticale, l'objectif de cette étude était d'établir une stratégie d'éclairage artificiel pour la production de légumes-feuilles biologiques en production verticale en milieu contrôlé. Plus précisément, d'identifier l'effet de l'intégrale d'énergie lumineuse journalière (IEJ), soit la photopériode par la densité de flux photonique photosynthétique (DFPP), du fractionnement de la photopériode, de l'utilisation d'une phase de faible intensité lumineuse en remplacement de la phase nocturne et de la composition spectrale sur la performance agronomique et la qualité de verdurettes. Trois séries d'expériences ont été réalisées ; la première portait sur l'étude de la photopériode et de l'intensité lumineuse sur la croissance de légumes-feuilles jusqu'au stade adulte, la seconde étudiait le fractionnement de la photopériode sur 12 espèces ou cultivars de verdurettes au stade juvénile et la troisième, réalisée en milieu commercial à la ferme l'Abri Végétal, évaluait l'impact de la qualité spectrale sur les mêmes 12 espèces ou cultivars de verdurettes. Cette étude a démontré que la fragmentation et l'allongement de la photopériode à 20-h par jour par rapport à une photopériode conventionnelle de 18 h pour une même IEJ a permis d'augmenter de 20 à 23 % la productivité des verdurettes cultivées, et ce, sans causer de désordres physiologiques. L'effet de la phase de faible intensité lumineuse, correspondant au point de compensation lumineux, sur les légumes-feuilles au stade adulte et verdurette n'a toutefois pas augmenté la productivité. Les réponses des légumes-feuilles au stade adulte et juvénile ont été spécifiques à l'espèce ou cultivar.

Depuis la mise en place du PNNS (Programme National Nutrition Santé) en 2001 en France, chacun sait qu'il faut manger des légumes quotidiennement, et ce depuis le plus jeune âge, pour bénéficier d'une alimentation équilibrée. Dans le pays dont le « repas gastronomique » a été labellisé en 2010 par le comité intergouvernemental de l'UNESCO pour la sauvegarde du patrimoine immatériel de l'humanité, la culture alimentaire a donc vu, depuis une vingtaine d'années, sa tradition basée sur le goût et la commensalité, bouleversée par une approche de plus en plus fonctionnelle de l'alimentation, centrée sur la nutrition et la santé.Le mangeur français est, dans ce contexte, assailli de discours contradictoires sur l'alimentation, mais qui tendent pour la plupart à le responsabiliser et potentiellement à le culpabiliser. Imprégné d'une culture alimentaire de plaisir et de liberté, il subit un véritable bouleversement des valeurs liées à l'alimentation.On pourrait alors penser que les pratiques ont changé et que la consommation de légumes, aujourd’hui mise en valeur par les politiques de santé publiques, a fortement augmenté. Paradoxalement, ce n'est pas le cas. La dernière étude du CREDOC montre même qu’« en 2016 (…) on n’a jamais eu aussi peu de grands consommateurs de fruits et légumes, que ce soit chez les enfants ou les adultes. » (2017). Par ailleurs, « l’atteinte du repère de cinq fruits et légumes par jour se fait avant tout en consommant plus de fruits frais » (Ibid.).Or si les dernières études montrent une baisse générale de la consommation des légumes, les classes diplômées de la société sont les seules qui conservent une consommation plus forte, principalement de légumes frais. La question est alors de savoir si le légume ne serait pas en passe de devenir un nouvel aliment distinctif, concentrant les valeurs dominantes de notre société surmoderne (Augé, 1994) reprises à leur compte par les catégories « moyennes supérieures », telles la fraîcheur, la légèreté, le naturel, etc. Si l’on peut gager une diffusion des pratiques aujourd’hui minoritaires du haut de l’échelle sociale vers le bas, suivant par là les théories de l’innovation sociale observées au fil de l’histoire, il semble pertinent de s’intéresser aux freins et leviers, au-delà des conditions matérielles, de la consommation des légumes chez ces mangeurs.Pour comprendre, interpréter, analyser la consommation des légumes en France, il s’agit ici d’étudier l'imaginaire qu'ils déploient chez les mangeurs les plus consommateurs, car si « tout fait social doit être étudié sous l'angle matériel et sous l'angle mental » (Corbeau, Poulain, 2002), les paramètres du choix rationnel sont loin d'être suffisants, dans le cas de l'alimentation en général, et des légumes en particulier, pour comprendre leur faible consommation. Dans ce cadre, la consommation de légumes est appréhendée comme source de distinction et d’intégration sociale.A partir de l’enquête de terrain sur 20 mangeurs, restreinte en nombre mais étendue de par les multiples protocoles d’enquêtes déployés, issus de catégories socioprofessionnelles diplômées, il s’agit de comprendre le rapport entre l'expérience sensorielle et même polysensorielle, sensible (multimodale) attachée aux légumes et les représentations concomitantes.De l’expérience de dégustation à l’ « image du goût » (Boutaud, 2005) des légumes, en passant par le contexte et les modalités de leur consommation, l’idée est de saisir, sur le terrain et de façon très concrète, la manière dont les discours médiatiques nombreux sur les légumes, constitutifs des imaginaires sociaux sur le sujet, sont reçus, perçus, appropriés et plus ou moins intégrés dans les pratiques des mangeurs, eux-mêmes situés à la croisée d’un faisceau de facteurs favorables ou non à l’image des légumes, à différentes échelles, consciemment ou inconsciemment. / Since the establishment of the PNNS (National Health Nutrition Program) in 2001 in France, everyone knows that we must eat vegetables daily, and from a very young age, to enjoy a balanced diet. In the country whose "gastronomic meal" was certified in 2010 by the UNESCO Intergovernmental Committee for the Safeguarding of the Intangible Cultural Heritage of Humanity, the food culture has, for twenty years, seen its tradition based on on taste and commensality, disrupted by an increasingly functional approach to nutrition, focused on nutrition and health.The French eater is, in this context, beset by contradictory discourses on food, but which tend for the most part to make him responsible and potentially to make him feel guilty. Impregnated with a food culture of pleasure and freedom, it undergoes a real upheaval of the values ​​related to food.One could then think that the practices have changed and that the consumption of vegetables, today highlighted by the public health policies, has strongly increased. Paradoxically, this is not the case. The latest CREDOC study even shows that "in 2016 (...) we have never had so many large consumers of fruits and vegetables, whether in children or adults. "(2017). In addition, "reaching the benchmark of five fruits and vegetables a day is primarily done by consuming more fresh fruit" (Ibid.).However, while the latest studies show a general decline in vegetable consumption, the certified classes of society are the only ones that maintain a higher consumption, mainly of fresh vegetables. The question then is whether the vegetable would not be on the way to becoming a new distinctive food, concentrating the dominant values ​​of our super-modern society (Augé, 1994) taken over by the "upper middle" categories, such as freshness, lightness, naturalness, etc. If we can bet a diffusion of practices today minority from the top of the social ladder down, following the theories of social innovation observed throughout history, it seems relevant to be interested the brakes and levers, beyond the material conditions, the consumption of vegetables among these eaters.To understand, interpret and analyze the consumption of vegetables in France, it is a question here of studying the imaginary that they deploy among the most consuming eaters, because if "all social fact must be studied from the material and from the mental point of view "(Corbeau, Poulain, 2002), the parameters of rational choice are far from sufficient, in the case of food in general, and vegetables in particular, to understand their low consumption. In this context, the consumption of vegetables is understood as a source of distinction and social integration.From the field survey on 20 eaters, limited in number but extended by the multiple survey protocols deployed, from socioprofessional categories graduates, it is to understand the relationship between sensory experience and even polysensory, sensitive (multimodal) attached to vegetables and concomitant representations.From the tasting experience to the "image of taste" (Boutaud, 2005) of vegetables, through the context and the modalities of their consumption, the idea is to grasp, on the ground and in a very concrete way, the way in which the numerous media discourses on vegetables, constitutive of social imaginaries on the subject, are received, perceived, appropriate and more or less integrated into the practices of the eaters, themselves located at the crossroads of a bundle of favorable factors or not in the image of vegetables, at different scales, consciously or unconsciously.

L'agriculture urbaine dans la zone des Niayes de Dakar fournit 60% des besoins en légumes de cette région à fort taux d'urbanisation. Les maraîchers de cette zone ont de plus en plus recours aux pesticides pour lutter contre les ravageurs et maladies des cultures. Les objectifs de ce travail sont de tenter de répondre à la problématique suivante : les pratiques d'utilisation des pesticides ont-elles un impact sur la qualité des ressources environnementales dans cette zone? La consommation des produits horticoles et des eaux souterraines de cette zone comporte-t-elle un risque pour les populations? Nous avons tenté de répondre à ces questions par le biais d'enquêtes de terrain et d'analyses. Les résultats des enquêtes ont mis en évidence l'application de diverses matières actives appartenant aux organophosphorés, organochlorés, carbamates et pyréthrinoïdes sur une variété de spéculations. Les pesticides appliqués ne sont pas généralement homologués et certains d'entre eux sont des polluants organiques persistants et donc interdits d'utilisation au Sénégal. Les pratiques d'utilisation (fréquences, quantités appliquées, conditions de stockage, méthodes d'élimination des emballages) ne respectent pas les règles prescrites par les bonnes pratiques agricoles. Les analyses ont porté sur 80 échantillons d'eaux souterraines, 119 de sol, et 175 de légumes, collectés au niveau des sites de Niaga, de Thiaroye, de Cambérène et de Malika sur quatre campagnes. Les résultats montrent des niveaux de contamination environnementale élevés de la zone des Niayes avec la détection de 15 (eaux souterraines et légumes) et de 17 (sol) pesticides sur 21 recherchés. Dans toutes les matrices, les molécules ayant été détectées à des fréquences élevées sont celles qui avaient enregistré des fréquences de citation d'au minimum 6%. Près de 56% des points d'eau ont présenté au moins une substance dont la concentration moyenne est supérieure à la norme de qualité correspondante et 38% ne respectaient pas la norme de concentration totale. Pour les légumes, des pourcentages de non-conformité variant entre 58 et 76% selon les sites ont été obtenus. Les apports journaliers estimés ont montré que près de 80% des quantités de résidus de pesticide ingérables correspondent aux résidus des trois premières classes de pesticides (extrêmement dangereux, hautement dangereux et modérément dangereux) selon l'OMS. Cette observation montre que le risque lié à l'exposition des populations à l'eau et aux aliments contaminés est réel. / Urban agriculture in the Niayes zone of Dakar provides 60% of the vegetable needs of this region which has a high urbanization rate. Farmers in this area rely heavily on pesticides to protect crops from pests and diseases. The main objectives of this work were to try to answer the following questions : Do pesticide use patterns and management have an impact on the quality of environmental resources of the area? Does consumption of horticultural products and groundwater of this area pose a risk? We tried to bring answers through field surveys and analyses. The survey results showed the application of various pesticides belonging to organophosphates, organochlorines, carbamates and pyrethroids on a variety of speculations. Pesticides applied are not generally approved and some of them are persistent organic pollutants and thus prohibited for use in Senegal. Use practices (frequency, amount, storage conditions, packaging disposal) do not respect the rules of good agricultural practices. The analyses were performed on 80 groundwater samples, 119 of soil samples and 175 of vegetables collected at Niaga, Thiaroye, Cambérène and Malika during 4 campaigns. Results show high contamination levels of the environment with detection of 15 (in groundwater and vegetables) and 17 (in soil) pesticides out of 21. The molecules that have been detected with high frequencies in the matrices are those cited with frequencies greater than 6%. Nearly 56% of groundwater samples showed at least one substance with level exceeding the corresponding standard. 38% did not meet the standard set for total residues concentration. For vegetables, the percentages of exceeding standards ranged between 58 and 76% depending on the site. The estimated daily intake showed that nearly 80% of pesticide residues belong to the following WHO classes (extremely hazardous, highly hazardous and moderately hazardous). This observation evidences the risk of human exposure to contaminated food and water.