Les complexes électrostatiques à base d'isolats de protéines de lactosérum (IPL) et de pectine faiblement méthylée (PFM) ont été étudiés en tant que matrice d'encapsulation d'ingrédients hydrosolubles. L'étude a porté sur la résistance des complexes IPL-PFM à différents traitements physiques, tels que l'homogénéisation et la pasteurisation, en fonction des paramètres de formation des complexes (mode d'acidification graduel ou spontané, concentration totale en biopolymères et ratio IPL:PFM). Des analyses de tailles, de charge, de turbidité, de morphologie et de concentration en thiamine encapsulée ont permis d'évaluer la stabilité des complexes durant l'entreposage. La pasteurisation des jus non homogénéisés réduit la stabilité des complexes IPL-PFM. Cependant, l'homogénéisation des complexes de ratio 1:1 formés selon un mode graduel réduit l'effet déstabilisateur de la pasteurisation sur les complexes et limite la perte en thiamine encapsulée. Les complexes électrostatiques présentent un potentiel intéressant pour la microencapsulation de produits nutraceutiques destinés aux produits acides. / Whey proteins isolate (WPI) and low-methylated pectin (LMP) electrostatic complexes were studied as an encapsulation matrix of water-soluble ingredients. The study aimed to evaluate the stability of WPI-LMP complexes subjected to various physical treatments, such as homogenization and pasteurization, according to the parameters of complexes formation, like the acidification mode (gradual or spontaneous), the total concentration in biopolymers and the WPI : LMP ratio. Size, charge, turbidity, microscopy and concentration of encapsulated thiamine measurements were made to characterize the stability of complexes during storage. The pasteurization of nonhomogenized juices decreases the stability of WPI-LMP complexes. However, the homogenization of 1:1 (WPI :LMP ratio) complexes obtained by gradual acidification reduced the damaging effect of pasteurization on the complexes and reduces the encapsulated thiamine loss. Electrostatic complexes offer a promising potential for the microencapsulation of charged nutraceutical compounds to be used in fruit juices and acidic products.

L'objectif général de cette thèse était d'isoler et d'identifier de nouvelles souches de levures ayant une activité antagoniste contre des pathogènes alimentaires tel que Listeria sp. à partir des produits laitiers du terroir québécois. L'utilisation potentielle de ces souches comme agent naturel pour la biopréservation des aliments a également été explorée. Au total, 95 levures isolées de lait et de fromage du terroir québécois ont été criblés pour leur activité inhibitrice notamment contre Listeria monocytoenes. Parmi celles-ci, quatre levures, à savoir Candida tropicalis LMA-693, Debaryomyces hansenii LMA-916, Pichia fermentans LMA-256 et Wickerhamomyces anomalus LMA-827 ont montré une activité inhibitrice liée à la production de substances extracellulaires hydrophobes facilement extraites à partir du surnageant de culture. Les extraits concentrés réalisés à partir de surnageant de ces souches ont montré une forte inhibition contre Listeria ivanovii HPB28 avec des réductions de compte microbiens de 97, 92, 84 et 78 % pour les souches LMA-693, LMA-916, LMA-256 et LMA-827, respectivement. Des essais visant à purifier et à caractériser des peptides antilisteria produits par W. anomalus LMA-827 ont été effectués à partir des surnageants de culture. Deux pics HPLC ayant démontré une inhibition significative de L. ivanovii HPB28 ont été alors identifiés et purifiés. Dans la deuxième partie de la thèse, l'effet protecteur contre L. monocytogenes LMA-1045 des souches D. hansenii LMA-916 et de W. anomalus LMA-827 a été évaluée dans un caillé modèle de type Camembert, en co-culture et en utilisant les extraits acétone concentrés provenant de ces souches. Les analyses microbiologiques des différents caillés modèles ont révélé une inhibition significative de L. monocytoenges LMA-1045 par les extraits acétone à partir du premier jour de maturation jusqu'au cinquième. Les observations en microscopie électronique ont révélé une forte proportion de cellules en processus de lyse ainsi que la formation de pores. Finalement, la survie de D. hansenii LMA-916 aux gastro-intestinales a été étudiée grâce à un simulateur dynamique in vitro du tube digestif (TIM-1). Cette souche a montré une tolérance au stress digestif et un taux de survie (nombre de UFC de l'extrant / nombre de UFC de l'intrant du TIM-1 multiplié par 100) de 2,08 % en comparant avec 1,85 % de Saccharomyces boulardii. / The overall objective of this thesis was to isolate and identify new yeast strains from Quebec dairy products with antagonistic activity against food-borne pathogens such as Listeria sp. It also aims to evaluate the potential of these strains to be used as a natural food biopreservation. A total of 95 isolates of yeasts isolated from milk and cheese of Quebec were screened. Four yeasts, in particular, namely Candida tropicalis LMA-693, Debaryomyces hansenii LMA-916, Pichia fermentans LMA-256, and Wickerhamomyces anomalus LMA-827 selected for their inhibitory activity against Listeria monocytogenes. The inhibitory activity of these strains appears to be related to the production of an extracellular hydrophobic substances extracted from the culture supernatant. The evaluation of the inhibitory activity of these strains showed a strong inhibition against L. ivanovii HPB28 with microbial reduction of 97, 92, 84 and 78 %, respectively. Attempts to purify and characterize peptides produced by W. anomalus were conducted from the culture supernatant. Two protein HPLC peaks have demonstrated significant inhibition of L. ivanovii HPB28 were then identified and purified. In the second part of the thesis, the protective effect of D. hansenii LMA-916 and W. anomalus LMA-827 was analyzed as well as their acetone extracts concentrated against L. monocytogenes LMA-1045 in Camembert cheese model curd. Microbiological analyzes of different curds models showed significant inhibition of L. monocytogenes LMA-1045 in Camembert curd models containing the acetone extracts from the first day of ripening up to the fifth and ninth days. The electron microscopy observations revealed an extensive cell lysis, with the formation of pores. Finally, the survival of D. hansenii LMA-916 in a Camembert curd model under the gastrointestinal stress was studied using dynamic simulator in vitro gastrointestinal tract (TIM-1). The behavior of this strain showed a digestive stress tolerance and survival rate (number of CFU in the effluent from the TIM-1 / number of CFU input to the TIM-1 multiplied by 100) 2.08 % comparing with 1.85 % for Saccharomyces boulardii.

Tableau d’honneur de la Faculté des études supérieures et postdoctorales, 2007-2008. / La libération d'arôme a été étudiée à partir de produits contenant des protéines laitières. L'objectif général était de comparer l'effet, sur la libération d'arôme, de différentes microstructures d'émulsions et de gels, obtenues en modulant des paramètres de procédé. Ces derniers ont été sélectionnés pour leur incidence sur la microstructure du produit fini : la pression d'homogénéisation, la fraction d'huile à l'homogénéisation et la source de protéines dans le cas d'émulsions; le traitement thermique du lait et la gélification dans le cas de gels acides. La microstructure (taille des gouttelettes et charge protéique pour les émulsions; densité du réseau - fermeté pour les gels) a montré peu ou pas d'effet sur la libération d'arôme, même sur sa composante cinétique. Cependant, les paramètres de procédé à l'étude ont montré des effets sur la libération d'arôme, qui pourraient s'expliquer par le changement de conformation des protéines laitières associé à ces traitements. / Aroma release was studied from products containing milk proteins. The purpose of the project was to compare the effect, on aroma release, of different microstructures of emulsions and gels, obtained by modulating processing parameters. The latter were selected for their impact on the microstructure of the final product: homogenization pressure, oil fraction at homogenization and protein source in the case of emulsions; milk heating and acid-induced gelation in the case of acid gels. The microstructure (droplet size and protein load for emulsions; density of the network - firmness for gels) showed little or no effect on aroma release, even on its kinetic component. However, the studied processing parameters showed significant effects on aroma release, which could be explained by the change in the conformation of proteins associated with these treatments.

L’interaction associative entre la β-lactoglobuline et le xanthane (natif ou traité par hautes pressions hydrodynamiques) résultant en la formation de complexes électrostatiques a été étudiée par diverses techniques chimiques et physiques. L’objectif principal était d’approfondir les connaissances fondamentales au niveau moléculaire sur les interactions protéines – polysaccharides anioniques. Il a été trouvé que le mécanisme de séparation de phases associative suivi par ce système est une nucléation et croissance qui résultant en la formation de diverses structures fractales. Notamment, des différences de taille, de structure interne (compacité) et de solubilité ont été obtenues selon, entre autres, le pH et le ratio protéine – xanthane qui dirigent les processus de structuration dans le système en gouvernant, respectivement, la densité de charge des molécules et les effets d’équilibre de masse. L’importance et l’effet des forces de cisaillement appliquées (ou non) ainsi que la méthode d’acidification utilisée pendant la séparation de phases ont aussi été démontrés. Ainsi, lorsque la complexation a lieu sous cisaillement, la taille et la structure des complexes sont déterminées par un processus de restructuration induit par une compétition entre les forces électrostatiques attractives et les forces de rupture dues à l’écoulement. D’autre part, il a été démontré que le degré d’agrégation du xanthane est responsable des différentes structures formées puisque c’est le polysaccharide qui agit comme support lors de la complexation. Particulièrement, à des taux d’acidification lents, la taille des complexes peut être contrôlée en modifiant le poids moléculaire du xanthane. Les propriétés fonctionnelles des complexes obtenus peuvent ainsi être modifiées et façonnées en ajustant divers paramètres initiaux (ratio protéine – xanthane, poids moléculaire du xanthane) ainsi que les conditions présentes lors de leur fabrication (cisaillement, vitesse d’acidification). La fonctionnalité des complexes comme substituts de matière grasse a été évaluée dans des formulations modèles de garniture à biscuit ou glaçage à gâteaux. Les complexes ont conféré de bons attributs de viscosité et de texture aux échantillons faibles en gras. / The associative interaction between β-lactoglobulin and xanthan gum (native or treated by high hydrodynamic pressures) resulting in the formation of electrostatic complexes was studied by several chemical and physical techniques. The main objective was to develop a fundamental knowledge of this system at a molecular level, to better understand the interactions between proteins and anionic polysaccharides. The associative phase separation in this system proceeded via a nucleation and growth mechanism that resulted in the formation of distinct fractal structures. Namely, differences in size, internal structure (compactness), and solubility were obtained depending principally on the pH and initial protein to polysaccharide ratio; which, in turn governed molecular charge density and mass action equilibrium effects determining the structuration processes. The important effects of the acidification method and the shearing forces applied during complexation were also identified. Particularly, it was revealed that when shear forces were applied during complexation the size and the structure of interpolymeric complexes were determined by restructuring processes set by a competition between attractive electrostatic forces and rupture forces caused by flow. Moreover, it was found that the aggregation pattern of xanthan gum was responsible for the formation of the different structures since it is the polysaccharide that acts as the support during complexation. Accordingly, at slow rates of acidification, a modification of the molecular weight of xanthan gum can control the size of the complexes. Therefore, the characteristics and functional properties of the complexes can be modified and tailored by adjusting the initial parameters and the conditions present during their manufacture.

Le lactosérum est un coproduit de l'industrie de fabrication du fromage et de la caséine et se caractérise par une forte demande chimique et biologique en oxygène. Les énormes quantités de lactosérum générées dans le monde, sa composition particulière et son utilisation limitée dans l'industrie alimentaire rendent nécessaire la recherche d'autres moyens d'ajouter de la valeur à cet ingrédient en vue d'augmenter la rentabilité de la transformation du lait. Dans ce contexte, la technologie de l'électro-activation (EA) offre la possibilité de valoriser le lactosérum par la conversion in situ d'une partie du lactose en lactulose, un prébiotique bien connu et éprouvé. De plus, l'EA cathodique du lactosérum a montré une formation des bases de Schiff suite à la glycation avec différents sucres des protéines, des peptides et des acides aminés libres dans le processus d'électro-isomérisation du lactose en lactulose. Ces produits sont connus pour leur forte activité antioxydante. Ainsi, l'EA ouvre une possibilité de générer un ingrédient fonctionnel avec une valeur ajoutée significative. Dans ce contexte, l'objectif principal de ce projet de doctorat était d'étudier et de démontrer la faisabilité technologique de l'utilisation du lactosérum électro-activé comme ingrédient fonctionnel à haut potentiel prébiotique dans la production de différents produits laitiers fermentés. La première étape de ce projet a été l'évaluation du comportement du lactosérum électro-activé dans la matrice de gel de lait fermenté. Une comparaison entre le pourcentage de matière grasse du lait, l'inoculum de lactosérum et le type de lactosérum a été effectuée. À cette fin, des échantillons de lait fermenté ont été préparés avec un ajout de 3, 6 et 9 % de lactosérum des deux types (électro-activé et non électro-activé). Il a été constaté que le lactosérum électro-activé prolongeait le temps d'obtention d'un pH de 4,6 en fonction de la quantité ajoutée. Ceci a été attribué à la capacité tampon plus élevée du lactosérum électroactivé; les résultats de l'acidité titrable ayant démontré des niveaux élevés de groupes acides libres. La microstructure du gel obtenu avec l'ajout du lactosérum électro-activé a montré une structure uniforme et moins poreuse, ce qui était en accord avec les résultats de la réduction de la synérèse. Pour confirmer ces résultats, un autre produit laitier fermenté avec un ajout de lactosérum électro-activé a été également développé. Le kéfir enrichi de lactosérum électro-activé présentait également une phase de fermentation prolongée. Les particules de lactosérum EA ont été incorporées de manière homogène dans la matrice du gel de kéfir. Par conséquent, aucune synérèse n'était visible dans les échantillons de kéfir additionnés de lactosérum EA à 9 %. De plus, les deux produits contenaient des niveaux élevés d'acides organiques (lactique, citrique, acétique, propionique et butyrique) lorsqu'ils étaient supplémentés avec du lactosérum EA. La production d'acide butyrique a été induite par l'ajout de lactosérum des deux types. L'analyse HPLC a révélé qu'environ 75-85% des niveaux initiaux de lactulose ont été conservés dans les produits avec du lactosérum EA après le processus de fermentation, ce qui démontre que la consommation de tels produits pourrait constituer une source de lactulose pour le consommateur. La deuxième étape de cette recherche a été d'optimiser l'utilisation du lactosérum électro-activé en tant qu'ingrédient par son incorporation dans le produit qui convient à sa couleur et aux caractéristiques de la réaction de Maillard et des conjugués entre les matières azotées avec les sucres. Le lait fermenté cuit, Ryazhenka, a été testé comme une matrice alimentaire appropriée pour véhiculer le lactosérum EA enrichi en lactulose. L'extension du temps de fermentation a été moins importante pour ce produit. Ainsi, le Ryazhenka additionné de lactosérum à 9% a atteint un pH de 4,6 après 4 h de fermentation. Le produit additionné de lactosérum EA (9%) a atteint ce niveau après 6,5 h. De plus, le lactosérum EA a amélioré la capacité antioxydante de Ryazhenka. Au cours de cette étape, nous avons démontré par des tests in vitro que l'électro-activation du lactosérum peut diminuer l'allergénicité de la β-lactoglobuline de 19,52 mg/kg à 7,56 mg/kg, qui s'est stabilisée à 12,13 mg/kg après neutralisation. Comme le protocole de production de Ryazhenka comprend une étape de cuisson de 3 à 5 h à 97-100°C, on considère qu'il présente des taux d'allergénicité plus faibles en raison des changements de conformation des protéines induits par la chaleur. Ainsi, l'ajout de lactosérum électro-activé ne contribue pas à l'augmentation de l'allergénicité de ce produit. Le troisième objectif de cette étude était de démontrer un potentiel prébiotique du lactosérum électro-activé en cultivant des bactéries probiotiques Lactobacillus rhamnosus subsp, Lactobacillus rhamnosus GG et Lactobacillus acidophilus ATCC4356. La densité optique(OD₆₀₀), le dénombrement sur plaques de Petri, la stabilité durant l'entreposage à 4 °C et la tolérance aux acides et à la bile des bactéries cultivées pendant 24 heures dans du lactosérum électro-activé ont été étudiés et comparés aux résultats obtenus par la culture sur du lactosérum, du lactosérum additionné de lactulose, du MRS et du MRS avec ajout de lactulose. Les valeurs OD₆₀₀ les plus élevées (>2) ont été obtenues dans les biomasses de lactosérum EA pour toutes ces bactéries. Cependant, les numérations sur plaque de Petri n'ont pas confirmé un nombre plus élevé de cellules bactériennes dans du lactosérum électro-activé. On peut donc conclure que le lactosérum électro-activé a probablement stimulé un métabolisme distinct chez les bactéries testées, ce qui est conforme à la définition des prébiotiques qui ont la particularité d'induire une stimulation de la croissance et/ou de l'activité des bactéries probiotiques afin de conférer des avantages pour la santé. En résumé, cette recherche a validé la faisabilité technologique de l'utilisation du lactosérum électro-activé comme ingrédient dans la production de lait fermenté et source de lactulose qui reste stable durant l'entreposage pendant 14 jours à 4 °C. Également, ce projet a montré que le lactosérum électro-activé est un ingrédient fonctionnel prometteur pour une éventuelle utilisation potentielle comme additif alimentaire fonctionnel et prébiotique dans l'industrie laitière. De plus, il peut être utilisé comme agent protecteur pour améliorer la viabilité et l'activité des probiotiques.

Le résidu issu de la production de fromage est le lactosérum, lequel a une demande biologique en oxygène (DBO) comprise entre 40 000 et 60 000 mg/L. Cependant, selon les normes prescrites par le ministère du Développement durable, de l’Environnement et de la Lutte contre les changements climatiques, la DBO des effluents pouvant être rejeté dans les cours d’eau ne peut dépasser 10 mg/L. Le haut contenu de lactose représente une charge environnementale importante qui rend obligatoire leur gestion. Le séchage du lactosérum, la valorisation de ses protéines ou du lactose, la production de méthane constituent quelques alternatives de valorisation. Peu de travaux de recherche ont été réalisés jusqu’à maintenant pour évaluer l’impact environnemental de la valorisation de lactosérum. L’objectif de ce projet était d’évaluer et de comparer l’impact environnemental de quatre scénarios de gestion du lactosérum. Les quatre scénarios considérés ont été : la production de lactosérum écrémé, la production de lactosérum en poudre, la production de méthane et la production de diols. Les données en provenance de fromageries québécoises concernant la consommation énergétique ainsi que la quantité et la nature des matières premières utilisées ont permis de déterminer l’impact environnemental de chaque procédé de valorisation. Selon la méthodologie d’analyse de cycle de vie (ACV) l’impact environnemental a été quantifié sur les changements climatiques (CC), la qualité des écosystèmes (QE), la santé humaine (SH) et les ressources (R). Les résultats ont montré que le procédé qui génère plus d’impact environnemental est la production de diols, suivi de la production de lactosérum en poudre. La production de lactosérum écrémé et de méthane résulte en une réduction de l’impact sur les CC et R. Les données obtenues dans le cadre de ce projet pourraient permettre d’orienter les industriels dans leur choix de processus de gestion du lactosérum et du perméat dans un contexte d’éco-efficience. / The residue from cheese production is whey, which has a biological oxygen demand (BOD) of between 40,000 and 60,000 mg/L. However, according to the standards prescribed by the Ministry of Sustainable Development, Environment and the Fight against Climate Change the effluent BOD cannot exceed 10 mg/L. The high content of lactose represents an important environmental burden which obliges them to be managed. The drying of whey, the valorization of its proteins or lactose, the production of methane constitute some alternatives of valorization’s pathways. To date, few studies have been done to evaluate the environmental impact of whey valorization. The objective of this project was to assess and compare the environmental impact of four whey management scenarios. The scenarios considered were: the production of skimmed whey; the production of whey powder; the production of methane and the production of diols. Data from cheese dairies in Québec concerning energy consumption and the quantity and nature of the raw materials used made it possible to determine the environmental impact of each evaluation procedure. According to the Life Cycle Assessment (LCA) methodology, the environmental impact was quantified on climate change (CC), ecosystem quality (QE), human health (SH) and resources (R). The results showed that the production of diols generates more environmental impact followed by the production of whey powder. The production of skimmed whey and methane results in a reduction of the impact on CC and R. The data obtained in this project could help to guide industrialists in their choice of processes for managing whey and permeate in a context of eco-efficiency.

Le fromage cheddar est reconnu comme une excellente source de calcium. Outre son intérêt nutritionnel intrinsèque, le calcium favorise la lipolyse lors de la digestion. Cet effet s’explique par la formation de savons de calcium avec les acides gras saturés à longue chaîne, ce qui entraîne l’exposition de nouveau substrat à l’interphase huile-eau des gouttelettes de gras laitier, permettant à la lipase de continuer son action. En contrepartie, les savons de calcium limitent l'absorption des acides gras impliqués. D’un point de vue technologique, le calcium joue un rôle clé dans la structure du fromage car il participe à la formation du gel de paracaséine. Ayant un effet sur la matrice fromagère et sur la digestion des lipides, le calcium peut alors modifier la biodisponibilité du gras laitier. L’objectif de ce projet était de mieux comprendre l’effet du calcium sur la biodisponibilité du gras laitier à partir de fromages de type cheddar avec le but éventuel de développer des aliments pouvant contrôler la digestion et l’absorption des lipides. Dans un premier temps, des fromages de type cheddar enrichis en calcium par l’ajout de CaCl₂ ont été soumis à une digestion in vitro. L’analyse des chymes a permis de démontrer que les fromages enrichis se désintégraient plus lentement que leur contrôle sans calcium ajouté. D’une autre part, la libération d’acides gras des fromages enrichis progressait plus rapidement, mettant en évidence l’effet du calcium sur les mécanismes impliqués dans la lipolyse. Dans un second temps, des fromages de type cheddar ont été fabriqués à partir de lait standardisé avec des huiles de beurre contrôle, oléine et stéarine et salés avec ou sans CaCl₂. Les fromages ont été digérés in vitro pour étudier l’effet du calcium sur la lipolyse et la formation de savons de calcium avec les huiles de beurre ayant différents profils d’acides gras. Les fromages préparés avec la fraction stéarine (avec le rapport le plus élevé d’acides gras saturés à longue chaîne) étaient plus résistants à la désintégration physique et présentaient une lipolyse plus lente que les autres fromages, en raison du point de fusion élevé de cette matière grasse. Les fromages enrichis en calcium présentaient des taux de lipolyse supérieurs aux fromages sans enrichissement. Cette lipolyse accrue a été expliquée par la formation de savons de calcium avec des acides gras à longue chaîne. Ces composés insolubles pourraient toutefois réduire la biodisponibilité des acides gras impliqués en empêchant leur absorption. Pour confirmer l’effet du calcium et du type de matière grasse sur la biodisponibilité des lipides, les fromages ont été utilisés par la suite pour une étude chez le rat. La lipémie postprandiale des animaux a été mesurée suite à l’ingestion du fromage. Les matières fécales ont été analysées pour quantifier les acides gras excrétés sous forme de savons de calcium. Les fromages ont eu des effets différents au niveau de la lipémie postprandiale. L'enrichissement en calcium a entraîné une augmentation de la lipémie avec les fromages à l'oléine, alors qu'un pic différé a été observé avec les fromages à stéarine. Ceci s'explique par la formation de savons de calcium avec des acides gras saturés à longue chaîne, favorisant indirectement une lipolyse plus rapide de ceux à courtes et à moyennes chaînes. Le retard du pic pour les fromages à base de stéarine s’expliquait par leur teneur plus élevée en acides gras saturés à longue chaîne, qui formaient des savons avec le calcium et se retrouvaient dans les fèces. Les résultats confirment que le calcium affecte la digestion intestinale des lipides laitiers en augmentant le taux de lipolyse. Cependant, il limite également la bioaccessibilité des acides gras en produisant, au pH intestinal, des savons de calcium insolubles avec des acides gras saturés à longue chaîne. Ce projet démontre que la biodisponibilité des lipides peut être régulée par le calcium présent dans le fromage cheddar. Cette étude met en évidence l'interaction en cours de digestion du calcium et des lipides présents dans la matrice laitière et confirme sa répercussion physiologique. Ces effets sur la digestion et l'absorption des lipides sont d’intérêt pour la conception de matrices alimentaires pour la libération contrôlée de nutriments et bioactifs liposolubles. D'autres recherches dans ce domaine permettront de mieux comprendre le rôle joué par les aliments sur la santé humaine et d’habiliter le développement de produits laitiers pour contrôler la libération de nutriments afin de moduler les réponses métaboliques. Mots clés : fromage, gras laitier, digestion, lipolyse, savons de calcium. / Cheddar cheese is recognized as an excellent source of calcium. In addition to its intrinsic nutritional value, calcium promotes lipolysis during digestion. This lipolysis enhancing effect is explained by the formation of calcium soaps with saturated long-chain fatty acids, resulting in the exposure of new substrate to the oil-water interphase of the milk fat droplets, thus enabling lipase to continue its action. On the other hand, the formation of calcium soaps reduces the absorption of saturated long-chain fatty acids. From a technological point of view, calcium plays a key role in the cheese structure as it participates in the formation of the paracasein gel. By such effects on the cheese matrix and the digestion of lipids, calcium can modify the bioavailability of the dairy fat. The objective of this project was to better understand the effect of calcium on the bioavailability of dairy fat from Cheddar cheeses, in aim to developing food matrices for controlled digestion and absorption of lipids. In a first step, Cheddar cheeses enriched with calcium by the addition of CaCl₂ were subjected to digestion in vitro. Chyme analysis showed that calcium-enriched cheeses disintegrated less rapidly than the non-enriched control but that their lipolysis progressed more rapidly, demonstrating the effect of calcium on the factors that influence lipolysis. In a second step, Cheddar cheeses were made from standardized milk with control, olein and stearin butter oils and salted with or without CaCl₂. The cheeses were digested in vitro to study the effect of calcium on lipolysis and the formation of calcium soaps from butter oils with different fatty acid profiles. Cheeses prepared with the stearin fraction (with the highest ratio of saturated long-chain fatty acids) were more resistant to physical disintegration and presented slower lipolysis than the other cheeses because of the high melting point of this fat. Cheeses enriched with calcium had higher levels of lipolysis than cheeses without enrichment. This increased lipolysis was due to the formation of calcium soaps with saturated long-chain fatty acids. These insoluble compounds could reduce the bioavailability of the fatty acids involved by preventing their absorption. To confirm the effect of calcium and type of fat on lipid bioavailability, the cheeses were subsequently used for an in vivo study. Postprandial lipemia of Wistar rats was monitored following ingestion of the cheese. The feces were analyzed to quantify the fatty acids excreted as calcium soaps. The cheeses had different effects in postprandial lipemia. Calcium enrichment led to a higher lipemic peak for the cheeses with olein, while a delayed peak was observed for cheeses with the stearin. This was explained by the increased affinity of calcium for saturated long-chain fatty acids, indirectly allowing faster lipolysis of other fatty acids, such as those with short- and medium-chains. The delay for stearin cheeses was due to their high content of saturated long-chain fatty acids, which formed soaps with calcium, thus reducing their absorption and ending up in feces. The results confirm that calcium plays an important role in intestinal digestion of dairy lipids by increasing the rate of lipolysis. However, it also limits the bioaccessibility of fatty acids by producing insoluble calcium soaps with saturated long-chain fatty acids at intestinal pH conditions. This project demonstrates that the bioavailability of lipids can be regulated by calcium in Cheddar cheese. This study demonstrates the interaction of calcium and lipids present in the dairy matrix during digestion and confirms its physiological repercussion. These effects on digestion and lipid absorption are of interest for the design of food matrices for the controlled release of liposoluble nutrients or bioactive molecules. Further research in this area will provide a better understanding of the role of foods in human health and enable the development of dairy products to control the release of nutrients to modulate metabolic responses. Keywords: Cheese, milk fat, digestion, lipolysis, calcium soaps.

Pourquoi seulement le tiers des Canadiens consomment quotidiennement au moins deux portions de lait et substituts? Comment expliquer leur consommation? Dans le cadre de ce projet, la plupart des hommes et femmes interrogés (n=161) ont dit être sensibles aux effets sur la santé et au goût, ressentir parfois de l’approbation, parfois la désapprobation de leur entourage et considèrent le prix et une confiance atténuée comme une barrière. Leurs perceptions sont différentes par rapport au lait et au fromage; boire du lait étant davantage associé aux enfants, à des raisons cognitives et soulevant plus de questionnements, tandis que le fromage est associé au plaisir, aux adultes, est plus pratique et plus favorisé par l’offre alimentaire. Ces résultats mettent en évidence les principales croyances sous-jacentes à la consommation de lait et fromage et contribueront à soutenir l’efficacité des stratégies visant la promotion d’une consommation optimale de ces aliments auprès de la population. / Why only a third of Canadian adults consume on a daily basis at least two servings of milk and alternatives? What explains their consumption? In the present study, most men and women (n = 161) reported being sensitive to health effects and taste, feel sometimes approval, sometimes disapproval from their immediate entourage and consider price and reducing confidence as a barrier. Their perceptions were different for milk and cheese; drinking milk was more associated with children, cognitive reasons and raised more questions, whereas cheese was more associated with pleasure, adults, was more convenient and facilitated by the food supply. These findings highlight salient beliefs underlying milk and cheese consumption and will contribute to support the effectiveness of strategies promoting an optimal consumption of these foods among the population.

L’incidence de l’hypertension et du diabète de type II (DT2) augmente à travers le monde. Les interventions diététiques sont une des voies les plus efficaces pour contrôler ou prévenir l’hypertension et le DT2. Des aliments qui fournissent non seulement tous les nutriments nécessaires au corps humain, mais aussi des inhibiteurs contre l’enzyme de conversion de l’angiotensine (ACE) et la dipeptidyl peptidase 4 (DPP-4) pourraient offrir une nouvelle alternative pour contrôler ou prévenir ces maladies. Le babeurre, le lait, les protéines de lactosérum et les protéines de blanc d’œuf sont connues pour contenir des inhibiteurs de l’ACE et de la DPP-4. Dans cette étude, plusieurs laits fermentés ont été produits par fermentation de ces milieux riches en protéines dans des conditions communément utilisées en industrie pour fabriquer les yogourts. Les produits fermentés obtenus ont ensuite été digérés dans un système digestif in vitro. Les extraits solubles obtenus ont été criblés contre les enzymes ACE et DPP-4. Les résultats montrent que la fermentation seule est rarement suffisante pour la production d’inhibiteurs de l’ACE et de la DPP-4. L’étape de digestion est nécessaire pour libérer ces inhibiteurs. Les analyses de spectrométrie de masse ont permis d’identifier 4 inhibiteurs de la DPP-4 et 9 de l’ACE dont 5 sont connus pour être bioactifs chez le rat. Cette étude préliminaire montre que des laits fermentés non conventionnels à base de babeurre, de concentrés protéiques de lactosérum et de protéines de blanc d’oeuf seraient une source potentielle d’inhibiteurs de l’ACE et de la DPP-4. / Incidence of hypertension and Type II diabetes (T2D) is increasing world wide. Dietetic intervention is one of the most effective way to prevent and control hypertension and T2D. Food that non-only provide all necessary nutriments but also provide ACE and DPP-4 inhibitors could offer a new health tool to prevent or control hypertension and T2D. Buttermilk, milk, whey proteins and white eggs proteins are known to possess ACE and DPP-4 inhibitors. In this regard, several fermented milks were produced using industrial starters and conditions. The products were then digested in a 2-steps in vitro digestive model. The resulting soluble extracts were screened against ACE and DPP-4 enzymes. Results showed that fermentation only did not produce ACE and DPP-4 inhibitors while the digestive process is required to release these inhibitors. Mass spectroscopy analysis of allowed the identification of 4 DPP-4 inhibitors and 9 ACE which 5 of them are known to be bioactive. This work provides the basis to produce fermented milks with ACE and DPP-4 inhibitors. Further analysis will be required to confirm if these yoghurts can improve blood pressure and glycemic response in humans.

Dans ce projet, la bactérie du rumen des bovins Actinobacillus succinogenes souche 130Z est utilisée pour fermenter le lactose et le lactosérum pour en produire de l'acide succinique qui a des larges applications industrielles. Le but de ce travail est de déterminer les conditions optimales de fermentation afin de produire l'acide succinique à des grandes concentrations et avec des bonnes valeurs de rendement et de productivité. Les paramètres à optimiser en mode de fermentation batch sont les concentrations initiales du lactose (25, 50 et 75 g/1) et d'extrait de levure (7,5, 10 g/1), et le taux de C02 (0.16, 0.32 et 0.80 vvm) injecté dans le milieu de fermentation. Par la suite, produire l'acide succinique dans ces conditions optimales en mode fed batch à partir du lactose et du lactosérum. En mode de fermentation batch, les résultats obtenus montrent que les concentrations optimales d'extrait de levure et du lactose sont respectivement 7.5 et 25 g/1 et le taux de COT le plus adéquat pour la production de l'acide succinique est 0.32 wm. Tout d'abord, il n'y a pas de différences pour les deux concentrations de levure étudiées. En ce qui concerne la concentration initiale du lactose, et pour les différents taux de CO2 étudiés, les valeurs de rendement et de productivité obtenues pour une concentration initiale du lactose égale à 25 g/1 sont supérieures à celles de 50 et 75 g/1. En effet, des concentrations initiales de lactose supérieures à 25 g/1 exercent une inhibition sur la croissance bactérienne et par conséquent la consommation du lactose et la production de l'acide succinique. La concentration maximale d'acide succinique obtenue à partir de 25 g/1 du lactose, 7.5 g/1 d'extrait de levure et 0.32 vvm de CO2 est égale à 18.7 g/1, les valeurs de rendement et de productivité sont respectivement 76% et 1.52 g/l/h. Dans les mêmes conditions que la fermentation du lactose, la fermentation batch du lactosérum (concentration initiale 33.5 g/1) a donné 13.86 g/1 d'acide succinique, un rendement de 61% et une productivité de 0,97 g/l/h. Les valeurs des rapports massiques AS/AA et AS/AF (2.43 et 3.96 respectivement) obtenus au cours de la fermentation batch du lactosérum sont inférieurs à ceux obtenus dans le cas du lactose (8.47 et 14.6 respectivement). Ceci montre que la fermentation du lactosérum favorise le développement de la biomasse, et la production des sous-produits acides de la fermentation (acides acétique et formique) par rapport à la fermentation du lactose. Les résultats de la fermentation fed batch du lactose et du lactosérum montrent que l'acide succinique a pu être produit à des grandes concentrations (environ 55 et 50.5 g/1 respectivement) comparativement à la fermentation batch. Dans le cas du lactosérum, la fermentation fed batch a permis une augmentation de rendement et de la productivité (67% et 1.28 g/l/h à 24h). Mais dans le cas du lactose, les valeurs de rendement et de la productivité sont similaires à celle de la fermentation batch (70% et 1.52g/l/h à 24h). Comme dans le cas de la fermentation batch, plus de biomasse et de sous-produits de fermentation sont produits en fermentation fed batch du lactosérum par rapport à ceux du lactose. Les différents acides organiques (acide succinique, acétique et formique) testés seuls ou en combinaison exercent une inhibition de la croissance bactérienne contre les deux souches E. coli et L. ivanovii. À faible concentration C4 (1.1, 0.8 et 0.35 mg/ml d'acide succinique, acétique et formique respectivement), le mélange (AS+AA+AF) a permis d'inhiber efficacement la croissance bactérienne par rapport aux associations deux à deux (AS+AA, AS+AF et AA+AF). Le mélange d'acides a permis 73 et 92 % d'inhibition à 12h pour E. coli et L. ivanovii respectivement. Ceci permet de conclure qu'il ya un effet synergique entre les trois acides organiques testés.