La tomate, fruit largement consommé frais mais aussi sous forme transformée, est reconnue pour ses qualités nutritionnelles. Riche en microconstituants, tels les caroténoïdes (le lycopène en particulier), les composés phénoliques et la vitamine C, sa consommation régulière permettrait de réduire les risques de maladies cardiovasculaires et de certains cancers. Cependant, les traitements thermiques appliqués lors de la préparation industrielle de produits à base de tomate peuvent être à l'origine de réactions chimiques entraînant la dégradation de ces antioxydants. D'autre part, l'ajout d'huile végétale, pour la préparation de la sauce tomate notamment, met en jeu des réactions d'oxydation des lipides pouvant contribuer à l'instabilité de ces microconstituants. L'objectif principal de cette thèse est la détermination des cinétiques réactionnelles impliquées dans l'évolution des microconstituants de la tomate lors des procédés industriels de transformation.Dans un premier temps, une étude qualitative et quantitative sur plusieurs produits industriels (concentrés, pulpe, sauces) à base de tomate a été menée afin de déterminer les microconstituants marqueurs de la qualité nutritionnelle : (E)-lycopène et (E)-β-carotène pour les caroténoïdes, rutine, 7-O-glucosyl-naringénine et acide chlorogénique pour les composés phénoliques ainsi que les vitamines C et E ont été retenus. Cette première étude a permis de déterminer l'impact de procédés industriels sur les teneurs en microconstituants pour des produits collectés en entrée et en sortie de process pour deux usines de la région PACA.Par la suite, la stabilité des 7 marqueurs sélectionnés a été étudiée dans trois systèmes modèles modélisant la sauce tomate à des températures simulant des conditions de cold et hot breaks. Ces systèmes modèles comprennent un milieu aqueux acide (pH 3,8) contenant de l'amidon, un milieu lipidique constitué d'huile et de phospholipides végétaux et une émulsion H/E (huile dans eau) intégrant ces divers constituants. L'oxydation des lipides et son éventuelle protection par les microconstituants ont été évaluées par détermination de l'évolution des teneurs en diènes conjugués et trilinoléine. Parmi tous les antioxydants, la vitamine C s'est avérée être le moins stable en émulsion comme en milieu aqueux; sa vitesse d'oxydation est influencée par la teneur en oxygène dans le milieu. Les teneurs en composés phénoliques sont peu affectées, même à haute température (95 °C) tandis que les caroténoïdes s'isomérisent rapidement quelles que soient les conditions appliquées. Dans l'émulsion modèle, l'oxydation lipidique est nettement accélérée quand la température s'élève et tous les marqueurs se dégradent plus rapidement qu'en milieu aqueux ou lipidique.La détermination des constantes de vitesses a été réalisée, soit individuellement pour chaque cinétique, soit par desapproches globales (modèle oxydation lipidique et modèle stoechio-cinétique). Ce dernier modèle a pour but de proposer des conditions limitant l'oxydation lipidique et la dégradation des microconstituants de la tomate au cours des procédés

La tomate, fruit largement consommé frais mais aussi sous forme transformée, est reconnue pour ses qualités nutritionnelles. Riche en microconstituants, tels les caroténoïdes (le lycopène en particulier), les composés phénoliques et la vitamine C, sa consommation régulière permettrait de réduire les risques de maladies cardiovasculaires et de certains cancers. Cependant, les traitements thermiques appliqués lors de la préparation industrielle de produits à base de tomate peuvent être à l'origine de réactions chimiques entraînant la dégradation de ces antioxydants. D'autre part, l'ajout d'huile végétale, pour la préparation de la sauce tomate notamment, met en jeu des réactions d'oxydation des lipides pouvant contribuer à l'instabilité de ces microconstituants. L’objectif principal de cette thèse est la détermination des cinétiques réactionnelles impliquées dans l’évolution des microconstituants de la tomate lors des procédés industriels de transformation.Dans un premier temps, une étude qualitative et quantitative sur plusieurs produits industriels (concentrés, pulpe, sauces) à base de tomate a été menée afin de déterminer les microconstituants marqueurs de la qualité nutritionnelle : (E)-lycopène et (E)-β-carotène pour les caroténoïdes, rutine, 7-O-glucosyl-naringénine et acide chlorogénique pour les composés phénoliques ainsi que les vitamines C et E ont été retenus. Cette première étude a permis de déterminer l’impact de procédés industriels sur les teneurs en microconstituants pour des produits collectés en entrée et en sortie de process pour deux usines de la région PACA.Par la suite, la stabilité des 7 marqueurs sélectionnés a été étudiée dans trois systèmes modèles modélisant la sauce tomate à des températures simulant des conditions de cold et hot breaks. Ces systèmes modèles comprennent un milieu aqueux acide (pH 3,8) contenant de l’amidon, un milieu lipidique constitué d'huile et de phospholipides végétaux et une émulsion H/E (huile dans eau) intégrant ces divers constituants. L’oxydation des lipides et son éventuelle protection par les microconstituants ont été évaluées par détermination de l'évolution des teneurs en diènes conjugués et trilinoléine. Parmi tous les antioxydants, la vitamine C s'est avérée être le moins stable en émulsion comme en milieu aqueux; sa vitesse d'oxydation est influencée par la teneur en oxygène dans le milieu. Les teneurs en composés phénoliques sont peu affectées, même à haute température (95 °C) tandis que les caroténoïdes s'isomérisent rapidement quelles que soient les conditions appliquées. Dans l'émulsion modèle, l'oxydation lipidique est nettement accélérée quand la température s'élève et tous les marqueurs se dégradent plus rapidement qu'en milieu aqueux ou lipidique.La détermination des constantes de vitesses a été réalisée, soit individuellement pour chaque cinétique, soit par desapproches globales (modèle oxydation lipidique et modèle stoechio-cinétique). Ce dernier modèle a pour but de proposer des conditions limitant l’oxydation lipidique et la dégradation des microconstituants de la tomate au cours des procédés / Tomato is a fruit widely consumed either fresh or processed possessing recognized nutritional qualities. Rich in microconstituents like carotenoids (such as lycopene), phenolic compounds and vitamin C, its regular consumption could reduce risks of cardio-vascular diseases and cancers. However, thermal treatments applied during industrial preparation of tomato products may involve various chemical reactions leading to the degradation of these antioxidants. Besides, addition of vegetable oil for the preparation of tomato sauce may lead to lipid oxidation contributing to the microconstituent instability.The main objective of this thesis is the determination of reaction kinetics for tomato microconstituents during industrial processing.First, a qualitative and quantitative study on several industrial tomato products (pastes, pulp, sauces) was carried out in order to select markers of the nutritional quality: (E)-lycopene and (E)-β-carotene for carotenoids, rutin, naringenin 7-O-glucoside and chlorogenic acid for phenolics as well as vitamins C and E. Additionally, an impact of processing was determined for industrial products collected before and after processing in two different plants in the PACA Region. Then, the stability of the selected markers was studied in model systems mimicking tomato sauce at hot and cold break temperatures. For this purpose, three model systems were developed: an aqueous model containing starch, a lipidic model consisting of vegetable oil and phospholipids and an O/W (oil-in-water) emulsion integrating all these constituents. Lipid oxidation and its possible protection by antioxidants were evaluated by the follow-up of conjugated dienes and trilinolein. Among all the antioxidants, vitamin C proved to be the least stable in both the emulsion and aqueous models. Its oxidation rate was found to be oxygen dependent. Phenolic compounds were little affected, even at high temperature (95 °C) whereas carotenoids rapidly isomerised whatever the conditions applied. In the emulsion model, lipid oxidation is clearly accelerated when the temperature increases and all markers are more rapidly degraded than in the aqueous or lipidic model. Rate constants were determined, either individually for each kinetics, either using global approaches (lipid oxidationmodel and stoichio-kinetic model). This last model aims at giving process conditions limiting lipid oxidation and microconstituent degradation

La myrtille et l’airelle rouge, deux arbrisseaux de la famille des Ericacées, sont consommées comme des aliments, boissons et suppléments alimentaires pour leur valeur nutritionnelle et leur richesse en polyphénols antioxydants. Dans les plantes, la qualité et la quantité de composés phénoliques sont influencées par les parties morphologiques de la plante à utiliser. En particulier, les composés phénoliques des végétaux exercent leur activité antioxydante dans la protection des lipides alimentaires et le compartiment gastrique a été proposé comme le site majeur pour le stress oxydatif lié au régime alimentaire. L’objectif général de cette thèse était d’étudier les variations saisonnières des composés phénoliques d’extraits de feuilles, branches et fruits de la myrtille et de l’airelle rouge ainsi que l’activité antioxydante de ces extraits. Pour cette étude, des extraits aqueux et hydroéthanoliques (fruits uniquement) des échantillons collectés en mai, juillet et septembre pendant les années 2013-2014 ont été obtenus par extraction assistée par microondes.Les analyses qualitatives et quantitatives par UPLC / MS des extraits de la myrtille ont montré la présence de dérivés de l’acide caféique et de l’acide p-coumarique et des glycosides de flavonols dans les feuilles tandis que des oligomères de flavanols étaient aussi présents dans les branches, et ce dans des quantités élevées. La thioacidolyse a révélé de faibles degrés de polymérisation (2-4) et l’(-)-épicatéchine comme unité principale des flavan-3-ols. Il existe une très bonne corrélation entre la Somme des Composés phénoliques par UPLC et la Teneur en Polyphenols Totaux ou l’activité antioxydante dans le test DPPH, excepté pour les feuilles du mois de mai. Ces dernières sont relativement riches en dérives de l’acide p-coumarique. Les effets de la saison apparaissent plus marqués pour les feuilles qui présentent une plus grande activité antioxydante et teneur en polyphénols en juillet et septembre. Ces paramètres sont optimaux en juillet pour les branches de myrtille. La période de de cueillette peut être définie en fonction des structures phénoliques désirées.Dans l’airelle rouge, la présence prédominante de monomères et oligomères de flavanols et de glycosides de quercétine a été identifiée dans toutes les parties morphologiques. Les proanthocyanidines contiennent la (+)-catéchine et la (-)-épicatéchine comme unités d'extension et terminale. De plus, la teneur en polyphénols totaux (méthode de Folin, UPLC) a montré une augmentation légère mais significative de mai à septembre pour les feuilles et les branches. Cette augmentation a été confirmée pour l'activité antioxydante dans le test DPPH pour les feuilles et les branches en 2014.L’activité antioxydante des extraits de myrtille et d’airelle rouge lors de l’inhibition de l’oxydation lipidique (accumulation de diènes conjugués) a été évaluée dans des conditions in vitro simulant la digestion. Tout d'abord, l'inhibition de l’oxydation lipidique a été conduite sur des émulsions huile de tournesol-dans-eau stabilisées par la sérum albumine bovine (BSA) ou des phospholipides d’œuf (PL), qui simulent l’état physique des lipides alimentaires lors de la digestion gastrique. L’oxydation a été initiée par la metmyoglobine, une forme de fer apportée par la viande rouge. Dans les deux modèles d’émulsions, les extraits aqueux des branches et des feuilles et l’extrait hydroethanolique de fruit de myrtille sont des inhibiteurs plus efficaces de l'oxydation lipidique durant la première phase de digestion (pH 5) que durant la seconde phase (pH 3). D’autre part, un extrait de feuilles de myrtille a été testé dans un modèle complet de digestion in vitro statique (étapes orale, gastrique et intestinale). L'oxydation lipidique, rapide lors de la l’étape gastrique (systèmes BSA et PL) et puis plus lente lors de l'étape intestinale (système PL), a été totalement inhibée par l'extrait de feuilles de myrtille. / Bilberry and lingonberry, two shrubs of the Ericaceae family, are consumed as food, beverage and dietary supplements due to their nutritional value and richness in antioxidant polyphenols. In plants, the quality and quantity of phenolic compounds are influenced by the parts of the plant to be used. In particular, plant phenolic compounds provide antioxidant activity in the protection of dietary lipids from oxidation and the gastric compartment has been proposed as a major site for diet-related oxidative stress. The aim of this thesis is to simultaneously assess the seasonal variations of phenolic compounds in leaves, stems, and fruits of bilberry and lingonberry extracts, as well as their antioxidant activity. For this study, aqueous and hydroethanolic (only fruits) extracts of bilberry and lingonberry samples collected in May, July and September during the years 2013-2014 were obtained under microwave-assisted extraction.In bilberry extracts, qualitative and quantitative analyses by UPLC/MS showed the presence of caffeoyl derivatives, p-coumaroyl derivatives, and flavonol glycosides in leaves whereas in stems, flavanol oligomers were additionally identified in significant amounts. Thioacidolysis revealed low degrees of polymerization (2-4) and (-)-epicatechin as the main flavan-3-ol unit. The sum of the phenolic compounds by UPLC was highly correlated with the Total Polyphenol Content and the antioxidant activity in the DPPH test for all the extracts except those of May leaves. The latter were relatively richer in p-coumaric acid derivatives. Seasonal effects were more marked for leaves which exhibited higher antioxidant activities and phenolic contents in July and September when these parameters were maximum in July for bilberry stems. The harvest period can be refined based on the desired phenolic structures. For lingonberry, the predominant presence of monomers and oligomers of flavanols and quercetin glycosides was found in all the morphological parts. Proanthocyanidins contain (+)-catechin and (-)-epicatechin as both extension and terminal units. The sum of the phenolic compounds by UPLC was less correlated with the Total Polyphenol Content and the antioxidant activity in the DPPH test than in bilberry. Furthermore, the total phenolic content (Folin method, UPLC) showed a slight but significant increase from May to September for both leaves and stems. This increase was confirmed for the antioxidant activity by the DPPH test for both leaves and stems in 2014.The antioxidant activity of bilberry and lingonberry extracts against lipid oxidation (formation of lipid-derived conjugated dienes) was evaluated under in vitro simulated digestion conditions. Firstly, the inhibition of lipid oxidation was performed using sunflower oil-in-water emulsions stabilized by bovine serum albumin (BSA) or egg yolk phospholipids (PL), both emulsifiers mimicking dietary components. Oxidation was initiated by metmyoglobin, a form of dietary iron from red meat. In both emulsion models, aqueous extracts from stems and leaves and the hydroethanolic fruit extract of bilberry proved to be more efficient inhibitors of lipid oxidation in the early phase of digestion (pH 5) than during the second phase (pH 3). Secondly, a bilberry leaf extract was tested in the inhibition of lipid oxidation in a complete static in vitro digestion model (oral, gastric and intestinal phases). The fast lipid oxidation in the gastric step (BSA and PL systems) and the slower lipid oxidation in the intestinal step (PL system) were totally inhibited by the bilberry leaf extract.

Le fromage fondu est issu de la seconde transformation du lait. Sa fabrication implique le mélange, le chauffage et la texturation de produits laitiers (fromage, beurre et poudres de lait) et non laitiers (agents émulsifiants, acide citrique et chlorure de sodium). Le résultat est un produit homogène, généralement tartinable et à la durée de conservation longue, souvent supérieure à 6 mois. Au cours de la fabrication et du stockage, les réactions d’oxydation des lipides, de caramélisation et de Maillard forment des composés odorants dont certains sont potentiellement indésirables pour la flaveur du produit. Dans le cadre du projet ANR-06-PNRA-023 Réactial, une démarche méthodologique a été mise en place afin : (i) d’identifier les marqueurs réactionnels précurseurs ou responsables des défauts de flaveur observés, (ii) de suivre l’évolution de ces marqueurs au cours des traitements thermiques appliqués, (iii) d’établir un schéma réactionnel observable en vue (iv) de la modélisation et de la prédiction de l’évolution des marqueurs réactionnels et indirectement de l’apparition de défauts de flaveur. Ceci a nécessité la mise au point d’une formulation de matrice de fromage fondu modèle ainsi que l’élaboration d’une cellule de traitement thermique. Différents couplages de chromatographie en phase gazeuse à l’olfactométrie ont été utilisés afin d’identifier les composés odorants. La chromatographie bidimensionnelle systématique couplée à la spectrométrie de masse à temps de vol a permis une semi-quantification des composés traces et ultra-traces tandis que les précurseurs ont été quantifiés par chromatographie liquide haute performance. Les données ainsi obtenues ont permis l’écriture d’un schéma réactionnel observable qui a donné lieu à une modélisation stoechio-cinétique multi-réponses. Un ajustement des données expérimentales par le modèle a pu être réalisé malgré une quantification partielle des différents constituants. / Processed cheese derives from a secondary milk processing step that involves mixing and heating dairy (cheese, butter and milk powders) and non-dairy products (emulsifiers). This processing yields a homogeneous product, usually spreadable, with a shelf-life often longer than 6 months. During processing and storage, lipid oxidation, caramelization and Maillard reactions occur and produce odour-active compounds. Some of them are potentialy involved in the development of odour defects. As part of the ANR-06-PNRA-023 Réactial project, a methodological approach was used in order to (i) identify key compounds responsible for the flavor defects observed, (ii) monitor the evolution of these markers during the heat treatment applied to the cheese matrix, (iii) establish an observable reaction scheme, (iv) model and predict the evolution of these compounds during thermal operations. To do this, a model cheese and its cooking cell were elaborated. Various couplings of gas chromatography with olfactometry were used to identify odorous compounds. Two-dimensional comprehensive chromatography allowed a semi-quantitation of trace and ultra-trace compounds, while precursors were quantitated by high performance liquid chromatography. An observable reaction scheme was extracted from these data and make the multi-response modelling step possible despite a partial quantitation of the volatile compounds.