Cette étude avait pour but d'évaluer l'effet de combinaisons de bactéries Streptococcus thermophilus et Lactobacillus delbrueckii ssp. bulgaricus productrices d'EPS sur les propriétés rhéologiques et texturales de yogourts fermes et brassés. Les yogourts ont été préparés en faisant varier les paramètres de fabrication au niveau de la concentration en protéines sériques (0.75%, 1.25%) et des traitements thermiques (90°C/1 minute, 90°C/4 minutes). Les résultats ont démontré, avec les ferments à EPS filants ou filants/ capsulaires, une réduction de la synérèse et une augmentation de la fermeté, de la viscosité, du G' et G" dans les yogourts fermes et brassés par rapport au ferment témoin. À l'inverse, le ferment à EPS capsulaires seulement n'a pas permis d'améliorer les propriétés rhéologiques et a obtenu un indice de synérèse élevé. Globalement, il serait possible d'améliorer les qualités du yogourt par l'utilisation conjointe d'EPS, un traitement thermique intensifié et un niveau de protéines sériques élevé.

L* électrodialyse est un procédé en plein essor dans de nombreux secteurs industriels, mais qui reste peu appliqué au domaine agroalimentaire, principalement dû à un coût élevé et au colmatage des membranes. Néanmoins de récentes évolutions technologiques dans la conception des membranes ont permis d'entrevoir un réel potentiel d'applications dans les secteurs biopharmaceutiques et nutraceutiques. C'est ainsi qu'une électroacidification par membrane bipolaire (EAMBP) du lait a été développée afin de produire des isolats de caséines hautement purifiés. Toutefois ce procédé était accompagné d'un colmatage des membranes cationiques par un mélange minéral CaCÛ3/Ca(OH)2 et des membranes bipolaires par un dépôt protéique. Pour comprendre ces phénomènes, une étude a été réalisée en électrodialyse conventionnelle sur des solutions salines modèles composées de calcium et de carbonate, éléments présents dans le lait et susceptibles de former du CaCÛ3 en condition basique. Le colmatage obtenu était uniquement composé de Ca(OH)2. Les auteurs ont suggéré que le magnésium, également présent dans le lait, jouerait un rôle de catalyseur ou de germe de croissance pour le CaC03.Dans ce contexte, l'objectif de ce projet de recherche était d'étudier l'effet sur le colmatage de différents ratios (R) magnésium/calcium (R=0, 1/20, 1/10 (observé dans le lait), 1/5 et 2/5) pour des solutions salines modèles traitées par électrodialyse conventionnelle. L'analyse élémentaire et la diffraction aux rayons-X ont montré que pour le ratio témoin (R=0), seul Ca(OH)2 se formait, et qu'un mélange CaC03/Ca(OH)2 apparaissait dès l'ajout de magnésium (R=l/20) sur les faces des membranes échangeuses d'anions en conditions neutres et de cations en conditions basiques. Il a aussi été constaté un colmatage sur la face des membranes échangeuses de cations en contact avec la solution traitée pour les ratios les plus élevés (R>l/5). Une perte de permsélectivité des membranes échangeuses de cations et un allongement significatif du temps de traitement ont également été notés.

L’hypertension artérielle essentielle (HTA) est un des plus importants facteurs de risque de maladies cardiovasculaires (MCV). Une des premières manifestations de l’HTA est l’altération de la fonction endothéliale, qui contribue également à l’augmentation du risque de MCV. Plusieurs études suggèrent que la consommation de produits laitiers a un effet bénéfique sur la pression artérielle (PA) et la fonction endothéliale, mais cela n’a été que peu étudié chez des sujets hypertendus. Ce mémoire présente les résultats d’une étude clinique dont l’objectif était d’évaluer l’impact de la consommation de produits laitiers sur la PA moyenne diurne et la fonction endothéliale chez des hommes et des femmes avec une HTA légère à modérée. Les résultats de cette étude suggèrent que la consommation de produits laitiers améliore la pression artérielle systolique des hommes avec HTA légère à modérée et qu’elle apporte des bénéfices sur la fonction endothéliale chez des sujets hypertendus.

Les maladies cardiovasculaires (MCV) font partie des plus importantes causes de mortalité au Canada. Elles sont caractérisées par différentes affections touchant le cœur et/ou les vaisseaux sanguins, dont un ensemble de facteurs de risque y sont impliqués. De nombreux facteurs de risque tels que les niveaux de lipides plasmatiques et l’hypertension pourraient être modulés entre autres par l’alimentation et de saines habitudes de vie. Toutefois, le rôle de certains nutriments tels que les lipides alimentaires et leurs répercussions sur les MCV est mitigé dans la littérature scientifique. Précisément, des études de cohortes ont démontré que l’incidence des MCV pouvait être augmentée par la consommation d’acides gras saturés (AGS), tandis que d’autres études ont établi que l’impact de l’apport alimentaire en gras saturés sur la santé cardiovasculaire pouvait potentiellement dépendre de la source d’AGS consommée. Ce mémoire présente les résultats d’une étude clinique multicentrique dont l’objectif principal était de vérifier l’impact des AGS provenant de différents produits laitiers, soit le fromage et le beurre, sur différents marqueurs de risque cardiométabolique. Les résultats de cette étude suggèrent que la consommation d’AGS provenant du fromage n’a pas les mêmes répercussions sur les niveaux de cholestérol des lipoprotéines de faible densité (C-LDL) que la consommation d’AGS provenant du beurre. L’effet de la consommation d’AGS du fromage sur le C-LDL est d’ailleurs modulé en fonction des niveaux de base de C-LDL des hommes et des femmes ayant pris part à l’étude. Ce devis de haute qualité scientifique apporte de nouvelles perspectives relativement à l’effet des AGS sur les marqueurs de risque cardiométabolique. Toutefois, plus d’études sont requises afin de mieux comprendre l’effet de la matrice alimentaire sur d’autres marqueurs du risque cardiovasculaire. / Cardiovascular diseases (CVD) are one of the most important causes of death in Canada. They are characterized by various conditions affecting the heart and/or the blood vessels, of which a set of risk factors are involved. Many risk factors such as blood lipids levels and hypertension could be modulated, notably by diet and healthy lifestyles. However, the impact of certain nutrients such as dietary lipids and their implications in CVD remains controversial in the scientific community. Precisely, cohort studies have shown that the incidence of CVD can be increased by the consumption of saturated fatty acids (SFA), while other studies have found that the impact of dietary SFA on cardiovascular health could potentially depend on the source of SFA consumed. This thesis presents the results of a multicenter clinical study which had as a main objective to investigate the impact of SFA from different dairy products, namely cheese and butter on various cardiometabolic risk factors. Results of this study suggest that consumption of SFA from cheese does not have the same impact on low-density cholesterol (LDL-C) levels that consumption of SFA from butter. The effect of SFA consumption from cheese on LDL-C is also modulated according to baseline LDL-C levels of the men and women who participated in the study. This high-quality scientific study provides new insights into the effect of SFA on cardiometabolic risk. However, more studies are needed to better understand the effect of the food matrix on other cardiovascular risk markers.

L’éco-efficacité est un concept qui a été spécifiquement conçu pour le monde de l’entreprise, et qui lie les performances environnementales et économiques d’un produit ou d’un service. Depuis 2012, l’éco-efficacité fait l’objet d’une méthode d’évaluation normalisée (ISO 14045) qui impose l’analyse de cycle de vie pour évaluer les impacts potentiels à l’environnement. L’évaluation de l’éco-efficacité offre ainsi au monde de l’entreprise l’opportunité de prendre des décisions non plus basées uniquement sur des égards économiques, mais prenant aussi en considération les impacts potentiels à l’environnement. Parmi les innombrables activités industrielles susceptibles de tirer profit du concept d’éco-efficacité se trouve la transformation des produits laitiers. En effet, ce secteur de l’industrie agro-alimentaire permet certes de valoriser la matière première laitière, mais exploite parallèlement une part significative des ressources naturelles. Le premier objectif de cette thèse a été de réaliser un état des lieux sur l’évolution et la mise en oeuvre du concept d’éco-efficacité dans le domaine de la transformation laitière. Une première étude a permis d’observer l’activité de transformation des produits laitiers sous une perspective de cycle de vie, et d’explorer les développements successifs du concept d’éco-efficacité dans ce domaine. Cette étude a notamment montré que la simulation de procédés présentait un potentiel intéressant pour lever les difficultés associées à l’évaluation de l’éco-efficacité selon la norme ISO 14045, soit les nécessités de disposer d’inventaires complets de flux de matière et d’énergie et d’une certaine expertise en analyse de cycle de vie. Par conséquent, le second objectif de cette thèse a été de développer un outil de simulation de procédés permettant l’évaluation de l’éco-efficacité des procédés de transformation des produits laitiers. Une seconde étude a ainsi permis le développement d’un prototype de logiciel permettant l’évaluation de l’éco-efficacité des produits laitiers. Ce prototype repose sur un simulateur de procédés spécifiquement développé pour la transformation laitière et intègre des jeux de données d’impacts potentiels à l’environnement. Ces caractéristiques lui permettent de générer des inventaires détaillés de flux de matière et d’énergie, et de procéder à l'évaluation des impacts potentiels à l’environnement, levant ainsi les difficultés identifiées lors de la première étude. Le prototype développé permet non seulement d'évaluer l’éco-efficacité des procédés modélisés, mais aussi d’identifier les opportunités d'améliorations, de comparer plusieurs scénarios de valorisation du lait cru, et d'évaluer la viabilité économique des scénarios modélisés. Cet outil a été utilisé lors d’une troisième et dernière étude, afin d’évaluer la contribution des opérations de séparation par membrane à l’éco-efficacité globale des procédés de transformation des produits laitiers. Ces opérations sont omniprésentes dans le domaine de la transformation laitière et présentent un potentiel non démontré d’amélioration de l’éco-efficacité. Trois scénarios de production de fromage Cheddar ont été comparés dans cette étude : deux intégrant des opérations de séparation par membrane à l’étape de standardisation du lait de fromagerie, et un dénué de telles opérations. Les résultats obtenus ont montré que même si l’introduction de procédés de séparation par membrane à l’étape de standardisation des laits de fromagerie permet d’augmenter significativement les rendements fromagers, elle ne permet pas d’augmenter l’éco-efficacité de cette transformation laitière. L’analyse des résultats a permis de déterminer que les potentiels d’amélioration de l’éco-efficacité par l’introduction de procédés de séparation par membranes se situaient probablement aux étapes de valorisation des sous-produits laitiers. Les travaux de cette thèse ont rencontré l’ensemble de leurs objectifs et contribuent ainsi à rendre l'évaluation de l'éco-efficacité plus accessible à l’ensemble des décideurs liés de près ou de loin à l’industrie de transformation des produits laitiers. / Eco-efficiency is a concept specifically designed for the business world and which links theenvironmental and economic performances of a product or service. Since 2012, eco-efficiency is subject to a standardised assessment (ISO 14045) which imposes life cycle analysis to conduct the assessment of the potential environmental impacts. Eco-efficiency assessment thus offers the business world the opportunity to make decisions not only based on economical criteria but also factoring in the potential environmental impacts. Among the countless industrial activities likely to benefit from the eco-efficiency concept is dairy processing. Indeed, this sector of the agri-food industry surely enables valorisation of dairy raw material but it concomitantly exploits a significant part of the natural resources. The first objective of this thesis was to conduct a state of play on the development and implementation of the ecoefficiency concept in the dairy processing field. A first study enabled to look at the dairy processing activity from a life-cycle perspective, and to investigate the successive developments of the eco-efficiency concept in this field. In particular, the study showed that process simulation presented a sound interest in overcoming the difficulties associated with eco-efficiency assessment according to the ISO 14045 standard: the need for a complete inventory of material and energy flows, and for a certain expertise in life cycle analysis. Therefore, the second objective of this thesis was to develop a process simulation tool enabling the ecoefficiency assessment of the dairy processes. A second study thus led to the development of a software prototype allowing for eco-efficiency assessment of dairy products. This prototype relies on a process simulator specifically designed for dairy processes and which includes datasets of potential environmental impacts. These features allow for both the generation of detailed inventories of material and energy flows and potential environmental impact assessments, thereby overcoming the challenges identified in the first study. The developed prototype not only allows for eco-efficiency assessments of the modelled processes but also enables identification of the improvement opportunities, comparison of multiple scenarios of raw milk valuation, and assessment of the economic viability of the modelled scenarios. This tool was used in a third and last study in order to assess the contribution of pressure driven filtration operations to the overall eco-efficiency of dairy processes. These operations are omnipresent in the dairy processing activity and hold a potential for eco-efficiency improvement which has not been yet demonstrated. Three scenarios of Cheddar cheese production were compared in this study: two integrating pressure driven filtration processes at the cheese milk standardisation stage, and one that did not include such operations. Results revealed that although introducing pressure driven filtration processes at the cheese milk standardisation stage can significantly improve the cheese yields, it does not allow for an improvement of the eco-efficiency of the cheese production process. Analysis of the results showed that t he potentials for eco-efficiency improvements in dairy processing through the introduction of pressure driven filtration operations could probably be achieved by incorporating them in the by-product valuation processes. The research work conducted within the framework of this thesis fulfilled all the different objectives set and therefore should help make eco-efficiency assessment more accessible to all the decision-makers related in one way or another to the dairy processing industry.

Les acides linoléiques conjugués (ALC) ont suscité beaucoup d’intérêt à cause de leurs effets bénéfiques sur la santé. Une des hypothèses pouvant expliquer le lien entre la consommation d’ALC et les effets bénéfiques revendiqués est l’existence d’interactions étroites entre les ALC et le microiote colique chez l’humain. Dans cette optique, ce projet de doctorat vise à étudier à l’aide de différents modèles in vitro novateurs, la bioaccessibilité des ALC et d’autres acides gras (AG) d’origine laitière lors du transit gastrointestinal. Il vise également à évaluer le potentiel prébiotique de ces AG et leur impact sur l’équilibre de l’écosystème digestif. Des laits enrichis naturellement en 18:2 cis-9, trans-11 (18:2 c9 t11) ou par émulsification de deux isomères d‘ALC d’origine synthétique sous formes de triglycérides ou d’acides gras libres ont été préparés et utilisés. Les laits ont été standardisés à 1 et à 3,25 % de matière grasse (MG). Un simulateur in vitro de la partie distale du tube digestif a été utlisé pour l’étude de la bioaccessibilité des AG au niveau digestif alors qu’un système de fermentation en continu avec microbiote colique immobilisé a été utilisé pour l’étude de l’effet des différents AG sur l’équilibre du microbiote colique. Les résultats obtenus ont révélé que la bioaccessibilité des AG est très variable et qu’elle dépend de la longueur de la chaîne, de la présence de doubles liaisons et du pourcentage de MG. L'absorption était plus efficace en présence de 1 % de MG. D’autre part, l’étude des effets des ALC d’origine laitière sur la survie et la croissance de différentes souches probiotiques après digestion gastrointestinale a montré que les bifidobactéries n’ont pas été affectées par aucun des traitements alors qu’une stimulation de la croissance des lactobacilles a été observée avec les AG synthétiques à 1 % de MG. Le digestat provenant du lait contenant 3.25 % de MG semble conduire à un mélange d'acide gras résiduel ayant un effet légèrement bactéricide ou bactériostatique pour les lactobacilles. Finalement, l’étude de l’impact des ALC et des AG du lait sur l’équilibre de l’écosystème colique n’a pas révélé de changement significatif de cet équilibre. Certains groupes bactériens ont été stimulés comme les bifidobactéries. Au niveau métabolique, nous avons noté une production de l’acide oléique, de l’acide trans-vaccénique, de l’acide stéarique, de 18:2 cis-9, trans-11 et de 18:2 trans-10, cis-12 qui est concomitante avec une consommation de l’acide linoléique (AL). / Conjugated linoleic acid (CLA) have attracted a lot of interest because of their beneficial effects on health. One hypothesis that could explain the link between the consumption of CLA and the claimed beneficial effects relies to the close interactions between CLA and the human colonic microiota. This study aims to investigate the bioaccessibility of CLA and other fatty acids (FA) of dairy origin during gastrointestinal transit by using different in vitro innovative models. It also aims to evaluate the prebiotic potential of these FA and their impact on the balance of the digestive ecosystem. Fortified milks naturally enriched with cis-9, trans-11 18: 2 (c9 t11 18:2) or by emulsifying two synthetic CLA isomers in the forms of triglycerides or free fatty acid were prepared and used. The milk samples were standardized to 1 and 3.25% fat. An in vitro model reproducing the distal part of the digestive tract has been used for the bioaccessibility study of FA in the digestive tract while a continuous colonic fermentation model with immobilized colonic microbiota was used to study the effect different FA on the balance of the colonic microbiota. Our results showed that the bioaccessibility of FA is highly variable and depends on the length of the FA, the presence of double bonds and the percentage of fat. In general, the absorption was more effective in the presence of 1% fat. Furthermore, the effects of milk CLA after gastrointestinal digestion on the survival and growth of different probiotic strains has shown that Bifidobacteria were not affected by any of the treatments, while a stimulation of growth of Lactobacilli was observed with synthetic FA at 1% MG. Digested milk containing 3.25% fat seems to lead to a mixture of residual fatty acid exhibiting a bactericidal or bacteriostatic effect on Lactobacilli. Finally, the study of the impact of CLA and milk FA did not inducu any significant changes in the microbiota equilibrium. However, some bacterial groups such as bifidobacteria were stimulated. Regarding metabolic activity, we noted a production of oleic acid, vaccenic acid, stearic acid, cis 9, trans-11 18: 2 and trans-10, cis -12 18: 2 which was concomitant with a consumption of linoleic acid.

Les propriétés texturales des yogourts brassés dépendent de la composition du mélange laitier, des conditions du traitement thermique et de l’acidification, mais aussi des conditions de brassage industriel. Contrairement au yogourt ferme qui est acidifié directement dans les pots, le yogourt brassé est acidifié en cuve, puis subit des opérations de brassage, de pompage, de lissage et de refroidissement. Or, la littérature rapporte peu d’étude représentative des conditions industrielles de brassage puisqu’il est difficile de reproduire la séquence d'opérations en laboratoire. Un brassage manuel (cuillère, disque perforé, tige agitatrice) ou un lissage à la seringue sont régulièrement utilisés en laboratoire pour simuler le brassage. De plus, les informations fournies par la littérature expliquent principalement l’impact d’une seule opération de brassage sur quelques propriétés texturales et à un seul jour d’entreposage. Le but de ce projet de thèse était d’étudier les opérations séquentielles de brassage, de lissage et de refroidissement dans des conditions similaires à l’industrie afin de mieux comprendre leur impact sur la qualité d’un yogourt brassé sans gras. Pour la première fois, un système de brassage technique simulant des conditions industrielles, à l’échelle pilote, a été développé pour étudier l’impact des opérations individuelles et séquentielles de brassage, de lissage et de refroidissement. Les résultats obtenus ont permis de déterminer que ce sont les opérations de lissage et de refroidissement, comparativement au brassage en cuve, qui ont le plus d’impact sur les propriétés texturales des yogourts analysés après 1 jour d’entreposage. L’importance de la séquence opérationnelle a aussi été démontrée par l’utilisation d’un lissage avant ou après le refroidissement. Au cours des 22 jours d’entreposage, les propriétés rhéologiques et physiques des yogourts étaient différentes selon les paramètres opérationnels utilisés lors du brassage. Par exemple, l’utilisation d’un l’échangeur de chaleur à plaques, comparativement à un échangeur de chaleur tubulaire, a favorisé la diminution de la synérèse, mais a diminué la viscosité et la consistance du yogourt. L’impact de la température de lissage a ensuite été approfondi en adaptant le système de brassage technique pour lisser le yogourt à 6 températures, entre 10 et 35 °C. Le comportement des propriétés rhéologiques et physiques du yogourt a alors été décrit, par des régressions linéaires multiples, selon la température de lissage et la durée de l’entreposage (jusqu’à 22 jours). La synérèse, la viscosité et la consistance étaient plus sensibles à la température de lissage, contrairement à la fermeté et au temps d’écoulement qui étaient plus sensibles à la durée de l’entreposage. Une basse température de lissage a permis de diminuer la synérèse, alors que l’augmentation des autres propriétés a été favorisée par un lissage à 25-30 °C. Au-delà de 30 °C, la synérèse était maximale et les autres propriétés ont eu tendance à diminuer. Finalement, un deuxième système de brassage technique a été développé à l’échelle laboratoire et a permis d’étudier l’impact de la température de lissage sur les propriétés microstructurales d’un gel acidifié. De plus, une nouvelle approche expérimentale d’analyse d’images dynamiques a été développée pour visualiser et caractériser les microgels laitiers. Pendant l’entreposage, la taille des microgels et leur rugosité (irrégularité à la surface du microgel) ont augmenté alors que le pourcentage total d’aire des pores (espace entre les microgels) a diminué. Ces résultats expliqueraient principalement l’augmentation de la synérèse, de la fermeté et du G’ pendant l’entreposage des gels lissés. Les microgels obtenus par le lissage à 35 °C avaient une rugosité maximale plus élevée, comparativement à ceux obtenus à 13 et 22 °C, et cela expliquerait la viscosité plus faible des gels laitiers lissés à 35 °C. L’approche originale de cette thèse par l’utilisation d’un système de brassage technique (échelle pilote et laboratoire) simulant des conditions industrielles facilitera le transfert des résultats à l’industrie. Les systèmes de brassage technique ont permis de quantifier l’importance des effets individuels et séquentiels des opérations de brassage sur les propriétés rhéologiques, physiques et microstructurales d’un yogourt sans gras. L’ensemble des résultats a démontré que la température de lissage est un levier technologique permettant de mieux contrôler les propriétés texturales et microstructurales du yogourt. La caractérisation innovatrice des microgels laitiers par l’analyse d’images dynamiques amène une nouvelle perception visuelle des microgels et permet une meilleure compréhension des changements de propriétés rhéologiques et physiques qui se produisent durant le brassage et l’entreposage du yogourt brassé. / The textural properties of stirred yogurts depend on the composition of the dairy mixture, the conditions of the heat treatment and the acidification, but also the conditions of industrial stirring. Unlike firm yogurt, which is acidified directly in the jars, the stirred yogurt is acidified in the vat, followed by stirring, pumping, smoothing and cooling. However, the literature reports little representative study of industrial stirring conditions since it is difficult to reproduce the sequence of operations in the laboratory. Manual stirring (spoon, perforated disc, stirring rod) or smoothing with a syringe are regularly used in the laboratory to simulate stirring. In addition, the information provided by the literature mainly explains the impact of a single stirring operation on a few textural properties and a single day of storage. The purpose of this thesis project was to study sequential stirring, smoothing and cooling operations in industry-like conditions to better understand their impact on the quality of a nonfat stirred yogurt. For the first time, a technical scale unit, simulating industrial conditions, has been developed to study the impact of individual and sequential stirring, smoothing and cooling operations. The results obtained made it possible to determine that it is the smoothing and cooling operations, compared to the stirring in vat, that have the greatest impact on the textural properties of the yogurts analyzed after 1 day of storage. The importance of the operational sequence has also been demonstrated by the use of smoothing before or after cooling. During the 22 days of storage, the rheological and physical properties of the yogurts were different according to the operational parameters used during the stirring. For example, the use of a plate heat exchanger, as compared to a tubular heat exchanger, has contributed to a decrease in syneresis, but has decreased the viscosity and consistency of the yogurt. The knowledge of the impact of the smoothing temperature was then studied by adapting the technical scale unit to smooth the yogurt at 6 temperatures, between 10 and 35°C. The behavior of the rheological and physical properties of yogurt was then described, by multiple linear regressions, according to the smoothing temperature and the duration of storage (up to 22 days). Syneresis, viscosity, and consistency were more sensitive to smoothing temperature, whereas firmness and flow time were more sensitive to the duration of storage. A low smoothing temperature made it possible to reduce syneresis, whereas the increase in the other properties was promoted by smoothing at 25-30°C. Above 30°C, syneresis was maximal and other properties tended to decrease. Finally, a second technical scale unit was developed at the laboratory scale and allowed studying the impact of the smoothing temperature on the microstructural properties of an acidified gel. In addition, a new experimental dynamic image analysis approach has been developed to visualize and characterize dairy microgels. During storage, the microgels size and their roughness (irregularity on the microgel surface) increased while the total percentage of pore area (space between microgels) decreased. These results would mainly explain the increase in syneresis, firmness and G' during the storage of smoothed gels. The microgels obtained by smoothing at 35°C had a higher maximum roughness, compared to those obtained at 13 and 22°C, and this would explain the lower viscosity of the dairy gels smoothed at 35°C. The original approach of this thesis by the use of a technical scale unit (pilot and laboratory scale) simulating industrial conditions will facilitate the transfer of the results to the industry. Technical stirring unit have quantified the importance of the individual and sequential effects of stirring operations on the rheological, physical and microstructural properties of a nonfat yogurt. All the results showed that the smoothing temperature is a technological tool allowing to better control the textural and microstructural properties of yogurt. The innovative characterization of dairy microgels by dynamic image analysis brings a new visual perception of microgels and provides a better understanding of the changes in rheological and physical properties that occur during stirring and storage of the stirred yogurt.

La cryoconcentration a un grand potentiel pour produire des aliments liquides de haute qualité organoleptique et nutritionnelle. En plus, du point de vue énergétique, elle s’avère très compétitive face aux technologies de concentration comme l’évaporation sous vide, l’ultrafiltration, la nanofiltration et l’osmose inverse. Malgré ces avantages substantiels et le développement considérable qu’a connu cette technologie, la cryoconcentration est toujours considérée comme une opération commercialement fiable seulement dans des applications limitées à des produits tels que les jus de fruits, les extraits de café, du thé et des herbes aromatiques. Ainsi, le but principal de ce projet de doctorat est de comprendre l’impact de la cryoconcentration sur les paramètres physico-chimiques et compositionnels du lait écrémé et de l’utiliser comme une étape de concentration dans un procédé de fabrication de lait concentré, de lait concentré stérilisé et de poudre de lait écrémé. Le premier objectif portait sur l’étude de l’effet de la cryoconcentration à effet cascade sur les micelles de caséines, les propriétés rhéologiques et la couleur du lait écrémé concentré pendant cinq semaines de conservation. En utilisant un lait écrémé (fraichement fourni par Natrel) comme témoin avec une teneur en matière sèche totale de X = 9,24 %, trois cycles de cryoconcentration étaient réalisés. Ce traitement a permis d’atteindre des concentrations de 1,6X, 2,3X et 2,7X au cycle 1, 2 et 3, respectivement. Concernant les micelles de caséines, les résultats obtenus n’ont montré aucune différence significative entre l’effet des trois cycles de cryoconcentration sur la distance inter-micellaire et la forme sphérique des caséines. Cependant, avec l’augmentation du cycle de cryoconcentration, la taille des micelles de caséines avait tendance à se déplacer vers de plus petites tailles avec une modification de la distribution de leur diamètre moyen. Les résultats obtenus ont également montré qu’à tous les cycles de cryoconcentration, les micelles de caséines étaient caractérisées par des distributions monomodales où environ 60 % du volume total occupé par les micelles de caséines ont une taille de 100-200 nm. Comparé au lait-témoin, les résultats ont également montré que la cryoconcentration améliore la couleur en augmentant la valeur L* (indice de blancheur) du lait cryoconcentré au-dessus de 67; ce qui est similaire à celui d’un lait entier (non écrémé), et ce, dès le premier cycle de cryoconcentration. Aucune différence significative n’a été observée entre la valeur L* du lait aux trois cycles de cryoconcentration. Enfin, pendant le stockage du lait écrémé cryoconcentré, ses propriétés d’écoulement ont changé, car, une transition d’un comportement newtonien à non-newtonien a été observée à partir de la quatrième semaine à une concentration de 2,7X de matière sèche totale. En plus, une légère augmentation de la taille des micelles de caséines a été observée pendant cette période. Le deuxième objectif de ce projet de doctorat consistait à réaliser une étude comparative sur l’effet de la stérilisation sur la qualité d’un lait écrémé concentré par cryoconcentration, par évaporation sous vide et par osmose inverse pendant l’entreposage. Les résultats ont montré que la stérilisation a augmenté près de 9 fois le coefficient de consistance du lait évaporé contre 2 fois pour le lait cryoconcentré et le lait concentré par osmose inverse. Pendant l’entreposage, la charge nette des protéines du lait produit par évaporation a diminué, alors que celle des protéines du lait cryoconcentré et celui concentré par osmose inverse sont restées plus stables. Le troisième objectif avait pour but de réaliser une étude comparative entre la cryoconcentration, l’évaporation sous vide et l’osmose inverse, comme étape de pré-concentration du lait écrémé, en vue d’en produire du lait écrémé en poudre et d’évaluer les propriétés physico-chimiques et techno-fonctionnelles des poudres. Tout d’abord, l’observation de la morphologie, de la forme et l’analyse de la taille ont révélé que la surface des particules était lisse avec un petit nombre de sous-structures visibles sur la surface de l’échantillon issu de l’évaporation sous vide et de l’osmose inverse. La poudre du lait cryoconcentré et celle du lait concentré par osmose inverse avaient moins de particules fragmentées et plus de particules de grandes tailles que la poudre de lait évaporé. À la granulométrie (taille de particule) de 250 µm, la poudre de lait cryoconcentré avait trois fois le volume (%) de la poudre de lait concentré par osmose inverse et la poudre de lait évaporé sous vide. Après reconstitution, les micelles de caséines dans du lait reconstitué à partir de la poudre obtenue en utilisant du lait écrémé cryoconcentré présentaient la plus grande taille suivie de celle du lait reconstitué à partir de poudre obtenue avec du lait concentré par osmose inverse avec des pics de distribution se situant à 190 nm et à 164 nm, respectivement, pour la poudre obtenue par cryoconcentration et celle obtenue par osmose inverse. Malgré la différence de techniques de pré-concentration, toutes les poudres présentaient un indice de solubilité élevé (> 85%). Cependant, les poudres de faible granulométrie (75 µm) ont présenté une faible solubilité, ce qui est normal pour cette granulométrie. Pour la dispersion, c’est seulement à la granulométrie optimale (105 µm) que toutes les poudres ont montré les plus grands indices de dispersion. Cependant, elles n’ont pas présenté une bonne dispersion (< 90%) selon les normes de la fédération internationale du lait (FIL). Indépendamment de la taille et du prétraitement, toutes les poudres ont également une faible mouillabilité. Ainsi, ce projet a apporté une contribution aux connaissances sur l’utilisation de la cryoconcentration comme alternative prometteuse dans la fabrication du lait concentré, concentré stérilisé et du lait en poudre. / Cryoconcentration has great potential to produce foods of high nutritional and organoleptic quality. Moreover, it can be very competitive in comparison with vacuum evaporation and reverse osmosis. Despite these substantial benefits and the considerable technological developments, the use of cryoconcentration at industrial scale is still limited. However, some products are produced by cryoconcentration at high scale such as concentrated fruit juices, coffee and tea extracts, as well as different flavorings. Thus, the aim of this project was to study effect of cryoconcentration on skim milk properties and to use this technique as a concentration step for the production of concentrated skim milk and skim milk powder. The first objective was aimed to study the effects of cryoconcentration carried out in a cascade effect on skim milk properties such as casein micelles, color and rheological properties of concentrated skim milk during five weeks of storage. Fresh skim milk with X = 9.24% total dry matter was used as feed material (control). By using three cryoconcentration cycles, it was possible to reach concentrations of: 1.6X, 2.3X and 2.7X at the end the 1st, 2nd and 3rd cryoconcentration cycles, respectively. Moreover, the obtained results showed that cryoconcentration cycle had no significant effect on the inter-micellar distance and the spherical shape of the caseins, but an increase of the cryoconcentration cycle modified the distribution of the mean particle size of the casein micelles towards the smaller units. Furthermore, at all cryoconcentration cycles, monomodal distributions of the micelles particle size were observed where about 60% of the total volume was occupied by the casein micelles which have a size of 100-200 nm. Moreover, the obtained results clearly showed that cryoconcentration significantly improved the color of the cryoconcentrated skim milk by increasing the L* value up to 67 which is similar to that of whole milk. Finally, during storage, a transition from Newtonian to non-Newtonian behavior of the cryoconcentrated skim milk corresponding to the one obtained at the end of the 3rd cycle (2.7X) was observed from the fourth week of storage with a slight increase of size of the caseins micelles. The aim of the second objective was to compare the effect of sterilization on the quality of concentrated skim milk obtained by cryoconcentration, vacuum evaporation and reverse osmosis during storage. The results showed that sterilization increased viscosity of the evaporated milk nearly 9 times versus 2 times the viscosity of the cryoconcentrated milk and the concentrated milk by reverse osmosis. During storage, the protein net charge of milk produced by vacuum evaporation decreased, while that of cryoconcentrated milk and reverse osmosis remained more stable. The aim of the third objective was to study the pre-concentration of milk by cryoconcentration for the manufacture of skim milk powder in comparison with vacuum evaporation and reverse osmosis. The physico-chemical characterization and techno-functional properties of the powder was also carried out. Observation of powder morphology, shape and particle size analyses revealed that the surface of the particles was smooth with a small number of substructures visible on the surface of the sample from vacuum evaporation and reverse osmosis. The powder of the cryoconcentrated milk and those of the concentrated milk by reverse osmosis had fewer fragmented particles and larger particles than the evaporated milk powder. At the particle size of 250 µm, the cryoconcentrated milk powder had three times the volume of the milk powder concentrated by reverse osmosis and vacuum evaporation. After reconstitution, the casein micelles of the powder obtained from cryoconcentrated milk showed the largest size followed by that obtained from concentrated skim milk by reverse osmosis with distribution peaks at 190 nm and 164 nm, respectively, for the powder obtained from cryoconcentrated milk and reverse osmosis concentrated milk. Despite the differences in the pre-concentration techniques, all the powders had a high solubility index (> 85%), but the powders with small granulometry (75 µm) showed a low solubility. For dispersion, only the optimum particle size (105 µm) showed the greatest dispersion index, but they did not show good dispersion (< 90%) according to the international dairy federation (IDF) standard. Irrespective of size and pre-treatment, all powders have low wettability. Thus, this project contributed to knowledge advancement on the use of cryoconcentration as a promising technique in the manufacture of concentrated sterilized skim milk and skim milk powder.

Le lait est un aliment complexe sujet à de nombreuses' réactions d'oxydoréduction, dont l'oxydation de la matière grasse, la dénaturation des protéines et la dégradation des vitamines. Une technique électrochimique a été récemment-proposée pour. contrôler et/ou prévenir les phénomènes d'oxydation dans le lait. Cette procédure vise la réduction, par électrolyse avec membrane, d'espèces électrochimiquement actives présentes dans le lait, ce qui entraîne un abaissement de son potentiel d'oxydoréduction (POR). Le but de cette étude était d'évaluer l'impact du traitement d'électroréduction sur la stabilité des lipides du lait, au cours de leur entreposage à l'obscurité ou sous une lumière fluorescente. Dans cette recherche, une chute significative du POR et une baisse en oxygène dissous (OD) ont été observées pendant le traitement. Pendant l'entreposage des échantillons de lait, l'OD diminue alors que le POR a remonté graduellement, ce qui démontre une instabilité ou une réversibilité des équilibres réactionnels mis en place lors de l'électroréduction. Pendant l'entreposage à l'obscurité aucun changement significatif n'a été observé dans la composition en acides gras, ce qui montre que la baisse en OD n'est pas causée par une oxydation des acides gras. L'entreposage sous une lumière fluorescente entraîne une dégradation des acides gras, alors que l' électroréduction ralentit leur dégradation oxydative comparativement au lait non traité Il est envisageable qu'un traitement électrochimique de réduction du lait permettrait d'augmenter son temps de conservation ainsi que son aptitude à la transformation, en limitant l'oxydation des acides gras.

Les changements dans la demande sont d’intérêt public à cause de leur effet sur la santé des consommateurs et la profitabilité de l’industrie. Pendant que la population Canadienne vieillit, on observe une baisse de la consommation de lait par habitant. Cette étude analyse les diffé-rences dans le comportement de différents profils de ménages canadiens, en ce qui a trait à leurs achats de produits laitiers. Une estimation à deux étapes a été utilisée sur des sous-échantillons de l’empilage de trois enquêtes sur les dépenses alimentaires. La première étape modélise la probabilité d’achat pour prendre en compte la fréquence élevée de dépenses nulles pour certains des dix biens. Un système de demande permettant des effets-dépense quadra-tiques est estimé à la deuxième étape. Les résultats indiquent que les élasticités sont plus élevées quand l’âge du chef de ménage est entre 35 et 64 ans et quand le nombre de personnes dans le ménage augmente. En comparaison avec les autres produits, le lait faible en matières grasses a une probabilité d’achat plus élevée et sa demande est plus élastique par rapport aux variations de prix et de dépenses. Les comparaisons d’élasticités d’un produit à un autre sont robustes aux changements dans les profils définis en fonction de l’âge du chef de ménage, de la taille et du revenu du ménage. Mots-clés : produits laitiers, demande des ménages, QUAIDS, élasticités. / Changes in demand are of public interest because of their effect on consumer health and the profitability of the industry. While the Canadian population ages, we observe a consistent downward trend in per capita milk consumption. This study investigates differences in the behav-iour of different profiles of Canadian households in terms of their purchases of dairy products. A two–stage econometric procedure was implemented on subsamples of a dataset pooling three food expenditure surveys. In the first stage, the probability of purchase is estimated to account for the relatively high frequency of zero purchases for some of the ten goods. In the second stage, a demand system allowing for quadratic expenditure effects is estimated. The findings indicate that demand elasticities tend to be higher for households headed by a person between 35 and 64 years old and when household size increases. Relative to other goods, low-fat milk has a higher probability of purchase and its demand is price and expenditure elastic. Generally, price and income elasticity patterns across goods are quite robust across household profiles differing in terms of the age of the head, size, and income. Keywords: dairy products, household demand, QUAIDS, elasticities