Le chrome (Cr) est un métal largement distribué sur la croûte terrestre. Les formes les plus couramment rencontrées sont le Cr (III), longtemps considéré comme un nutriment essentiel à la vie et le Cr(VI), cancérigène avéré pour l’homme. La source majeure d’exposition de la population au chrome total étant l’alimentation, des données en spéciation sont nécessaires afin d’évaluer le risque relatif à l’ingestion de chrome. La première partie de ce mémoire présente de façon générale la problématique du chrome. La deuxième partie a été consacrée à l’optimisation d’une méthode de séparation des espèces du chrome. La méthodologie des plans d’expériences a permis en un minimum d’essais d’évaluer l’influence des différentes facteurs et de leurs interactions afin de déterminer les conditions de séparation optimales. La troisième partie porte sur la mise au point d’une méthode d’extraction sélective du Cr(VI) dans les produits laitiers et céréaliers, par plan d’expériences également. Une étude de la correction des interférences et des inter conversions a également été réalisée démontrant de la justesse de la méthode. La méthode a ensuite été validée selon l’approche du profil d’exactitude et appliquée à l’analyse de 65 échantillons de produits laitiers et céréaliers ; aucune trace de Cr(VI) n’a été détectée. La quatrième partie présente le développement d’une méthode d’analyse sélective du Cr(III) dans les produits laitiers. Les performances de la méthode ont ensuite été évaluées avant son application à des échantillons réels. Les résultats confirment que le chrome total présent dans ces matrices serait bien sous forme de Cr(III). Il serait nécessaire de poursuivre ces travaux sur d’autres matrices afin de pouvoir estimer l’ensemble de l’exposition des consommateurs et de mieux évaluer les risques inhérents à la présence de chrome dans les aliments, selon sa forme présente / Chromium (Cr) is a metal widely distributed throughout the Earth’s crust. Most commonly forms found are Cr(III), which has long been considered as an essential nutrient for human health, and Cr(VI) which is carcinogenic to humans. The most important contribution to the overall exposure of total chromium in general population is through food. To improve risk assessment on the presence of chromium, there is a need to accurately determine the content of Cr(III) and Cr(VI) in food. The first part of this work focuses on the issue of chromium. The second part deals about the optimization of a separation method for chromium species. Experimental design allowed us to study effects of factors and their interactions in order to determine the best analytical conditions. Third part is the development and validation of selective alkaline extraction for Cr(VI) in dairy and cereal products, also using experimental design. A study of the correction of the interferences and of interconversions is also presented showing the accuracy of the method. Analytical performances were assessed by the accuracy profile method and the method was used to determine Cr(VI) in 65 samples of dairy and cereal products ; Cr(VI) was not detected in these samples. The last part is devoted to develop a selective determination method for Cr(III) in dairy products. Analytical performances of the method were assessed before its use to determine Cr(III) in dairy products samples. Results confirm that chromium in those matrices will be Cr(III). It would be interesting to continue this work in order to study other matrices to better assess consumer exposure and to improve risk assessment related to the presence of chromium in food, depending on its speciation

L’acide trans-palmitoléique (C16:1 n-7 trans, TPA) est considéré comme un marqueur de la consommation de produits laitiers. D’une part, la consommation de produits laitiers est associée à un moindre risque de syndrome métabolique. D’autre part, de forts taux circulants de TPA sont épidémiologiquement associés à un moindre risque de diabète de type 2. Les bénéfices de la consommation de produits laitiers peuvent-ils en partie être expliqués par le TPA ? À ce jour cependant, aucune étude de supplémentation en TPA n’existe pour confirmer ces associations, et les doutes sur l’origine formelle du TPA ne sont pas levés. Dans ce travail, nous montrons (1) que le TPA provient de la rétro-conversion endogène de l’acide trans vaccénique (C18:1 n-7 trans, TVA) alimentaire chez l’Homme, (2) que le TPA et le TVA sont apportés exclusivement par la matière grasse de ruminants (lait et viande de ruminants) en France, (3) la possibilité d’obtenir du TPA pur en quantités suffisantes pour mener des études nutritionnelles et (4) que la supplémentation en TPA pur chez la souris dans un contexte de mise en place de syndrome métabolique empêche la mise en place de certaines dysfonctions métaboliques. Dans l’ensemble, ces résultats montrent que le TPA, acide gras spécifique de la matière grasse laitière, peut expliquer en partie l’association épidémiologique entre consommation élevée de produits laitiers et moindre risque de syndrome métabolique. / Trans-palmitoleic acid (trans-C16:1 n-7, TPA) is usually considered as a biomarker of dairy fat consumption. On the one hand, dairy product consumption is associated with lower risk of metabolic syndrome. On the other hand, high circulating levels of TPA in humans are epidemiologically associated with lower risk of type 2 diabetes. Could benefits of dairy products consumption rely in part on TPA? So far, there is no nutritional study involving TPA to confirm such observational associations, and doubts remain as regards to the formal origin of TPA. In this work, we demonstrate (1) that TPA arises from the endogenous retro-conversion of dietary trans-vaccenic acid (trans-C18:1 n-7, TVA) in humans, (2) that both TPA and TVA intakes are exclusively ensured by ruminant products (milk and meat) consumption, (3) the ability to get pure TPA in enough amounts to carry out reliable nutritional studies and (4) that pure TPA supplementation on mice fed an obesogenic diet prevents from several metabolic dysfunctions. Taken together, our results demonstrate that the dairy fatty acid TPA may explain part of the epidemiological association between high consumption of dairy products and lower risk of metabolic syndrome.

Lors du vieillissement, les capacités sensorielles et l’efficacité masticatoire diminuent, affectant négativement l'alimentation des séniors. Ainsi, la formulation d’aliments adaptés aux besoins nutritionnels et sensoriels des seniors est un enjeu pour les années à venir. L'objectif principal de cette thèse, intégrée au projet AlimaSSenS, est d’étudier l’impact de la texture de produits fromagers sur le confort en bouche et la biodisponibilité des acides aminés et du calcium. Les fromages modèles développés ont la même composition mais des textures variables. Des analyses sensorielles réalisées sur un panel de séniors, ainsi que des études de digestion in vitro et in vivo (sur modèle porcin) ont été réalisées. Les résultats des digestions soulignent la pertinence d’intégrer les protéines sériques en tant que source protéique majeure dans les produits fromagers, afin de maximiser l’apport plasmatique en acides aminés essentiels. Cependant, la texture des fromages modèles n’a pas influencé la bioaccessibilité des acides aminés et du calcium. De plus, la bioaccessibilité du calcium est majoritairement liée aux pH intra-gastrique et -intestinal, plutôt qu’à sa forme chimique initiale. Enfin, l’étude sensorielle a mis en évidence que seules les textures perçues comme « sèches » étaient liées à une baisse importante du confort en bouche des séniors. Ce travail souligne l'opportunité de développer des produits fromagers destinés aux séniors. Il serait intéressant de poursuivre ces travaux avec des études cliniques pour connaître l'impact physiologique de ces produits / During aging, the sensory capacities and the mastication efficacy decrease negatively affecting the diet of the elderly. Yet, protein and calcium requirements increase with age. In this context, the formulation of foods adapted to the nutritional and sensory needs of the elderly is a challenge for the next years. The main objective of this thesis, integrated into the project AlimaSSenS, is to study the impact of the texture of model cheeses, based on whey proteins and calcium fortified, on the oral comfort and on the bioavailability of amino acids and calcium.The model cheeses developed have the same composition and variable textures. Sensory analysis were performed on a panel of people over 65, and in vitro and in vivo digestion studies (on porcine model) were conducted.The results of the digestion studies highlighted the relevance of integrating whey proteins as a major protein source in dairy products, in order to maximize the bioavailability of essential amino acids. However, the texture of model cheeses did not significantly influence the bioaccessibility of amino acids and calcium. In addition, the bioaccessibility of calcium was mainly related to intra-gastric and intra-intestinal pH, rather than to the initial chemical form of its source of enrichment. Finally, the sensory study has shown that only the textures perceived as “dry” was linked to a significant decrease in the oral comfort.This work highlights the opportunity to develop dairy products adapted for the elderly. Based on this work, it would be interesting to carry out clinical studies to know t

Le yogourt grec, pouvant être obtenu par concentration du yogourt traditionnel par ultrafiltration (UF), connaît une croissance exceptionnelle en Amérique du Nord (+100% depuis 2012), et représente le premier segment de marché des produits laitiers fermentés en 2014. Cependant, d'un point de vue environnemental, la production du yogourt grec fait face à plusieurs enjeux et défis. Son élaboration nécessite trois fois plus de lait que le yogourt traditionnel de par l'étape de concentration nécessaire à l'atteinte de la concentration protéique cible. De plus, l'étape d'UF du yogourt génère un perméat acide (coproduit du yogourt) difficilement valorisable. Néanmoins, une alternative consistant à effectuer l'étape d'UF sur le lait avant sa fermentation permet d'éliminer la production du perméat acide, et génère un perméat de lactosérum doux déprotéiné dont les voies de valorisation sont davantage connues. Cette stratégie pourrait donc potentiellement réduire l'impact environnemental du procédé et générer des coproduits plus facilement valorisables, améliorant ainsi l'écoefficience du procédé de fabrication de yogourt grec. Dans cette optique, ce projet de recherche visait à comparer l'impact environnemental sur l'ensemble du cycle de vie de la production de yogourt grec selon deux procédés : en effectuant l'étape de concentration par UF avant l'étape de fermentation (UF LAIT), ou après (UF YOG) comme utilisé dans l'industrie. Ainsi, des expérimentations à échelle pilote ont été réalisées dans le but de comparer ces deux procédés. Le nouveau procédé (UF LAIT) permettrait une réduction des consommations d'énergie à l'étape de transformation étant donné que l'UF du lait avant fermentation permet de réduire la quantité de matière première à transformer d'environ un tiers. Cependant l'Analyse du Cycle de Vie (ACV) des deux procédés donne comme résultat un bilan environnemental défavorable à (UF LAIT) comparativement au procédé traditionnel (UF YOG) à cause d'une plus grande consommation de lait, qui est responsable d'environ 80% des impacts sur le cycle de vie du yogourt grec. Cet impact majeur pour UF LAIT l'est encore même lorsque dans une analyse de sensibilité le perméat doux de UF LAIT est alloué à l'étape d'UF contrairement au perméat acide de UF YOG qui est considéré comme un déchet non valorisable.

La contamination fongique des produits laitiers est à l’origine de pertes économiques conséquentes et de gaspillage alimentaire. Dans un contexte de demande pour plus de « naturalité », les cultures de bioprotection et leurs métabolites représentent une alternative d’intérêt aux conservateurs chimiques pour lutter contre ces contaminants.Les objectifs de cette thèse étaient i) de sélectionner des micro-organismes présentant une activité antifongique, pour élaborer des cultures de bioprotection applicables dans des produits laitiers, et ii) d’étudier les composés potentiellement supports de l’activité antifongique observée. Dans un premier temps, l’activité antifongique de 32 souches de bactéries lactiques et propioniques a été étudiée en modèles « fromage » et « yaourt ». L’étude de combinaisons de souches et de leur innocuité a conduit à sélectionner 2 combinaisons binaires de lactobacilles (A1 et A3). Leur efficacité et applicabilité a été évaluée à l’échelle pilote en fabrication de crème fraîche et de fromage.Les challenges tests et tests d’usages ont montré que selon le produit laitier, A1 et A3 ont une activité antifongique similaire ou supérieure que les cultures bioprotectrices commerciales. Selon l’inoculum ajouté, ces cultures n’impactent pas les caractéristiques technologiques et organoleptiques des produits laitiers. Des méthodes chromatographiques des composés antifongiques suivies d’analyses statistiques ont permis de mettre en évidence des « cocktails » de 2 à 17 composés, selon la matrice et la culture considérée, qui sont probablement supports de l’activité antifongique.Ces travaux contribuent à une meilleure compréhension des mécanismes d’action de l’activité antifongique et devraient conduire au développement de cultures antifongique pour remplacer les conservateurs dans les produits laitiers. / Fungal contamination of dairy products is responsible for economic losses and food waste. In a context of “preservative-free” product demand, bioprotective cultures and their metabolites represe,t an alternative of interest of chemical preservatives to control these spoilers.The objective of this study was i) to select microorganisms exhibiting an antifungal activity, in order to elaborate bioprotectivecultures applicable in dairy products, and ii) to study the compounds potentially supporting the observed activity. Firstly, the antifungal activity of 32 strains of lactic acid and propionic bacteria screened in cheese model and yogurt. Strain combinaison study and safety assessment led to the selection of 2 binary lactobacilli combinations (A1 and A3). Their efficiency and applicability were then evaluated in pilot-scale productions of sour cream and cheese.Challenge and shelf life tests showed that depending on the dairy product, A1 and A3 have a similar or higher antifungal activity than the commercial bioprotective cultures. In addition, depending of inoculum, A1 and A3 did not impact the technological and organoleptic characteristics. Chromatographic methods and statistical analyses allowed identifying cocktails of 2 to 17 compounds, according to the considered dairy product and culture that probably support the antifungal activity.The obtained results contribute to a better understanding of the antifungal activity action mechanisms and should lead to the development of antifungal cultures to replace preservatives in dairy products.

Les produits laitiers fermentés tels que les yaourts, les laits fermentés et les fromages frais, occupent une place importante dans l’économie française. La stabilité de ces produits et leurs chances d’exportation sont cependant limitées par de fréquentes altérations fongiques. De plus, l’augmentation des résistances de certains champignons aux conservateurs chimiques ainsi que la forte demande des consommateurs pour des produits dépourvus d’additifs poussent les industriels à en réduire l’ajout. Dans ce contexte, il est nécessaire de développer des alternatives innovantes, telle que la bio-conservation. Les bactéries lactiques, utilisées depuis des millénaires dans la fermentation de nombreux aliments, et généralement reconnues comme inoffensives pour la santé, sont potentiellement de bonnes candidates pour la bio-conservation. Dans le but d’obtenir une ou deux souches de bactéries lactiques antifongiques, capables d’être compétitives au sein de produits laitiers fermentés tels que le yaourt, une collection de bactéries lactiques antifongiques a d’abord été constituée. Pour cela, un criblage de colonies isolées de laits crus de vache, de chèvre et de brebis a été effectué sur une période d’une année. Ce criblage, ciblé contre 4 champignons communément retrouvés dans les produits laitiers contaminés, a abouti à l’isolement de 1235 colonies de bactéries lactiques antifongiques. Ceci a permis d’évaluer la biodiversité des bactéries lactiques antifongiques d’une part, et celle des champignons, d’autre part, dans ces échantillons de lait, afin d’observer une éventuelle corrélation entre la présence de champignons et l’expression des activités antifongiques. L’influence de l’origine du lait, de la période d’échantillonnage, du milieu d’isolement et du champignon ciblé, sur le pourcentage de colonies actives isolées a été mise en évidence. Parmi les champignons ciblés, Pénicillium expansum était le plus facilement inhibé, et la majorité des colonies ont été isolées durant la troisième période d’échantillonnage, majoritairement sur les milieux à base de MRS. Les laits de vache et de chèvre se sont révélés être des réservoirs de bactéries lactiques antifongiques, contrairement aux laits de brebis. La majorité des bactéries lactiques antifongiques isolées et identifiées appartenait au genre Lactobacillus, majoritairement du groupe Lb. casei. Onze isolats, dont 10 appartenant au groupe Lb. casei, ont été sélectionnés selon l’intensité de leur activité antifongique et leur spectre d’action sur milieu MRS. Certaines de leurs propriétés technologiques ont été caractérisées, en vue de leur utilisation comme cultures protectrices dans des produits laitiers fermentés. Leur activité antifongique a également été testée dans le lait et dans le yaourt, contre 6 contaminants fongiques communément responsables d’altérations dans les yaourts. Une souche, Lb. harbinensis K.V9.3.1Np, a révélé de fortes activités antifongiques dans le yaourt contre 6 cibles fongiques. Les études complémentaires effectuées ont permis de montrer que la variation de certains paramètres technologiques (présence ou absence de saccharose, temps de fermentation) n’avait pas d’influence sur l’activité antifongique de cette souche. La découverte du potentiel antifongique de Lb. harbinensis K.V9.3.1Np est innovante. Cette espèce, isolée pour la première fois en 2005 d’un produit fermenté végétal, n’avait encore jamais été décrite comme présentant des activités antimicrobiennes. Sa forte activité antifongique dans le yaourt fait de Lb. harbinensis K.V9.3.1Np un bon candidat pour la bioconservation de produit(s) laitier(s) fermenté(s). / Fermented dairy products such as yogurt, fermented milks and fresh cheeses are of great importance in the French economy. The stability of these products and export opportunities are however limited by frequent fungal spoilages. In addition, the increase of fungal resistances to Chemical preservatives and the strong consumer demand for products deprived of Chemical additives are pushing manufacturers to reduce the quantities of added Chemical preservatives in these products. In this context, it is necessary to develop alternatives to classical food preservation methods, such as biopreservation. Lactic acid bacteria (LAB), used for millennia for diverse food fermentations, and generally recognized as safe for human health, can potentially be used for biopreservation. In order to select 1 or 2 LAB strains with antifungal activity capable to compete in fermented dairy products such as yogurt, a collection of antifungal LAB was first created. This was done by screening colonies isolated from cow, goat and ewe raw milk samples over a one-year period. This screening step, targeted against 4 fungi found in contaminated dairy products, resulted in the isolation of 1235 antifungal colonies. The biodiversity of the isolated antifungal LAB was then determined along with that of the fungi found in the different raw milks, in order to observe a possible correlation between the presence of fungi and the expression of antifungal activities. The influence of milk origin, sampling period, isolation medium and targeted fungus on the percentage of isolated active colonies was highlighted and clearly showed that both cow and goat milks were reservoirs of antifungal LAB. Among the targeted fungi, P. expansum was more easily inhibited, and the majority of colonies were isolated during the third sampling period, mainly on MRS-based media. The majority of identified antifungal LAB belonged to the genus Lactobacillus, mainly to the Lb. casei group. Eleven isolates, including 10 belonging to the Lb. casei group, were selected from these lactobacilli, according to their activity level and action spectrum in MRS medium. Some of their technological properties were characterized for their potential use as protective cultures in fermented dairy products and their antifungal activity was tested in milk and yogurt. To do this, 6 fungal contaminants commonly encountered in yogurt spoilage were used. A particular strain, Lb. harbinensis K.V9.3.1Np, showed a strong antifungal activity in yogurt. Additional experiments showed that the variation of technological parameters (presence or absence of sugar, fermentation time) had no influence on the antifungal activity of this strain. This is the first time that an antifungal potential has been observed for Lb. harbinensis, a species isolated for the first time in 2005 from a fermented vegetable product. Because of its effectiveness in yogurt, Lb. harbinensis K.V9.3.1Np is a promising strain for biopreservation of fermented dairy product(s).

Nous avons étudié la présence de bactéries lactiques capables de produire des bactériocines dans des fromages traditionnels Slovènes. Dans cinq échantillons de Tolminc (fromage au lait de vache) et quatre échantillons de Kraški ovčji sir (fromage au lait de brebis), nous avons recherché la présence de 19 gènes de bactériocines par PCR. L'ADN a été extrait directement à partir des fromages ainsi qu'à partir de consortia microbiens de ces fromages isolés sur gélose CATC, Rogosa et M17. Nous avons utilisé des tests par diffusion sur gélose pour déterminer l'activité antimicrobienne des consortia sur différentes bactéries indicatrices. L'activité anti-staphylococcique a aussi été déterminée in situ dans du lait et du fromage. L'avantage compétitif des souches productrices de bactériocines a été évalué en effectuant des repiquages successifs des consortia dans du lait. Lors de ces essais, nous avons suivi la présence de différents déterminants génétiques de bactériocines ainsi que l'activité antimicrobienne des consortia. Ces mêmes propriétés ont aussi été déterminées pour des souches individuelles productrices de bactériocines, qui ont été isolées du consortium initial ou de consortia obtenus après propagation dans le lait. La mise en évidence de gènes de bactériocines par PCR dépendait de l'efficacité d'extraction de l'ADN. L'extraction de l'ADN total était plus efficace lorsque l'homogénéisation du fromage était réalisée avec une solution de citrate de sodium. Dans l'ADN issu des fromages et consortia microbiens, nous avons détecté plusieurs gènes de bactériocines. Leur nombre diminuait lors de la propagation dans le lait, ce qui indique un faible avantage compétitif des souches productrices de bactériocines. Les résultats n'ont montré un avantage compétitif que pour des souches comportant des déterminants génétiques de la cytolysine. Nous n'avons détecté une production de bactériocines dans les fromages que lorsque qu'une culture pure d'une souche productrice de nisine A a été ajoutée. La différence entre la détection de déterminants génétiques de bactériocines et l'activité antimicrobienne montre la complexité qui relie ces deux propriétés.En raison des limitations concernant les tests par diffusion sur gélose pour détecter l'expression des gènes in situ, nous avons mis en place une méthode moléculaire basée sur la reverse transcription et la PCR en temps réel. Cette méthode sera très utile pour de futures études concernant le rôle des bactériocines dans les fromages.

Les évaporateurs à flot tombant (EFT) sont largement utilisés dans les industries chimiques, de la réfrigération, du raffinage du pétrole, et alimentaires. Dans l'industrie laitière, les EFT sont appliqués pour la concentration de solutions avant l'étape de séchage. Malgré l'importance économique du procédé d'évaporation sous vide dans la fabrication de produits laitiers déshydratés, la connaissance du procédé est essentiellement empirique. Des recherches visant à améliorer l'efficacité du procédé sont donc nécessaires. L'objectif de ce projet de doctorat est de caractériser expérimentalement un EFT lors de la concentration de produits laitiers, par des approches thermo et hydro-dynamiques, afin d'étudier les interactions entre les propriétés des produits et les paramètres opérationnels. Un évaporateur à flot tombant, simple effet, à l’échelle pilote, qui décrit le même processus que celui à l'échelle industrielle, d'un point de vue hydrodynamique, a été instrumenté et utilisé pour établir les bilans massiques et énergétiques. La capacité évaporatoire et le coefficient global de transfert de chaleur ont été calculés à partir des données expérimentales. Une méthodologie pour la détermination expérimentale des fonctions distribution des temps de séjour (DTS) a été développée. En effet, les fonctions de DTS fournissent des informations essentielles sur l'écoulement des produits lors de la concentration dans un EFT. L'augmentation de la concentration, du débit massique et de la distance parcourue par le produit entraîne une augmentation de la dispersion des particules dans le flux. Ces fonctions ont été modélisées par une combinaison de réacteurs en cascade, parfaitement agités. D’après l'interprétation de ce modèle, deux flux, un principal et un secondaire, correspondant à deux couches superposées de produit circulant à travers des tubes d'évaporateur, a été proposé. La méthodologie développée pour le calcul des fonctions de DTS a été appliqué pour la concentration de produits laitiers (lait écrémé, lactosérum doux et acide). Par la suite, l'étude a été étendue à la formation de l'encrassement pendant la concentration par évaporation sous vide. Il a été montré que le temps de séjour moyen était plus sensible pour identifier l'encrassement que le coefficient global de transfert de chaleur et la capacité évaporatoire. Ainsi, cette étude a souligné le rôle crucial de l’importance de la caractérisation des EFT sous vide afin d’en améliorer leurs performances et la qualité des produits qui en sont issu. / Falling film evaporators (FFE) are widely used in the chemical, refrigeration, petroleum refining, desalination and food industries. In the dairy industry FFE is applied for the concentration of solutions prior to the drying step. Despite the economic importance of the vacuum evaporation process in the manufacture of dairy dried products, the knowledge about the process is mostly empirical. Research aiming to improve the efficiency of the process is therefore necessary. The objective of this PhD project was to characterize experimentally a FFE during the concentration of dairy products by means of thermodynamic and hydrodynamic approaches, in order to study the interactions between the products properties and the operating parameters. A pilot-scale, single-stage falling film evaporator that describes the same process as that of an industrial scale from a hydrodynamic point of view was instrumented and used to establish the mass and energy balances. The evaporation rate and the overall heat transfer coefficient were calculated from the experimental data to follow up the process. A methodology for the determination of the experimental residence time distribution (RTD) functions was developed. RTD functions provide global information about the flow of the products during concentration in a FFE. Increasing of the concentration of skim milk, mass flow rate and the distance covered by the product resulted in an increase in the dispersion of the products particles. The experimental RTD functions were modelled by a combination of two perfectly mixed reactor tanks in series. From the interpretation of this model, two different flows, a main and a minor flow, were identified. The RTD methodology developed on skim milk was applied to sweet whey and lactic acid whey and the study was extended to the formation of fouling during a 5-hour concentration. The mean residence time was more sensitive to identify fouling than the overall heat transfer coefficient and the evaporation rate. This study emphasized the crucial role of process characterization to improve the performance of FFE and product quality.

Le développement de simulateurs de procédés alimentaires est limité par le manque d’outils permettant de prédire les propriétés physicochimiques (pH, aw, Eh) dans les aliments. Les aliments sont généralement des milieux très complexes contenant un nombre élevé de constituants (eau, solvants organiques, solides dissous, gaz dissous, espèces ioniques, macromolécules), et ces propriétés sont essentielles pour caractériser leur qualité technologique, sanitaire et organoleptique. Cependant, elles évoluent au cours d’un procédé de transformation ou de conservation. La prédiction de ces propriétés physicochimiques passe par la détermination de potentiels chimiques. Une approche de modélisation basée sur la thermodynamique est utilisée pour prédire l’évolution du pH et de l’aw de produits carné et produits laitiers dans certaines conditions rencontrées en industrie alimentaire. En s’appuyant sur le modèle ULPDHS développé par Achard en 1992 pour les milieux liquides, ce travail a nécessité la création de molécules fictives à ayant le même comportement que les aliments modélisés. La cohérence entre les données expérimentales et les données prédites est satisfaisante, le modèle thermodynamique permet de prédire correctement le pH et l’aw des différents milieux étudiés. Cependant l’intégration du modèle thermodynamique dans un simulateur de procédé nécessite la création d’un réseau de neurone mimétique du modèle thermodynamique. En conséquent a été développé un réseau de neurones dont les sorties sont identiques aux sortie du modèle thermodynamique. Ainsi il est possible d’intégrer les résultats du modèles thermodynamique dans un simulateur de procédé sans trop rallonger les temps de simulations. Les résultats obtenus dans ce travail peuvent être une aide importante à la formulation de nouveaux produits. Le modèle étant entièrement prédictif, il est possible de déterminer l’effet d’une modification de composition de l’aliment sur le pH et l’aw. / The development of food process simulators is actually limited by absence of tools that can predict de evolution of the physical-chemical properties (pH, aw, Eh) in food. Food are generallymulticomponent medias (including water, organic solvents, dissolved solids, dissolved gases, ionic species, macromolecules), and these properties are essential to characterize technological, sanitary and organoleptic qualities. However, these physical-chemical properties change during transformation or preservation process. The prediction of these properties requires the determination of chemical potentials. Thermodynamic approach is used to predict pH and water activity of meat and dairy products in different condition encountered in the food industry. Based on the model ULPDHS developed by Achard in 1992 for liquid medias, this work required the creation of fictive molecule who have the same behavior as modeled food. Consistency between the experimental data and the predicted data is very satisfactory, the thermodynamic model correctly predict the pH and aw of different products studied. The integration of the thermodynamic model in a process simulator requires the creation of a mimetic neural network. Therefore, was developed a neural network whose outputs are identical to the output of the thermodynamic model. So it is possible to integrate the results of thermodynamic models in a process simulator without too lengthen the time simulations. The results obtained in this work can be an important aid to the formulation of new products. The model is completely predictive and it is possible to determine the effect of a change in the composition of the feed on the pH and aw.

Nous avons étudié la présence de bactéries lactiques capables de produire des bactériocines dans des fromages traditionnels Slovènes. Dans cinq échantillons de Tolminc (fromage au lait de vache) et quatre échantillons de Kraški ovčji sir (fromage au lait de brebis), nous avons recherché la présence de 19 gènes de bactériocines par PCR. L'ADN a été extrait directement à partir des fromages ainsi qu'à partir de consortia microbiens de ces fromages isolés sur gélose CATC, Rogosa et M17. Nous avons utilisé des tests par diffusion sur gélose pour déterminer l'activité antimicrobienne des consortia sur différentes bactéries indicatrices. L'activité anti-staphylococcique a aussi été déterminée in situ dans du lait et du fromage. L'avantage compétitif des souches productrices de bactériocines a été évalué en effectuant des repiquages successifs des consortia dans du lait. Lors de ces essais, nous avons suivi la présence de différents déterminants génétiques de bactériocines ainsi que l'activité antimicrobienne des consortia. Ces mêmes propriétés ont aussi été déterminées pour des souches individuelles productrices de bactériocines, qui ont été isolées du consortium initial ou de consortia obtenus après propagation dans le lait. La mise en évidence de gènes de bactériocines par PCR dépendait de l'efficacité d'extraction de l'ADN. L'extraction de l'ADN total était plus efficace lorsque l'homogénéisation du fromage était réalisée avec une solution de citrate de sodium. Dans l'ADN issu des fromages et consortia microbiens, nous avons détecté plusieurs gènes de bactériocines. Leur nombre diminuait lors de la propagation dans le lait, ce qui indique un faible avantage compétitif des souches productrices de bactériocines. Les résultats n'ont montré un avantage compétitif que pour des souches comportant des déterminants génétiques de la cytolysine. Nous n'avons détecté une production de bactériocines dans les fromages que lorsque qu'une culture pure d'une souche productrice de nisine A a été ajoutée. La différence entre la détection de déterminants génétiques de bactériocines et l'activité antimicrobienne montre la complexité qui relie ces deux propriétés.En raison des limitations concernant les tests par diffusion sur gélose pour détecter l'expression des gènes in situ, nous avons mis en place une méthode moléculaire basée sur la reverse transcription et la PCR en temps réel. Cette méthode sera très utile pour de futures études concernant le rôle des bactériocines dans les fromages. / We examined the presence of lactic acid bacteria (LAB) able to produce different bacteriocins in traditional Slovenian cheeses. In five samples of Tolminc cheese (from cows' milk) and four samples of Kraški ovčji sir (from ewes' milk) we looked for the presence 19 LAB bacteriocins' gene determinants using PCR. The DNA analysed was extracted directly from cheese samples as well as from cultivable microbial consortia of cheese which were isolated on CATC, Rogosa and M17 agar media. We used diffusion tests to determine the antimicrobial activity of microbial consortia against different indicator bacteria. Anti-staphylococcal activity was also determined in situ in milk and cheese. Competitive advantage of bacteriocinogenic strains was examined by consecutive propagation of microbial consortia in milk. During this we followed the presence of different bacteriocin gene determinants and antimicrobial activity of microbial consortia. The same properties were also determined for individual bacteriocinogenic strains that were isolated from initial consortia and from consortia obtained after propagation in milk. The success of finding bacteriocin gene determinants with PCR depended greatly on the efficiency of DNA extraction. The extraction of total DNA was the most successful when sodium citrate was used for cheese homogenisation. In DNA of different cheeses and microbial consortia we detected a number of bacteriocin gene determinants. Their number was reduced during the process of propagation in milk, which indicates a poor competitive advantage of some bacteriocinogenic strains. The results demonstrated competitive advantage only for strains that carried gene determinants for cytolysin. We detected bacteriocin activity in cheese only when monoculture of nisin A producer was added. The discrepancy between detected bacteriocin gene determinants and antimicrobial activity shows the complexity that links these two properties. This method will be very useful in the future studies of the role of bacteriocins in cheese.