Les effets de traitements alimentaires lipidiques sur la composition des rafts membranaires et l’activité de désaturation des acides gras de la glande mammaire et sur les performances productives des bovins laitiers ont été étudiés. La recherche a donné lieu à deux articles distincts, dont celui présenté dans ce mémoire, qui montre que des apports 1) en acides linoléiques conjugués a diminué la transcription du gène de la ∆9-désaturase sans affecter son activité enzymatique apparente; 2) en huile de sterculia fœtida a réduit l’activité de la ∆9-désaturase tout en augmentant l’abondance relative de l’ARNm codant pour cette enzyme ou; 3) en huile de poisson a diminué l’activité de l’enzyme sans en affecter la transcription génétique. Les résultats de cette recherche démontrent que l’activité de désaturation de la glande mammaire de même que les performances de production des bovins laitiers peuvent être modifiées par différents apports lipidiques alimentaires.

L’utilisation du babeurre pour la formulation alimentaire est limitée à cause de la capacité de rétention d’eau importante de ses phospholipides. L’objectif de ce projet était de développer une nouvelle approche de valorisation des constituants du babeurre. Ce sous-produit de l’industrie laitière est riche en composants d’intérêts qui ont des propriétés nutritionnelles, santés, et fonctionnelles prometteuses comme les constituants de la membrane de globule de matière grasse (MFGM) et les phospholipides. Les deux principaux procédés de production d’agrégats protéiques laitiers ont été combinés donnant un traitement thermique intensif à pH acide des protéines du lactosérum en présence des constituants du babeurre. Les résultats ont d’abord montré qu’il était possible de substituer différentes proportions de protéines du lactosérum par des protéines du babeurre et que la présence des constituants du babeurre entrainait la formation d’agrégats protéiques variés avec une capacité de rétention d’eau plus faible. Les résultats ont révélé que des agrégats protéiques étaient préformés lors de la préparation des babeurres incluant les protéines du lactosérum, les caséines et les protéines de la MFGM. Les phospholipides sont intégrés aux agrégats par l’intermédiaire de la MFGM à des températures faibles (65°C) alors qu’ils semblent s’associer directement avec les protéines à des températures plus élevées ( 80°C). Par la suite, les agrégats du babeurre agissent à titre de noyau d’agrégation pour les protéines issues du lactosérum. Le type d’interactions formées entre les protéines a un impact significatif sur les propriétés physiques et fonctionnelles des agrégats. En dernier lieu, il a été possible d’utiliser ces agrégats variés pour la production de yaourt ferme. Les agrégats lactosérum:babeurre ont agi à titre d’agent passif plutôt que d’agent actif mais des interactions entre les agrégats et les protéines du lait écrémé ont été observées. Ces associations seraient initiées par les groupements thiols libres des agrégats présents avant le chauffage. Cependant, la mise en solution de la poudre d’agrégats doit être strictement contrôlée. Ce projet propose une nouvelle approche pour l’utilisation du babeurre ainsi qu’une meilleure compréhension du comportement à la chaleur de ses constituants. / The use of buttermilk in food formulation is limited due to the extensive water-holding capacity of its phospholipids. The goal of this project was to develop a new approach for the valorization of buttermilk’s constituents. This by-product is rich in valuable components with promising nutritional, healthy, and functional properties such as the milk fat globule membrane (MFGM) constituents, the phospholipids. The two main processes of production of dairy aggregates have been combined resulting of the intensive heat-denaturation of whey proteins at low pH (4.6) in presence of proteins from buttermilk. First, results showed that it was possible to substitute whey proteins by different levels of buttermilk proteins in the process and that the presence of buttermilk constituents led to the formation of mixed aggregates with new functional properties such as a low water-holding capacity. Results revealed that aggregates are pre-formed during the preparation of the buttermilk concentrates involving whey proteins, casein, and MFGM proteins. Phospholipids are integrated to the aggregates through the MFGM at low temperature (65°C), but seem to directly interact with the proteins at higher temperatures ( 80°C). These pre-formed aggregates from buttermilk can act as aggregation nucleus for the proteins from whey. The types of interactions that occur between the proteins significantly affected the properties of the aggregates such as their water-holding capacity, their size, and the solubility of the powder. Finally, it was possible to use the mixed aggregates in the production of set-type yogurt. Whey:buttermilk aggregates were acting more like a passive than a reactive filler, but some possible interactions with the proteins from the skim milk were observed due to the high concentration of thiol groups of the aggregates before heating. However, the dispersibility of the powder must be strictly controlled. Overall, this project proposed a new approach for the use of buttermilk and allowed a better understanding of the thermal behavior of its constituents.

Les composés mineurs de la membrane du globule de gras laitier (milk fat globule membrane, MFGM) ont été associés à diverses activités biologiques. Le babeurre, en raison de son processus d’obtention, est un produit d’origine laitière particulièrement riche en composés de la MFGM. Cette caractéristique explique l’intérêt grandissant porté à ce sous-produit de la fabrication du beurre, quadruplant le nombre d’articles scientifiques lui étant consacré au cours des 20 dernières années (PubMed). La grande majorité des travaux réalisés jusqu’à aujourd’hui au sujet du babeurre visait à fractionner ou encore à concentrer ses différents constituants, principalement ses phospholipides. Par contre, l’impact biologique de l’ensemble des composantes du babeurre, avant et après digestion, reste encore mal connu. Le but de cette recherche était donc d’évaluer l’impact de l’ensemble des constituants du babeurre sur différents facteurs de risque associés aux maladies cardiovasculaires (CVD). Dans un premier temps, les résultats de cette recherche ont permis de démontrer le potentiel du babeurre frais concentré par microfiltration (MF) à diminuer la solubilité micellaire du cholestérol dans un modèle d’étude in vitro. Ces résultats probants laissaient présager la capacité de certains constituants du babeurre à moduler l’absorption intestinale du cholestérol. Par contre, le fractionnement de ces derniers s’est avéré avoir un impact négatif sur le potentiel d’insolubilisation du cholestérol observé précédemment. Ensuite, les constituants mineurs du babeurre, fort possiblement en raison de ses phospholipides, ont démontré leur capacité à influencer positivement le profil lipidique chez des sujets modérément hypercholestérolémiques lors d’une étude clinique réalisée en chassé-croisé. De plus, lors de cette même étude clinique, la consommation de babeurre, possiblement en résultante de l’action de composantes peptidiques, s’est avérée capable d’abaisser la tension artérielle chez des patients normotendus lorsque comparée à un placebo. Enfin, des peptides issus de l’hydrolyse de babeurre frais (UF) ont démontré un potentiel antioxydant supérieur à ceux obtenus du lactosérum (UF) et du lait écrémé dans un modèle d’étude in vitro. Dans le cadre de l’ensemble des études de ce projet, les différentes activités biologiques se sont avérées peu influencées par l’action des traitements thermiques lorsque les produits subissaient une hydrolyse (p. ex. à la suite de leur consommation). Les résultats de cette étude permettent de mieux comprendre les propriétés bénéfiques du babeurre et ouvrent la voie à une nouvelle utilisation de ce dernier comme ingrédient actif. En effet, ce projet novateur a permis de démontrer le potentiel du babeurre en tant qu’aliment fonctionnel plutôt que comme une source de composés nutraceutiques devant être purifiés ou concentrés. Ainsi, il semble que l’ensemble des constituants du babeurre joue un rôle au niveau des bienfaits observés sur les facteurs de risque de CVD. / The minor components in milk fat globule membrane (MFGM) are associated with various biological activities. Buttermilk, owing to its obtainment process, is a milk product particularly rich in MFGM components. This feature accounts for the growing interest in this by-product of the manufacturing of butter. The number of scientific articles dedicated to it has quadrupled in the past 20 years (PubMed). Until today the vast majority of tasks involving buttermilk aimed at either dividing or concentrating its various components, primarily, phospholipids. However, the biological effects of all the components in buttermilk before and after their digestion remains poorly understood. Therefore, the purpose of this research was to evaluate the impact that buttermilk components have on the different risk factors associated with cardiovascular disease (CVD). Initially, the results of in vitro model study revealed that buttermilk freshly concentrated by microfiltration (MF) has the potential to reduce the micellar solubility of cholesterol. These conclusive results presaged the capacity of certain components in buttermilk to regulate the intestinal absorption of cholesterol. Despite, their division proved to have a negative impact on the potential insolubilization of the cholesterol previously observed. Then, in a clinical crossover analysis, minor components of buttermilk - most likely phospholipids - demonstrated a capacity to positively influence the lipid profiles of moderately hypercholesterolemic subjects. Moreover, during this same study, the consumption of buttermilk compared with a placebo proved capable of lowering blood pressure in some patients, possibly resulting from its peptide components. That is to say that, in an in vitro model study, peptides derived from the hydrolysis of fresh buttermilk (UF) demonstrated antioxidant potential superior to those obtained from whey (UF) and skim milk. Within the framework of all studies on this project, various biological activities proved almost uninfluenced by the action of heat treatment when products were hydrolyzed following their consumption. The results of this study allow for a better understanding of the beneficial properties of buttermilk and pave the way for new uses of it as an active ingredient. Indeed, this innovative project has allowed us to demonstrate the potential of buttermilk as a functional food rather than as a source of ingredients needing to undergo a purification or concentration process. In this way, it seems that all components in buttermilk play a role in the observed benefits on risk factors of CVD.

Les bactéries probiotiques sont maintenant reconnues comme ayant des effets bénéfiques pour la santé humaine et animale. Toutefois, ces micro-organismes doivent être acheminés vivants dans l’intestin pour agir efficacement. L’objectif de cette étude est d’évaluer, in vivo, l’efficacité d’un comprimé à base de β-lactoglobuline succinylée pour la protection des conditions stomacales de deux souches de probiotiques, Bifidobacterium longum R0175 et Lactobacillus helveticus R0052. La capacité de délivrer ces probiotiques vivants dans l’intestin de porc a été étudiée par comptes bactériens et par qPCR. L’influence deux souches sur les populations du microbiote intestinal a également été évaluée par technique moléculaire permettant de caractériser le polymorphisme de longueur des fragments de restriction terminaux (T-RFLP). Bien que certains effets aient été observés sur certains groupes de bactéries, l’ensemble des résultats obtenus ne permet pas de conclure que l’encapsulation à base de β-lactoglobuline succinylée améliore la survie des bactéries probiotiques après passage gastrique. / So far, many probiotic bacteria have been recognized for their beneficial effects on human and animal health. However, to act efficiently, these microorganisms must be delivered alive in the intestine, but several bacterial strains with high probiotics potential are greatly affected by acidic conditions of the stomach. The aim of this study was to evaluate the in vivo performance of succinylated β-lactoglobulin tablet to protect two probiotics, Bifidobacterium longum R0175 (Bl) and Lactobacillus helveticus R0052 (Lh), from harsh stomach conditions. The capacity to release alive these two bacteria in the pig intestine was evaluated by bacterial counting and quantitative PCR on Bl and Lh. The influence of these two strains on the intestinal microbiota was also evaluated by terminal restriction fragment length polymorphism (T-RFLP). Although some effects were observed on Ruminococcaceae, the results did not allow to conclude that the encapsulation of probiotics with succinylated β-lactoglobulin help to improve survivor after gastric transit.

Tableau d’honneur de la Faculté des études supérieures et postdoctorales, 2013-2014. / Le démarrage de l’irrigation basé sur un seuil de tension de l’eau dans le sol (SWTI) permet à la canneberge de se maintenir dans une zone de confort hydrique idéale à sa croissance. Ce seuil pourrait atteindre 6.5 voire 8.0 kPa selon différents auteurs. Afin de valider ces recommandations, une étude au champ était nécessaire. L’objectif principal de ce projet était de déterminer la valeur de SWT¬I permettant de maximiser la productivité de l’eau (WP) sans affecter le rendement. En 2011-2012, un dispositif expérimental aléatoire en blocs complets a été mis en place dans trois sites au Québec et dans un site au Wisconsin. Le sol des quatre sites était un sable fin. Ce dispositif a permis de tester des valeurs de SWTI variant de 5.5 à 10.0 kPa. Des traitements humides et des traitements secs ont été comparés à des traitements témoins. Les précipitations ont maintenu la tension de l’eau dans le sol inférieure à 8,5 kPa dans le site où ce traitement était prévu, l’empêchant ainsi d’être testé. La WP a été significativement supérieure de 15 à 79 % dans les traitements secs et significativement inférieure de 21 à 50 % dans les traitements humides. Le traitement sec ayant une valeur SWTI de 10.0 kPa a connu une baisse de rendement significative de 11 %. Aucun autre traitement n’a présenté de différence significative au niveau du rendement. Le sol peut fournir l’eau nécessaire aux besoins de la canneberge jusqu’à une tension de 8.0 kPa. Lorsque ce seuil est dépassé, le flux capillaire ne semble pas suffisant pour combler les besoins de la plante, ce qui entraîne une baisse de rendement. Basée sur les présents résultats, la valeur SWTI recommandée pour démarrer l’irrigation dans les sables fins est de 8.0 kPa afin de maximiser la productivité de l’eau sans affecter le rendement. En utilisant ce seuil, les producteurs de canneberge pourraient augmenter leur productivité en économisant de l’énergie et en réduisant les coûts de main d’œuvre associés à l’irrigation. / The onset of irrigation based on a soil water tension threshold (SWTI) allows cranberry plants to grow in a comfort zone. According to different authors, this threshold could be 6.5 kPa, or 8.0 kPa. A field study was required to confirm these recommendations. This study was conducted to determine the optimum SWTI value that would optimize water productivity (WP) without decreasing yield. A randomize complete block design has been set up during the 2011 and 2012 growing seasons in three sites in Québec and one site in Wisconsin. In all cases the soil was fine sand. Values of SWTI ranged from 5.5 to 10.0 kPa and dry and wet treatments were compared to control treatments. The treatment with a SWTI value of 8.5 kPa has never been irrigated because the rain kept soil water tension under this threshold. The WP was significantly greater from 15 to 79 % in dry treatments and significantly lower from 21 to 50 % in wet treatments. The dry treatment with a SWTI value of 10.0 kPa had a significant yield depletion of 11 %. It was the only treatment with a significant yield difference. Fine sands seem to have sufficient capillary flux to the cranberry uptake for a soil water tension up to 8.0 kPa. After this threshold, capillary flux seems to be too low to feed cranberry plants and results in yield depletion. Based on the current results, a SWTI value of 8.0 is recommended to maximise water productivity without affecting yield. With this threshold, cranberry growers could improve their productivity with energy and labor savings.

Geotrichum candidum est une levure couramment utilisée comme ferment d'affinage pour la fabrication des fromages à croûte fleurie et à croûte lavée. Cette espèce, pour laquelle très peu d'études génétiques ont été réalisées, présente un intérêt technologique pour les industries fromagères et productrices de ferments. Les membres de l'espèce arborent une diversité de propriétés morphologiques et physiologiques qui sont souche-dépendantes. Afin d'exploiter cette diversité de façon optimale et de fabriquer industriellement des fromages affinés en surface à saveur et à texture plus traditionnelles, il est donc impératif de pouvoir identifier les souches de G. candidum et de les caractériser. Il existe actuellement un débat concernant l'utilisation de la région ITS de l'ADN ribosomique, tel un code-barres, pour l'affiliation des mycètes. Il était donc important de déterminer si les bases du DNA barcoding s'appliquaient à G. candidum. Le premier objectif a été d'augmenter l'information phylogénétique pour cette espèce en séquençant pour la première fois la région complète du 18S-ITS1-5.8S-ITS2-26S de l'ADNr et ce pour 18 souches. Des hétérogénéités intra-espèce et intra-génomique inhabituelles au niveau de l'ADNr ont été révélées amenant un questionnement sur la robustesse de cette région pour l'affiliation des isolats de cette espèce. Les résultats obtenus suggèrent que les techniques de profilage des communautés de mycètes basées sur l'ADNr doivent être utilisées avec précaution. La diversité des propriétés technologiques des souches de G. candium nécessite une méthode de génotypage discriminante générant des profils génétiques fiables pour la caractérisation des souches. Le premier schéma de Multilocus Sequence Typing (MLST) a donc été développé avec 18 souches en identifiant, puis séquençant au complet, six nouveaux gènes domestiques. Le schéma fut ensuite validé sur 22 souches supplémentaires. Le MLST a permis de révéler au sein de l'espèce G. candidum l'existence probable d'une sous-espèce. Les résultats de l'ADNr et du MLST combinés aux résultats publiés sur la plasticité du génome de G. candidum et la variabilité morphologique des souches révèlent la fragilité des frontières entourant cette espèce. L'affiliation des isolats à cette espèce est un véritable défi phylogénétique qui nous rappelle que finalement les frontières des espèces ne sont pas hermétiques et que la nature ne fait pas de "sauts" dans son processus d'évolution.

Une base de données regroupant l'ensemble des peptides antimicrobiens provenant de protéines laitières et décrits dans la littérature a été réalisée, révélant le fait que peu de peptides antimicrobiens ont été identifiés à partir d'un mélange de protéines du lactosérum ou de produits laitiers. D'autre part, un hydrolysat d'isolat de protéines sériques a été fractionné par chromatographie liquide haute performance afin de séparer spécifiquement des fractions contenant des peptides antimicrobiens. Cinq fractions antimicrobiennes ont été obtenues et les peptides responsables de l'activité ont été identifiés. En parallèle, cinq extraits peptidiques hydrosolubles ont été isolés de fromages canadiens. Deux de ces extraits ont révélé une activité antimicrobienne et confirme la présence de peptides antimicrobiens dans les produits laitiers. Les protéines laitières ont ainsi démontré leur capacité à générer des peptides antimicrobiens après hydrolyse.

Les nutriments des matrices alimentaires doivent être bioaccessibles puis biodisponibles pour atteindre les organes vitaux et être métabolisés. Les protéines laitières (caséines et protéines de lactosérum) ont une valeur nutritionnelle importante par leur composition en acides aminés (AA) essentiels et en acides aminés branchés qui ont un impact sur plusieurs réponses métaboliques postprandiales. Ces protéines ont aussi un rôle technologique essentiel dans le processus de fabrication des yogourts. Des polysaccharides (PS) peuvent être ajoutés dans les yogourts pour les stabiliser. Des études précédentes ont montré que des amidons, des pectines (PS communs utilisés par les industriels laitiers) et des β-glucans (stabilisants d’intérêt comme fibre soluble) pouvaient moduler la digestion des protéines (in vitro et in vivo) et certaines réponses métaboliques postprandiales. Un modèle de digestion gastro-intestinale (GI) in vitro a été mis au point pour analyser la digestion des protéines laitières de yogourts standardisés variant par leur composition en PS (sans PS, 0.75 % d’amidon, 0.4 % de β-glucan, 0.2 % de pectine). Les formulations ont montré des viscosités différentes dans des conditions de cisaillement contrôlées représentant les conditions GI. La bioaccessibilité des AA a été différente selon le PS ajouté et il n’y avait pas de corrélation avec la viscosité du yogourt. Une étude in vivo chez l’animal réalisée avec les mêmes yogourts a aussi montré un impact de l’ajout de PS de nature différente sur la biodisponibilité de certains AA et sur certaines réponses métaboliques. En particulier, l’ajout d’amidon, par rapport au yogourt sans PS, a significativement diminué la vidange gastrique et la concentration plasmatique de Phe, un AA associé à l’incidence du diabète de type 2. Quinze minutes après l’ingestion du yogourt avec β-glucan, la glycémie a significativement diminué et la clairance à l’insuline a augmenté par rapport aux autres yogourts. Ces résultats ont permis de mettre en évidence l’intérêt d’étudier l’impact de la composition de la matrice alimentaire sur son intégrité et sur la cinétique de libération des nutriments azotés dans l’appareil GI, et sur des réponses métaboliques associées pouvant ici être bénéfiques aux diabétiques. / Nutrients of food matrixes have to be bioaccessible and bioavailable to reach vital organs and be metabolized. Dairy proteins (caseins and whey proteins) possess an important nutritional value because of their high content in essential and branched amino acids (AA) affecting postprandial metabolic responses. These proteins have an essential technical function in yogurt process. Polysaccharides (PS) can be added in yogurts as stabilizers. Previous studies showed that starches, pectins (common PS used by the dairy industry), and β-glucans (stabilizers of interest as soluble fiber) modulated protein digestion (in vitro and in vivo) and postprandial metabolic responses. An in vitro gastrointestinal (GI) model was developed to analyze protein digestion in standardized dairy products with different PS composition (without PS, starch 0.75%, β-glucan 0.4%, pectin 0.2%). The formulations showed different viscosities under controlled shear representative to GI conditions. AA bioaccessibility was different depending on the added PS but was not related to the yogurt viscosity. The in vivo study, realised with animal model, using the same yogurts showed different impact of added PS on AA bioavailability and on metabolic responses. In particular, in comparison to the control yogurt the starch supplementation decreased significantly the gastric emptying and the plasmatic Phe concentration, an AA associated with incidence of type 2 diabetes. Fifteen minutes after yogurt with β-glucan consumption, glycemia decreased significantly and insulin clairance increased in comparison to other yogurts. These results show the interest to study the impact of food matrix composition on matrix integrity and on release kinetics of nitrogenous nutrients in GI tractus, and on associated metabolic responses here beneficial for diabetic subjects.

Le doryphore de la pomme de terre (DPT), Leptinootarsa decemlineata (Say) (Coleoptera: Chrysomelidae) est l’insecte ravageur qui cause le plus de dommage aux plants de pommes de terre, de tomate et d’aubergine en se nourrissant de leur feuillage. Le DPT est devenu un phénomène inquiétant vu sa présence dans presque 16 millions de km² répartis à travers l’Amérique du Nord, l’Europe et l’Asie et il continue par sa grande capacité de se propager. Actuellement, les insecticides chimiques représentent le moyen le plus efficace pour lutter contre le DPT. Malheureusement, l’utilisation excessive des produits chimiques pour lutter contre le DPT devient inefficace après quelques années puisque cet insecte nuisible réussit à développer une résistance envers ces produits. Aussi, l’utilisation excessive et incontrôlée des insecticides chimiques est coûteuse pour les producteurs de pommes de terre et pourrait résulter en de sérieux problèmes environnementaux et de santé humaine. Compte tenu de ce qui précède, les chercheurs scientifiques ont redoublé d’efforts pour trouver des alternatives intéressantes aux produits chimiques afin de lutter contre le DPT. Une des alternatives consiste à utiliser le contrôle biologique en procédant à un lâcher massif d’ennemis naturels du DPT. Cette alternative qui ne fait recours à aucun produit chimique est très avantageuse puisqu’elle permet de produire des produits biologiques tout en préservant l’environnement. L’efficacité de cette alternative à contrôler le DPT a été prouvée à petite échelle. Toutefois, le lâcher manuel des insectes prédateurs à grande échelle est inconcevable. Pour remédier à ce problème, quelques récents travaux de recherche ont mis l’emphase sur le lâcher mécanique des prédateurs pour lutter contre les insectes nuisibles. L’objectif de ce travail de recherche était de tester un distributeur mécanique de larves de deuxième, troisième et quatrième stades de Podisus maculiventris dans un champ de pommes de terre. Les résultats obtenus ont démontré que le prototype de distribution mécanique est efficace en ce qui a trait au lâcher de prédateurs dans les parcelles de pommes de terre. Aussi, le contrôle du DPT dans les parcelles de lâcher mécanique est aussi efficace que celui dans les parcelles de lâcher manuel et ce par comparaison aux parcelles témoins sans aucun contrôle. / The Colorado potato beetle (CPB), Leptinotarsa decemlineata (Say) (Coleoptera: Chrysomelidae) is a pest insect that can cause real damage to potato, tomato, and eggplant crops by consuming their leaves if left uncontrolled. The CPB is becoming an alarming phenomenon because of its presence in about 16 million km² spread across North America, Europe, and Asia, and it is still spreading. Currently, chemical insecticides are the most effective mean to control the CPB. Unfortunately, the exclusive use of chemicals to control the CPB becomes ineffective after few years because this pest insect succeeds to develop resistance to such chemicals. Also, excessive and uncontrolled use of chemical insecticides is costly for potato growers and could lead to serious human health and environmental problems. Therefore, scientists have been trying to find interesting alternatives to control the CPB. One of these alternatives consists of using the biological control by massive release of natural enemies of the CPB. This chemical free alternative has several significant advantages as it allows producing organic food while preserving the environment. The effectiveness of this alternative in controlling CPB populations has been proven at small scale. However, hand release of predator insects at large scale is unconceivable. To remedy to this problem, some recent studies carried out in the last few years have focused on the mechanical release of predators to control pest insects. The objective of this research study was to test a mechanical distributor of second, third, and forth-instar nymphs of Podisus maculiventris in a potato field. Obtained results showed that the mechanical release system is efficient in releasing predators in potato plots. Also, the control of CPB in the mechanical release plots is as efficient as that in the manual release plots compared the check plots with no control.

Dans le présent travail, l’électro-isomérisation du lactose en lactulose a été étudiée. Les variables indépendantes mises à l’étude dans ce projet sont : 1) l’effet de la concentration du lactose (5 et 10%), l’effet de la densité du champ électrique appliqué au réacteur d’électro-activation (100 et 200 mA). L’électro-isomérisation du lactose à 5% a été également comparée à celle observée dans du lactosérum ayant une concentration de lactose ≈ 5%. Les variables réponse principales (variables dépendantes) mises à l’étude étaient le taux de conversion du lactose en lactulose, le taux de formation de sous-produits de la réaction et l'efficacité du procédé exprimée en termes de résistance électrique globale du système d’électro-activation. Une surface totale de l’aire cathodique de 21,5 cm2 a été utilisée, donnant ainsi des densités de courant électrique de 4,65 et 9,30 mA/cm2, respectivement. Les analyses statistiques des données obtenues ont montré que l’effet du temps d’électro-activation sur le taux d’électro-isomérisation du lactose (rendement de formation de lactulose) ainsi que la résistance électrique du réacteur électro-activation était significatif. Le processus d’électro-activation a été réalisé pendant 60 min et des échantillons ont été prélevés chaque 10 min. Les résultats obtenus ont montré la grande efficacité de l'électro-activation, en tant qu’approche novatrice, pour transformer le lactose en lactulose. Après 60 min d’électro-activation à température ambiante (23 +/- 1 °C), 25% de rendement d’électro-isomérisation a été obtenu. En excluant le lactose, la pureté du produit final était de 96,28 +/- 0,18%. En outre, aucune formation d’epilactose n’a été observée. De façon non systématique, du galactose a été détecté dans certains échantillons (< 1,5%) et seulement quelques traces de fructose ont été observées (< 0,31%). La résistance électrique globale du réacteur d’électro-activation diminuait avec l’augmentation du temps d'électro-activation, indiquant une grande efficacité énergétique de cette nouvelle technologie d’isomérisation du lactose en lactulose. / In the present work, electro-isomerization of lactose into lactulose has been studied. Effects of lactose concentration (5 and 10%) and applied DC-electric field (100 and 200 mA) on the electro-isomerization of lactose into lactulose and on process efficiency were investigated. Total cathode area of 21.5 cm2 was used; giving electric current density of 4.65 mA/cm2 and 9.30 mA/cm2, respectively. Milk whey permeate (4.7 +/- 0.15% lactose) obtained by ultrafiltration was also used as feed solution in the electro-activation reactor. The effect of processing time on lactose electro-isomerization rate (lactulose formation yield), by-product (glucose, galactose, epilactose and fructose) formation, and global electric resistance of the electro-activation reactor has been investigated. The process was run during 60 min and samples were taken every 10 min. Obtained results showed the high effectiveness of the developed electro-activation technology to convert lactose into lactulose. After 60 min electro-activation at ambient temperature (23 +/- 1 °C), 25% electro-isomerisation yield was obtained. By excluding lactose, the end product purity was 96.28 +/- 0.18%, which is similar to the pharmakopoeia requirements for lactulose powder. Moreover, no epilactose was formed. Not systematically, galactose was detected in some samples (< 1.5%) and only some traces of fructose were detected (< 0.31%). The global electric resistance of the electro-activation reactor decreased as the electro-activation time was increased indicating the high energetic effectiveness of this new electro-isomerization technology.