Les yogourts de type grec sont devenus très populaires en Amérique du Nord au cours des dernières années. Une étape de production supplémentaire est nécessaire pour augmenter la teneur en protéines. Le procédé utilisé influence grandement la composition et les propriétés rhéologiques des yogourts produits. Toutefois, très peu d’études ont analysé l’effet des procédés sur les différentes communautés microbiennes des yogourts de type grec. Le but du projet était donc de comparer la croissance et la survie de probiotiques et de contaminants microbiens ajoutés dans des yogourts de type grec et un yogourt brassé régulier durant l’entreposage. Trois types de yogourt ont été produits; yogourt grec par ultrafiltration du lait avant la fermentation, yogourt grec par centrifugation du caillé après la fermentation, et yogourt brassé régulier. Dans un premier temps, les yogourts ont été produits avec des cultures probiotiques (Bifidobacterium longum ssp. longum R0175 ou Lactobacillus helveticus R0052). Les populations bactériennes et certaines propriétés physicochimiques des yogourts ont ensuite été analysées durant l’entreposage à 4°C. Dans un deuxième temps, des contaminants microbiens (Escherichia coli ATCC® BAA-1430™ ou Kluyveromyces marxianus ATCC® 36907™) ont été ajoutés aux trois types de yogourt à la suite de la fermentation, puis dénombrés durant l’entreposage à 4°C ou 8°C. Parmi les procédés testés, aucun n’a pu améliorer la survie du probiotique B. longum R0175. Par contre, lorsqu’un probiotique plus résistant comme L. helveticus R0052 est utilisé, les populations obtenues dans les yogourts de type grec frais sont supérieures. De plus, un yogourt produit par centrifugation améliore la stabilité du probiotique durant l’entreposage, alors qu’un yogourt produit par ultrafiltration amplifie la mortalité d’E. coli. Toutefois, la croissance de la levure contaminante K. marxianus est également favorisée dans les yogourts de type grec. Les procédés de fabrication ont donc une influence importante sur les populations microbiennes. / Greek-style yogurt became very popular in North America in the past few years. To produce these yogurts, an additional step is required to increase the protein content. Composition and rheological properties of yogurt are greatly influenced by the production process applied. However, there is a lack of knowledge about the impact of Greek-style yogurt production processes on microbial communities. The aim of this project was to compare the growth and the survival of probiotic bacteria and microbial contaminants added in Greek-style yogurts and regular stirred yogurt during storage. Three kinds of yogurt were produced; Greek-style yogurt obtained by ultrafiltration of the milk prior to fermentation, Greek-style yogurt obtained by centrifugation of the curd after fermentation, and regular stirred yogurt. In a first series of experiments, yogurts were produced with probiotic cultures (Bifidobacterium longum subsp. longum R0175 or Lactobacillus helveticus R0052). Bacterial populations and physicochemical properties of the products were analyzed during refrigerated storage at 4°C. In a second series of experiments, microbial contaminants (Escherichia coli ATCC® BAA-1430™ or Kluyveromyces marxianus ATCC® 36907™) were added to the three yogurt types after fermentation, and their populations were followed during storage at 4°C or 8°C. None of the processes tested could improve B. longum R0175 survival in yogurt. On the other hand, with a more resistant probiotic species as L. helveticus R0052, fresh Greek-style products provided higher populations than regular stirred yogurt. Moreover, Greek-style yogurt produced by centrifugation improved probiotic stability during storage, while Greek-style yogurt produced by ultrafiltration is more detrimental to E. coli. However, Greek-style products also improved the growth of the contaminating yeast K. marxianus, in comparison with regular stirred yogurt. Therefore, production processes greatly influence microbial populations in Greek-style yogurt.

Thèse (M.Sc.)--Université Laval, 2007. / Titre de l'écran-titre (visionné le 9 mai 2008). Bibliogr.

Thèse (Ph. D.)--Université Laval, 2008. / Titre de l'écran-titre (visionné le 9 mai 2008). Bibliogr.

Au cours de la dernière décennie, la tendance « clean label » ou naturalité a été considérée comme tendance prédominante parmi les consommateurs. Les additifs alimentaires dans les yogourts sont utilisés pour conserver et améliorer les propriétés souhaitables comme la texture, la viscosité, la rétention d'eau et la sensation en bouche. L'utilisation des bactéries lactiques productrices d'exopolysaccharides pendant la fermentation suscite un intérêt technologique, car elles pourraient remplacer l'utilisation des additifs alimentaires dans les yogourts. Les différentes caractéristiques des exopolysaccharides déterminent leur capacité d'interaction avec les protéines dans le yogourt, et donc, leur capacité d'agir comme agents viscosifiants et stabilisants. Jusqu'à présent, aucune étude n'a été réalisée sur l'utilisation de cultures d'appoint productrices d'exopolysaccharides, de l'espèce Weissella cibaria, ajoutés en combinaison avec des ferments dans la production des yogourts. Ce travail avait pour but d'évaluer les propriétés rhéologiques des laits fermentés en utilisant des cultures d'appoint productrices d'exopolysaccharides en coopération avec des ferments commerciaux utilisées dans le yogourt. Du lait écrémé reconstitué avec deux concentrations de sucrose (0% et 2%) a été utilisé pour la fermentation. Deux ferments commerciaux (Yo-Mix 433 et YoFlex Premium 3.0) en combinaison avec deux souches de Weissella cibaria (Hani-535 et Hani-536) productrices d'exopolysaccharides ont été utilisés. Les souches de W. cibaria ont été aussi évaluées dans un système laitier acidifié chimiquement avec du glucono-delta-lactone. La cinétique de la diminution du pH, la mesure de caractère filant, le dénombrement bactérien, la consistance, la thixotropie et la synérèse du produit ont été évalués. Les résultats ont démontré que l'utilisation de W. cibaria comme cultures d'appoint productrices d'exopolysaccharides, dans les conditions choisies, n'ont pas permis d'améliorer la consistance ni le caractère filant du yogourt. Néanmoins, la culture d'appoint et les cultures commerciales n'ont pas eu d'effet inhibiteur, car la croissance des souches et le taux d'acidification n'ont pas été affectés. En plus, l'évaluation de la thixotropie du produit a démontré une différence significative dans les yogourts avec la culture d'appoint. Ce comportement a expliqué une meilleure récupération de la structure gélifiée après le cisaillement et une meilleure stabilité au cisaillement en comparaison avec les yogourts contrôles (sans la culture d'appoint) grâce une possible production d'exopolysaccharides. / Over the past decade, the "clean label" trend has raised popularity among consumers. The food additives in yogurts are used to maintain and improve the desirable properties such as texture, viscosity, water retention and mouthfeel. There is a technological interest in the use of exopolysaccharide-producing lactic acid bacteria during fermentation that could replace the use of food additives in yogurt. The different characteristics of exopolysaccharide determine their ability to interact with proteins in yogurt, and therefore, their ability to act as viscosifying and stabilizing. To our knowledge, no studies have been carried out on the use of adjunct cultures exopolysaccharide-producers, from the species Weissella cibaria, added in combination with commercial cultures in the production of yogurt. The aim of this work was to evaluate the rheological properties of fermented milks using exopolysaccharide-producing adjunct cultures in cooperation with commercial cultures used in yogurt. Reconstituted skim milks with two concentrations of sucrose (0% and 2%) were used for fermentation. Two commercial cultures (Yo-Mix 433 and YoFlex Premium 3.0) in combination with two exopolysaccharide-producing strains of Weissella cibaria (Hani-535 and Hani-536) were used. The W. cibaria strains were also evaluated in a dairy system chemically acidified with glucono-delta-lactone (GDL). The kinetics of decreasing pH, the ropiness measurement, the bacterial count, the consistency, the thixotropy, and the measurement of syneresis of the product were evaluated. The results showed that the use of exopolysaccharide-producing adjuncts of W. cibaria, under the selected conditions, were not able to improve the consistency or the ropiness of the yogurt. Nevertheless, the adjuncts and the commercial cultures did not have an inhibitory effect because the growth of the strains and the acidification rate were not affected. In addition, the evaluation of the thixotropy of the product showed a significant difference in yogurts with the adjunct culture. This behavior explained a better recovery of the gel structure after shearing and a better shear stability compared to control yogurts (without the adjunct culture) due to a possible production of exopolysaccharides.

Au cours de la dernière décennie, la tendance « clean label » ou naturalité a été considérée comme tendance prédominante parmi les consommateurs. Les additifs alimentaires dans les yogourts sont utilisés pour conserver et améliorer les propriétés souhaitables comme la texture, la viscosité, la rétention d'eau et la sensation en bouche. L'utilisation des bactéries lactiques productrices d'exopolysaccharides pendant la fermentation suscite un intérêt technologique, car elles pourraient remplacer l'utilisation des additifs alimentaires dans les yogourts. Les différentes caractéristiques des exopolysaccharides déterminent leur capacité d'interaction avec les protéines dans le yogourt, et donc, leur capacité d'agir comme agents viscosifiants et stabilisants. Jusqu'à présent, aucune étude n'a été réalisée sur l'utilisation de cultures d'appoint productrices d'exopolysaccharides, de l'espèce Weissella cibaria, ajoutés en combinaison avec des ferments dans la production des yogourts. Ce travail avait pour but d'évaluer les propriétés rhéologiques des laits fermentés en utilisant des cultures d'appoint productrices d'exopolysaccharides en coopération avec des ferments commerciaux utilisées dans le yogourt. Du lait écrémé reconstitué avec deux concentrations de sucrose (0% et 2%) a été utilisé pour la fermentation. Deux ferments commerciaux (Yo-Mix 433 et YoFlex Premium 3.0) en combinaison avec deux souches de Weissella cibaria (Hani-535 et Hani-536) productrices d'exopolysaccharides ont été utilisés. Les souches de W. cibaria ont été aussi évaluées dans un système laitier acidifié chimiquement avec du glucono-delta-lactone. La cinétique de la diminution du pH, la mesure de caractère filant, le dénombrement bactérien, la consistance, la thixotropie et la synérèse du produit ont été évalués. Les résultats ont démontré que l'utilisation de W. cibaria comme cultures d'appoint productrices d'exopolysaccharides, dans les conditions choisies, n'ont pas permis d'améliorer la consistance ni le caractère filant du yogourt. Néanmoins, la culture d'appoint et les cultures commerciales n'ont pas eu d'effet inhibiteur, car la croissance des souches et le taux d'acidification n'ont pas été affectés. En plus, l'évaluation de la thixotropie du produit a démontré une différence significative dans les yogourts avec la culture d'appoint. Ce comportement a expliqué une meilleure récupération de la structure gélifiée après le cisaillement et une meilleure stabilité au cisaillement en comparaison avec les yogourts contrôles (sans la culture d'appoint) grâce une possible production d'exopolysaccharides. / Over the past decade, the "clean label" trend has raised popularity among consumers. The food additives in yogurts are used to maintain and improve the desirable properties such as texture, viscosity, water retention and mouthfeel. There is a technological interest in the use of exopolysaccharide-producing lactic acid bacteria during fermentation that could replace the use of food additives in yogurt. The different characteristics of exopolysaccharide determine their ability to interact with proteins in yogurt, and therefore, their ability to act as viscosifying and stabilizing. To our knowledge, no studies have been carried out on the use of adjunct cultures exopolysaccharide-producers, from the species Weissella cibaria, added in combination with commercial cultures in the production of yogurt. The aim of this work was to evaluate the rheological properties of fermented milks using exopolysaccharide-producing adjunct cultures in cooperation with commercial cultures used in yogurt. Reconstituted skim milks with two concentrations of sucrose (0% and 2%) were used for fermentation. Two commercial cultures (Yo-Mix 433 and YoFlex Premium 3.0) in combination with two exopolysaccharide-producing strains of Weissella cibaria (Hani-535 and Hani-536) were used. The W. cibaria strains were also evaluated in a dairy system chemically acidified with glucono-delta-lactone (GDL). The kinetics of decreasing pH, the ropiness measurement, the bacterial count, the consistency, the thixotropy, and the measurement of syneresis of the product were evaluated. The results showed that the use of exopolysaccharide-producing adjuncts of W. cibaria, under the selected conditions, were not able to improve the consistency or the ropiness of the yogurt. Nevertheless, the adjuncts and the commercial cultures did not have an inhibitory effect because the growth of the strains and the acidification rate were not affected. In addition, the evaluation of the thixotropy of the product showed a significant difference in yogurts with the adjunct culture. This behavior explained a better recovery of the gel structure after shearing and a better shear stability compared to control yogurts (without the adjunct culture) due to a possible production of exopolysaccharides.

Les bactéries productrices d’exopolysaccharides (EPS) sont utilisées dans la fabrication du yogourt pour améliorer la viscosité, la texture et la rétention d’eau. Ces améliorations sont plutôt reliées aux propriétés intrinsèques des EPS et à leurs interactions avec les protéines qu'à leurs quantités. Dans plusieurs pays, les polysaccharides commerciaux (PS) sont autorisés comme agents stabilisants dans le yogourt. Les interactions EPS-PS peuvent aussi influencer positivement ou négativement les propriétés finales des yogourts. Malgré plusieurs études réalisées, la relation structure-fonction des EPS particulièrement dans les systèmes avec stabilisants a été peu étudiée et n’est pas entièrement comprise. Même les études portant sur le rôle de certaines propriétés intrinsèques des EPS ont été effectuées dans un système ne contenant que l'EPS. Les effets des EPS dans un système contenant des PS commerciaux sont encore non étudiés et donc inconnus. Ainsi, cette étude a été menée dans le but de mieux comprendre les effets de certaines propriétés intrinsèques des EPS produits in situ seuls ou en présence des PS commerciaux sur les propriétés rhéologiques, physiques et microstructurales du yogourt. Les résultats de cette étude ont montré que la charge négative de l'EPS ou PS contribue à l'amélioration de la fermeté et de la viscosité du yogourt mais augmente la synérèse. La rigidité, la linéarité et le poids moléculaire d'un EPS ou PS ont augmenté nettement la viscosité. Concernant la synérèse, les EPS ou PS neutres et rigides ont permis une très bonne amélioration de la capacité de rétention d'eau du yogourt par rapport au contrôle. Les résultats des PS utilisés avec la souche produisant un EPS anionique, rigide et linéaire n'ont pas montré d'effets majeurs sur la fermeté et la viscosité tandis qu’une diminution de la synérèse a été observée avec la pectine seulement. Une amélioration de la fermeté et de la viscosité a été observée lorsque les PS ont été utilisés avec les souches produisant des EPS neutres. L'amélioration de la viscosité était notamment plus importante avec les PS rigides. Les résultats de cette thèse ont rapporté, pour la première fois, des effets intéressants de certaines propriétés intrinsèques des EPS et/ou PS aussi bien dans la formation du gel laitier que sur les propriétés finales du yogourt. Ces résultats offrent aussi aux industriels et chercheurs laitiers des prémisses permettant de choisir les souches EPS+ et/ou PS afin de corriger ou améliorer une ou plusieurs propriétés spécifiques du yogourt. / Lactic acid bacteria (LAB) producing exopolysaccharides (EPS) are widely used in yogurt to improve viscosity, texture and water retention capacity. These improvements were shown to be related to the intrinsic properties of EPS and their interactions with proteins rather than to their concentration. Additionally, in many countries, commercial PS are used as stabilizers in yogurt. The co-presence of in situ-produced EPS and PS could also positively or negatively influence the properties of yogurt. Up to now, the structure-function relationship of EPS has not been widely studied and is still poorly understood. This context is more challenging since all studies on the role of some intrinsic properties of EPS have been carried out in systems containing only EPS. The effects of EPS in a system containing commercial PS are still unknown. In this context this study was performed to understand the effects of some intrinsic properties of EPS produced in situ by lactic acid bacteria used alone or in the presence of commercial PS on the rheological (gel formation, firmness and viscosity), physical (syneresis) and microstructural properties of yogurt. The results obtained in this study showed that the negative charge of the PS or EPS contributed to both yogurt firmness and viscosity improvements but increased syneresis. The backbone stiffness and linearity as well as the molecular weight of PS or EPS increased yogurt viscosity. Moreover, the neutral and stiff EPS or PS were able to improve yogurt water retention capacity as compared to control. The use of PS with an anionic, rigid and linear EPS producing strain, did not show major effects on both yogurt firmness and viscosity. However, only pectin was able to improve water retention capacity. The addition of PS to yogurt fermented by neutral EPS-producing strains improved viscosity and firmness. The highest viscosity values were obtained with stiff PS. Results of this thesis reported for the first time interesting effects of some EPS and/or PS intrinsic properties in both gel formation and final yogurt properties. Such results would also help dairy manufacturers and researchers to choose the suitable EPS+ strain/PS combination to correct or improve specific properties of yogurt.

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.

Dans la littérature, les propriétés physiques du yogourt en fonction du procédé ou de la formulation ont été beaucoup étudiées. Cependant, les effets du procédé de brassage sur les propriétés du yogourt brassé et sa structure sont peu décrits. Le rebodying durant l’entreposage est lui aussi assez peu décrit et les structures impliquées dans ce phénomène sont absentes dans la littérature. Les structures du yogourt brassé sont souvent observées à toute petite échelle (< µm) ou par des méthodes potentiellement destructrices. Le but de ce projet de thèse était d’étudier l’effet d’un paramètre impactant du procédé de brassage (la température de lissage) en combinaison avec les paramètres de formulation (choix d’ingrédients protéiques, ratio protéique et ferments) sur les structures et les propriétés physiques du yogourt brassé durant l’entreposage. Deux techniques d’analyse innovantes ont été utilisées. Une technique améliorée d’analyse d’image microscopique pour caractériser et quantifier les différences de microstructure des produits obtenues ainsi qu’une technique de RMN à basse fréquence sur les protons (1H-BF-RMN) pour mieux décrire les phénomènes de synérèse dans le gel de yogourt durant l’entreposage. La technique d’imagerie a permis d’observer les structures du gel de yogourt brassé à une échelle entre le micron et le millimètre. Cette technique a permis d’observer des microgels de yogourt et une structure plus diffuse de gel réorganisé. La taille des microgels et le développement du gel réorganisé ont été reliés avec le phénomène de synérèse. Durant l’entreposage, la technique 1H-BF-RMN a permis de suivre la contraction du gel de protéines qui conduit à la fois à une expulsion du sérum durant l’entreposage (synérèse spontanée) et à une immobilisation plus élevée du sérum retenu à l’intérieur du gel. Durant ce projet, l’effet de la température de lissage a été étudié avec trois échelles différentes : échelle laboratoire dans un rhéomètre, échelle technique et échelle semi-industrielle, puis l’évolution des propriétés des yogourts a été étudiée durant plusieurs jours d’entreposage. Les températures de lissage plus hautes produisaient des yogourts avec de plus gros microgels issus à la fois d’un cisaillement moins destructif et de l’agrégation de microgels individuels. La présence de gros microgels était associée à des yogourts plus visqueux et plus fermes. La présence de ces gros microgels était souvent associée à un faible développement de gels réorganisés menant à la formation de poches de sérum et donc plus de synérèse. Réciproquement, les températures de lissage faibles étaient responsables d’une présence en plus grande quantité de gel réorganisé au dépend des microgels de petite taille donnant lieu à des yogourts de faibles viscosité et fermeté. Par contre en ce qui concerne la synérèse, il semblerait qu’en dessous d’une certaine température de lissage, il n’y ait plus assez de gros microgels pour retenir le sérum, et le gel réorganisé ne retient pas suffisamment le sérum pour limiter la synérèse. iii En ce qui concerne les changements de formulation, l’utilisation d’un isolat ou d’un concentrat de protéines du lactosérum pour standardiser le lait n’a eu que très peu d’impact sur les propriétés étudiées du yogourt brassé. Par contre, lorsque la quantité de protéines de lactosérum était augmentée avec des teneurs en caséines et de solides totaux constantes, la fermeté et la viscosité augmentaient avec la taille des microgels, tandis que la synérèse diminuait. De plus, la quantité de protéines sériques contrôle également la capacité des microgels à s’agréger durant l’entreposage. Lorsqu’un changement de ferment était effectué, l’action des exopolysaccharides (EPS) sur les propriétés des yogourts était masquée par le lissage effectué à 4 °C. Globalement, la présence d’EPS texturants empêchait l’agrégation des microgels et produisait des yogourts avec de petits microgels et un gel réorganisé très développé. La présence d’EPS n’a pas permis d’augmenter la fermeté ou la viscosité du yogourt, par contre durant leur écoulement, la structure du gel de yogourt résistait mieux à l’intensité des cisaillements. Cette thèse démontre que la température de lissage est un outil efficace pour contrôler les structures des yogourts brassés et donc les propriétés physiques qui en découlent. Également, le réglage de la température de lissage permet de moduler les effets provoqués par un changement de formulations. Cette thèse offre également de nouvelles techniques d’étude des microgels avec un fort potentiel prédictif qui pourrait être utilisées en industrie. / Yogurt physical properties depending on process, and formulation parameters are widely reported in the literature. However, the effect of the stirring and smoothing process on stirred yogurt and its structure is a subject of fewer studies. The rebodying during storage is also less described and the structures involved are not observed in literature. Stirred yogurt microstructures are often observed at small scales (< µm) or using methods that are destructive. The aim of this project was to study the effect of an impacting stirred yogurt process parameter (smoothing temperature) and the formulation (protein ingredient, protein ratio, and starter) on structural and physical properties of stirred yogurt during storage. Two innovative techniques of analyses were introduced. One microscopic image analysis to characterize and quantify the different microstructures in the product; and one method based on NMR at low frequency on protons ( 1H-LF-NMR) to better describe syneresis phenomena in yogurt gel during storage. The microscopic technique allowed observing structures in the range from a few microns to a millimeter range. It also allowed differentiating a looser gel (reorganized gel) from dense microgels. Microgels size and reorganized gel development were linked to syneresis phenomenon. During storage, the 1H-LF-NMR detected the protein gel contraction, which leads to both a higher content of expelled water during storage (spontaneous syneresis), and more immobilization of the serum still inside the network. During this project, smoothing temperature effect was studied with three different production scales: laboratory scale, technical scale, and semi-industrial scale, then stirred yogurt evolution were studied during storage. Higher smoothing temperature produced larger microgels that came from less destructive shearing and microgel aggregation. Those large microgels were associated with less development of the reorganized gel leading to the formation of areas empty of protein networks responsible for higher syneresis values. However, under a specific smoothing temperature the number and smaller size of microgels are not enough to hold the serum and the reorganized gel is too loose, which produced yogurt with higher syneresis. The effect of formulation had really little impact when comparing between a whey protein concentrate instead of an isolate as the whey protein ingredient for milk standardization. However, at constant casein and total solid contents, when the whey protein content was increased, firmness, viscosity, and microgel sizes increased, while induced syneresis decreased. Moreover, the whey protein quantity controlled how much the microgels aggregated during storage. When the starter was changed, the polysaccharides (EPS) effects on stirred yogurts properties were masked when the smoothing process was realized at 4 °C. Globally the presence of texturing EPS hindered microgel aggregation and produced yogurt with small microgels and a more developed reorganized gel. The presence of texturing EPS did not increase viscosity or firmness, however, during flow experiments, the gel structure had a better resistance toward shearing. v This thesis demonstrates that smoothing temperature is a tool to control stirred yogurt structures and the physical properties that results from structures. Besides, smoothing temperature allows to modulate the effects resulting from formulation changes. This thesis also offers innovative techniques with a strong potential to predict yogurt properties, which can be transferred to industries.

Le babeurre, coproduit de la fabrication du beurre, est utilisé dans les produits alimentaires pour ses propriétés fonctionnelles émulsifiantes ainsi que son impact positif sur la saveur et la texture. De plus, de nombreuses études ont suggéré les bienfaits du babeurre pour la santé, associées à un large éventail d’activités biologiques, notamment anti-cancéreuse, anti-stress et anticholestérolémique. La forte demande des consommateurs pour des aliments enrichis en nutriments bénéfiques pour la santé, associée au désir d’obtenir des produits comportant de nouvelles caractéristiques, a poussé les chercheurs et l’industrie alimentaire à développer constamment de nouvelles formulations. L’objectif principal de ce projet était de développer des laits fermentés de type yogourt à base de babeurre. Des yogourts ont été fabriqués à partir de deux poudres de babeurre, de babeurre frais et de poudre de lait écrémé (témoin) en utilisant cinq ferments industriels pour un total de vingt traitements. Les différents facteurs qui affectent la qualité des laits fermentés tels que la vitesse d'acidification, le pH, la survie bactérienne, la synérèse, la texture, les composés aromatiques ainsi que les propriétés organoleptiques ont été analysés. Les résultats ont montré que les laits fermentés à base de babeurre sont qualitativement comparables aux laits fermentés témoins et respectent les normes microbiologiques et physico-chimiques. L’analyse sensorielle de ces nouveaux produits a montré une appréciation globale positive et largement équivalente aux laits fermentés de lait écrémé témoins. Tel que décrit par la littérature, nos résultats confirment la présence d’une variabilité de la qualité physico-chimique des babeurres. Par conséquent, les produits finis reflètent aussi cette hétérogénéité. Les produits développés sont très prometteurs, toutefois des recherches complémentaires ou des améliorations des conditions d’entreposage et de traitement des babeurres liquides sont nécessaires pour garantir une qualité constante du babeurre avant son séchage. / Buttermilk has a similar composition to skim milk, but it is distinguished by its content in phospholipids, which gives it some demonstrated technical and health properties. Unfortunately, no food product exclusively made from buttermilk is available on the market. The objective of this project was to develop and characterize the properties of fermented buttermilk of firm yoghurt type. Yoghurts have been made from fresh buttermilk, buttermilk powder and skim milk powder, using five industrial starter cultures. The acidification rates and the various factors that affect the quality of fermented milks such as pH, cell survival, syneresis, texture, aromatic compounds and sensory properties were analyzed. The results showed that the acidification kinetics and the composition of the buttermilk-based fermented milks are comparable to the fermented skim milk yoghurt. Moreover, all the products were compliant with the microbiological and compositional standards/regulation. In addition, buttermilk-based yoghurts exhibited a significantly lower syneresis level than skim milk yoghurts. Sensory analysis of these new products showed a positive overall assessment, at least equivalent to the control yoghurts. The products developed are very promising. However, from the sensory point of view, a great variability in the quality of buttermilk powder was observed. Thus, to ensure the final product quality, special attention should be paid to buttermilk processing and storage conditions prior to its drying.

L’industrie agroalimentaire est un secteur économique d’envergure mondiale. L’élargissement des marchés a forcé les industries de transformation à développer des méthodes pour augmenter la durée de conservation des aliments. L’augmentation de l’importation et de l’exportation a été possible grâce au développement de méthodes de conservation comme la stérilisation, la congélation, la réfrigération, le séchage, la concentration, les emballages intelligents ainsi que l’utilisation d’agents de conservation. Cependant, les aliments sont sujets aux contaminations microbiennes pouvant causer des maladies d’origine alimentaires et des pertes de produits. Les pertes alimentaires représentent un énorme enjeu économique et environnemental pour l’industrie agroalimentaire mondiale. En 2010, la FAO a réalisé un rapport mondial sur le gaspillage alimentaire ciblant les principales causes et les secteurs les plus touchés. Dans les pays industrialisés comme le Canada, plus de 40 % des pertes alimentaires ont lieu pendant la transformation des aliments. De plus, en Amérique du Nord les produits laitiers représentent le deuxième secteur le plus touché par les pertes après les fruits et légumes. Une des principales causes est la contamination des produits laitiers transformés due à la présence de moisissures et de levures. Ces contaminations occasionnent des pertes alimentaires directement à l’usine, mais elle peut aussi occasionner le rappel d’aliments. Pour une industrie, un rappel peut couter entre 10 et 30 millions de dollars US chaque fois. De plus, la perte de confiance des consommateurs envers les produits lors d’un rappel alimentaire est non négligeable dans le calcul des impacts économiques. Pour limiter l’occurrence des contaminations microbiologiques, les transformateurs utilisent des méthodes de contrôle diversifiées incluant l’utilisation agents antimicrobiens traditionnels comme le sel, les acides organiques et les agents antifongiques comme la natamycine. Cependant, les consommateurs sont de plus en plus réticents à acheter des produits contenant des agents de conservation. Ils demandent des produits naturels qui sont sans risque pour la santé, réduits en sel et bons pour l’environnement. De plus, les agents de conservation sont très limités dans les produits laitiers notamment lors de la production de yogourt. Les yogourts sont surtout sujets aux contaminations par les moisissures et les levures par leur pH acide qui limite la croissance des autres contaminants. L’utilisation des cultures lactiques bioprotectrices ainsi que leurs métabolites antimicrobiens pour la conservation des aliments est une solution naturelle très prometteuse dans le contexte de l’utilisation d’agents de conservation traditionnels. Cette étude visait à évaluer le potentiel d’utilisation d’un métabolite bactérien antifongique naturel, la réutérine, dans un yogourt brassé pour éliminer la présence de levures et de moisissure. Les résultats ont montré que la réutérine avait un large spectre d’action contre les moisissures et les levures. L’utilisation de la réutérine dans les yogourts brassés s’est avérée plus efficace que la natamycine pour lutter contre les moisissures, mais la réutérine a aussi réduit la population des cultures lactiques utilisées dans la fabrication du yogourt. Des études supplémentaires doivent être réalisées pour limiter l’action de la réutérine sur les ferments lactiques. / Food industry is now a worldwide economic sector. Market expansion and the increase of import and export have forced food industries to develop methods to increase shelf life of food products. Freezing, refrigeration, drying, concentration, modified atmosphere packaging and the used of preservatives are examples of technologies used in food industries. However, food is still prone to microbial contamination that can cause foodborne illness and food losses and waste. Food losses and waste represent a huge economic and environmental challenge for the global agri-food market. In 2010, FAO produced a global report reporting the main causes of food losses and the sector most affected by the crisis. In industrialized countries such as Canada, more than 40% of food losses occur during processing. In addition, in North America, dairies are the second most affected sector for losses after fruits and vegetables. One of the main causes of dairy contamination is the presence of yeasts and molds in products. This contamination causes waste directly at the plant, but it can also causes food recalls. For an industry, one recall can cost between $10 M US and $30 M US each time. In addition, the loss of consumer trust in products is significant in the balance of negative impacts. To limit the occurrence of microbiological contamination, processors used diversified control methods including the use of traditional preservatives such as salts and antifungal compounds as natamycin. But tendency showed that customers are more reluctant to buy products containing preservatives. They ask for natural products that are safe for health, reduced in salt and good for the environment. In addition, preservatives are very limited in dairy products, particularly in yogurt. The yogurts are more prone to mold and yeast contamination than other dairy products because of their composition and the presence of potential contaminants in flavoring ingredients and in production environments. The use of bioprotective lactic cultures and their antimicrobial metabolites in food preservation is a very promising natural solution in the context of reducing the use of traditional preservatives and maintaining the quality of food products. This study investigated the use of an antifungal bacterial metabolite, reuterin, in a stirred yogurt to meet the needs of dairy processors for an effective and natural antifungal solution. Results showed that reuterin have a great spectrum of action against both yeasts and molds. The used of reuterin in stirred yogurt was more efficient than natamycin for mold control when used as an antifungal ingredient. However, reuterin have reduced the population of lactic culture used in yogurt processing. Future studies have to be achieved to limit the action of reuterin on lactic culture starters to use it as an antifungal in yogurt. The used of reuterin as an antifungal is promising to reduce potential mold contamination in dairies.