Parmi les desserts à base d’ovoproduits, l’île flottante est reconnue comme particulièrement sensible d’un point de vue microbiologique car sa commercialisation souffre de la survenue intempestive d’altérations que les industriels souhaitent maîtriser. Les travaux réalisés au cours de cette thèse avaient pour objectif de mieux appréhender ces phénomènes afin de mieux les contrôler. Nous avons montré que l’altération de l’île flottante concernait principalement la crème anglaise et qu’elle s’accompagnait d’un développement bactérien conséquent, d’une fréquente diminution du pH et de modifications sensorielles liées à l’aspect et à l’odeur. Les principales bactéries détectées ont été identifiées comme appartenant au groupe Bacillus cereus et aux genres Staphylococcus et Enterococcus. Le blanc d’œuf pasteurisé, utilisé pour la fabrication des œufs en neige, s’est avéré être une source de contamination possible.Cependant, l’implication de bactéries installées sous forme de biofilms dans l’environnement de production ou véhiculées par d’autres ingrédients a aussi été fortement envisagée. La ré-inoculation, en culture pure, d’une collection bactérienne représentative dans de la crème anglaise stérile a montré que différents types de modifications sensorielles et physico-chimiques s’exprimaient d’un genre bactérien à l’autre et qu’ils étaient notamment corrélés à la capacité des bactéries à consommer les sucres et les protéines de la crème anglaise et à produire des métabolites dont des composés volatils odorants. Ces résultats à l’appui, différents tests ont pu être proposés, p / Among the chilled egg products-based desserts, the French dessert “île flottante” is recognized as particularly sensitive from a microbiological point of view, because marketing is suffering from untimely spoilage occurrence that manufacturers wish to control. The work done in this thesis aimed to better understand these phenomena in order to better control them. We have shown that the dessert spoilage mainly concerned the custard cream and it was characterized by high bacterial count, frequent pH decreasing and sensory changes of appearance and smell. The main bacteria detected were identified as belonging to the Bacillus cereus group and Staphylococcus and Enterococcus genera. The possible involvement of bacteria from the pasteurized egg white, used for the egg white foaming, in the dessert spoilage issue was established.However, the involvement of bacteria from biofilms installed in the production environment or provided by other ingredients was also strongly suspected. The spoilage potential assessment of pure culture of a representative bacterial collection in sterile custard cream has shown that different types of sensory and physicochemical changes were expressed according to bacterial genus and that these changes were particularly correlated with the ability of bacteria to consume sugars and proteins of custard and to produce various volatile compounds with specific odorous. With these results, various tests have been proposed for a better control of the white egg batches orientation according to their microbiological quality and so to guarantee their safety with

Les accidents cardio-vasculaires représentent la première cause de décès en France. Parmi les facteurs de risque de ces pathologies figure la structure de l’apport lipidique, excédentaire en acides gras saturés, et déficitaire en acides gras polyinsaturés n-3. L’objectif de cette thèse est la mise au point d’un corps gras alimentaire, dont le profil lipidique permet de participer au rééquilibrage des apports en acides gras, avec comme cible la prévention des maladies cardio-vasculaires.Quatre études ont été réalisées pour répondre à cette problématique. Après la mise au point du profil en acides gras optimal, l’impact de la formulation de la phase concrète sur la texture du produit a été étudié afin de concilier les exigences nutritionnelles et les contraintes techniques de sa fabrication et de sa conservation.La mise au point de la formulation de la phase fluide a engendré une étude sur le développement de composés volatils délétères suite à l’addition d’une proportion importante d’huile de poisson dans la formule. Ce travail a mis en évidence deux phénomènes liés au dégagement de ces molécules, l’un attribué à l’oxydation des lipides, l’autre au contact avec l’eau.Le besoin de protéger les nutriments d’intérêt dans la matrice alimentaire a conduit à la mise au point d’une technologie de microencapsulation, originale de par son procédé de fabrication et sa finalité.Enfin, une étude de la biodisponibilité chez l’animal a montré que ce produit alimentaire est un vecteur efficace de ces nutriments d’intérêt que sont les acides gras polyinsaturés à longue chaîne. Apportés dans une telle matrice, ces composés ont modifié le profil lipidique des cellules circulantes et cérébrales, ce qui permet potentiellement d’améliorer le statut inflammatoire et coagulant des animaux / Cardiovascular events are the major cause of death in France. Among the known risk factors, lipid intake is of growing interest, saturated fatty acids being too much consumed, and n-3 polyunsaturated fatty acids not enough. The aim of this PhD study is to design a spread with a lipid profile that can improve the whole lipid intake, and with cardiovascular events prevention as main goal.Four studies were conducted regarding this issue. Following the design of the optimal fatty acid profile for the product, it appeared necessary to study the solid phase recipe impact on the product texture, to achieve both nutritional and technological restrains.The design of the liquid phase recipe generated a study on the development of deleterious volatile compounds following the addition of a high proportion of fish oil in the formula. This work highlighted two phenomena linked to the emission of these molecules, one related to lipid oxidation, and the other to a contact with water.A technology of microencapsulation, which is original because of its production process and aim, was designed to ensure the protection of the active nutrients in the product matrix.Finally, a bioavailability study in rats showed that this food product is a powerful way of providing these nutrients. Incorporated in such a matrix, these molecules modified the lipid profile of the circulating and cerebral cells membrane, potentially improving the inflammatory and clotting status of the animals

La qualité des eaux-de-vie est un paramètre associé à la composition en composés volatils d’arôme. Cette composition résulte de la combinaison de différents facteurs dont la nature et le traitement des matières premières, mais surtout des transformations ayant lieu lors des phases de fermentation, distillation et, dans la plupart de cas, vieillissement.La distillation est une opération de séparation pratiquée depuis des millénaires, avec une technologie assez mature. Cependant, dans le domaine des eaux-de-vie, elle s’appuie essentiellement sur des connaissances empiriques. L’objectif de ce doctorat fut de contribuer à une meilleure compréhension du comportement des composés volatils d’arôme au cours de différents modes de distillation et de fournir des bases scientifiques à la conduite des unités par le biais de modules de simulation. L’attention a été portée sur la distillation d’Armagnac et de Calvados dans des colonnes multiétagées en régime stationnaire.Les modules de simulation ont été construits avec le logiciel ProSimPlus®. La première partie des travaux a été consacrée à l’acquisition de données d’équilibre liquide-vapeur des composés volatils d’arôme en milieu hydroalcoolique pour l’identification du modèle NRTL, en suivant trois approches complémentaires : recherche dans la littérature, détermination expérimentale et prédiction théorique avec les modèles UNIFAC et COSMO. Grâce à la connaissance acquise sur les volatilités relatives par rapport à l’éthanol et à l’eau, les composés volatils d’arôme ont pu être classés en trois groupes : composés légers, composés intermédiaires et composés lourds. La deuxième partie des travaux a porté sur la construction et la validation des modules de simulation, après réconciliation des données issues de la caractérisation expérimentale des unités de distillation. Cette investigation démontre que la simulation est un outil d’ingénierie performant dans le domaine des eaux-de-vie. Les résultats de la simulation ont permis d’affiner la classification des composés intermédiaires en trois catégories supplémentaires selon leur profil de concentration dans la colonne et leur taux de récupération dans le distillat. Enfin, cet outil a mis en évidence que certains paramètres opératoires, notamment l’augmentation de la teneur en éthanol du distillat ainsi que l’extraction de queues, favorisent la séparation préférentielle de certaines espèces de volatilité faible ou intermédiaire par rapport à l’éthanol. / The quality of spirits is a parameter related to the composition of volatile aroma compounds. This composition results from the combined production process of raw material extraction, subsequent fermentation, distillation and, in many cases, ageing.Distillation is a very old and the most important industrial separation technology. However, in spirits production, this operation relies essentially on empirical knowledge. The aim of this PhD was to contribute to a better understanding of the volatile aroma compounds behaviour in spirits distillation and to provide a scientific basis for the process through computer simulation. The study was focused on Armagnac and Calvados production by continuous multistage distillation.The simulation modules were built using the software ProSimPlus®. The first part of this research was dedicated to the acquisition of vapor-liquid equilibrium data of the volatile aroma compounds in ethanol-water solutions, in order to estimate the binary interaction parameters of the NRTL model.Three complementary approaches of data acquisition were used: literature compilation, experimental measurements and predictions with UNIFAC and COSMO models.According to their relative volatilities with respect to ethanol and water, the volatile aroma compounds can be classified in three groups: light compounds, intermediary compounds and heavy compounds. The second part of this research dealt with the creation and validation of simulation modules, by using reconciled experimental data from the distillation units. The results prove that simulation is a powerful tool in spirits distillation. The simulation data enables a more precise classification of the intermediary compounds in three categories, by considering their composition profiles in the distillation column and their recovery ratios from feed to distillate. Finally, the analysis of some operating parameters, including ethanol concentration in the distillate as well as tails extractions, demonstrates that the distillate composition can be modified by virtue of a selective separation of intermediary and heavy compounds with respect to ethanol.

Il existe une forte demande sociétale de moyens analytiques robustes permettant d'authentifier de manière objective les modes d'élaboration des produits alimentaires, notamment lorsqu'ils sont d'origine animale. L'objectif de cette thèse était de développer une méthode d'authentification de l'alimentation à l'herbe des agneaux, basée sur l'analyse de la fraction volatile de leurs tissus adipeux. Les animaux étudiés ont été élevés dans le cadre de dispositifs expérimentaux, où leur alimentation était étroitement contrôlée. Le tissus périnéal, sous-cutané caudal, et péricardiaque ont été analysés au moyen d'un système d'Espace de Tête Dynamique-Chromatographie en Phase Gazeuse- Spectrométrie de Masse (ETD-CPG-SM), dont le signal a été corrigé et stabilisé par différentes procédures chimiométriques. La première étape de ce travail de recherche visait à identifier les traceurs distinctifs de tissus adipeux d'agneaux nourris soit à l'herbe soit aux concentrés. Une fois les conditions d'analyse des composés volatils optimisés,126 traceurs de l'alimentation au pâturage ont été identifiés. Cette expérimentation a également permis de montrer l'intérêt de l'analyse parallèle de tissus de natures différentes pour la discrimination des deux alimentations. La deuxième étape avait pour objectif de montrer l'intérêt de l'analyse de la fraction volatile de tissus adipeux d'agneau pour l'authentification des régimes alternés. Ces régimes, couramment utilisés pour l'élevage des ruminants consistent à alterner une période d'alimentation au pâturage avec une finition aux concentrés, ou inversement. Les variations des abondances des traceurs volatils d'une alimentation au pâturage ont été suivies dans les tissus adipeux d'animaux nourris avec ces régimes alternés. Les résultats montrent que les composés volatils permettent de discriminer des tissus adipeux d'animaux nourris d'une part à l'herbe et finis aux concentrés pour un engraissement final de 0, 4, 8, ou 12 kg ; et d'autre part aux concentrés et finis au pâturage durant 0,17, 51, ou 85 jours. Couplés aux données de la littérature, l'ensemble des dispositifs d'élevage mis en oeuvre au cours de cette thèse ont permis de mettre en évidence 19 composés volatils traceurs de l'alimentation à l'herbe particulièrement robustes et génériques. Ces travaux démontrent aussi la faisabilité de l'authentification de l'alimentation d'animaux nourris au moyen de régimes contrastés ou alternés. Enfin, ils confirment aussi l'intérêt des procédures de traitement du signal, comme la correction des dérives instrumentales ou l'utilisation de ratios de variables, pour amplifier le pouvoir discriminant des modèles d'authentification.

La liqueur Grand Marnier® produite par la Société des Produits Marnier-Lapostolle (SPML), contient un arôme d'orange amère. Cet arôme, appelé parfum, est obtenu à partir de l'huile essentielle (HE) d'écorces d'orange amère qui ont subi un procédé de macération-distillation. Le but de ce travail de thèse a été de cibler les composés d'arôme clés des écorces d'orange amère et de comprendre leur comportement au cours de la production du parfum, afin de trouver des stratégies d'optimisation. Les axes d'étude ont été les suivants : (1) identification des composés volatils odorants de l'HE et du parfum d'orange amère; (2) observation et compréhension des étapes de la production du parfum, des matières premières à la distillation, et étude de leur impact sur la qualité du parfum (3) étude détaillée de la distillation discontinue multi-étagée. Parmi les 51 et 37 composés volatils identifiés de l'HE et du parfum, nous avons détecté par olfactometrie 19 composés odorants dans l'HE et 7 dans le parfum. Avec les résultats de l'HE de l'axe (1), une sélection de composés d'arôme, dits marqueurs, a été faite selon certains critères. Cette procédure a été validée par une étude sensorielle de classification d'HE d'orange amère de différentes origines géographiques. Les observations et résultats de l'axe d'étude (2) ont montré que la distillation est l'étape de la production qui a le plus grand impact sur la qualité du parfum. Durant la distillation, 9 paramètres de conduite, tels que le titre alcoométrique volumique et le taux de reflux, ont été régulièrement enregistrés. En parallèle, les composés marqueurs ont été quantifiés dans des échantillons de distillat prélevés à des moments spécifiques de la distillation des têtes aux queues. La connaissance du comportement des composés marqueurs et de leurs propriétés physico-chimiques permet de mieux comprendre la conduite actuelle de la distillation. Ainsi des changements de paramètres de distillation ont été proposés et des essais pilote ont été mis en place dans l'axe d'étude (3). Dans l'optique de contrôler et d'optimiser la distillation discontinue multi-étagée, d'autres travaux ont été menés en simulation avec le logiciel BatchColumn de ProSim®. Cela nécessite de : 1) déterminer les données d'équilibre liquide-vapeur de certains composés marqueurs ; 2) trouver un modèle thermodynamique représentant les données expérimentales ; 3) intégrer les données expérimentales et le modèle choisi dans le logiciel BatchColumn. La distillation telle qu'elle est menée à la distillerie de la SPML a bien été représentée. De futures études, incluant des changements de paramètres tels que la composition de la charge du bouilleur, des paramètres de conduite et de structure pourront être réalisées, afin d'optimiser le procédé et voir l'impact de ces changements sur la qualité du parfum. / The Grand Marnier® liqueur produced by the Société des Produits Marnier-Lapostolle (SPML), is composed of a bitter orange aroma. This aroma, called parfum, is produced from essential oil (EO) of bitter orange peelings that underwent a maceration-distillation process. The aim of this PhD study was to focus on the key odour compounds of the bitter orange peelings, and understand their behaviours throughout the process, in order to find optimisation strategies. The following strategies were applied: (1) identification of odour volatiles compounds in bitter orange EO and parfum; (2) observation and understanding of the steps of the parfum production, from raw material to distillation, and study of their impacts on the quality of the parfum; (3) deep study of the multi-stage batch distillation. Among the 51 and 37 volatile compounds identified, we detected by olfactometry 19 odour compounds in EO and 7 in parfum. From the EO results of the strategy (1), a selection of odour compounds, called markers, was thus carried out applying specific filters. This procedure was validated by a classification sensorial study of bitter orange EO from different geographical origins. Observations and results of strategy (2) demonstrated that distillation has the biggest impact on the quality of the parfum. During distillation, 9 key process parameters, such as the alcoholic strength by volume and reflux rate, were continuously recorded. In parallel, markers compounds were quantified in distillate samples collected at specific control points from head to tail cuts. The behaviour of the key markers together the knowledge of their physical-chemical characteristics made it possible to better understand the current lead of the distillation. Thereby changes of distillation parameters were proposed and pilote trials were carried out in the strategy (3). In view to control and optimise the multi-stage batch distillation process, other works were focused on simulation with the BatchColumn software from ProSim®. This requires to: 1) determine the vapour-liquid equilibrium data of certain markers compounds; 2) build a thermodynamic model simulating real experimental data; 3) integrate the experimental data and the model selected in BatchColumn. With this approach, we easily represented the distillation as it was realised in the industry. Futures studies, including changes of parameters such as still composition, distillation and structure parameters, could be carried out to optimise the process and see the impact on these changes of the quality of the parfum.

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

Du fait de problèmes de santé publique, l’industrie agroalimentaire doit réduire la quantité de sel et de matière grasse dans les aliments, et donc dans les charcuteries. Lors de la fabrication des saucissons secs, une diminution combinée des taux de sel et de matière grasse animale peut se traduire par des problèmes de stabilité microbiologique, des défauts d’arôme et de texture dus à des modifications physicochimiques et biochimiques. Dans ce contexte, les objectifs de cette thèse étaient : (1) d’étudier l’impact d’une réduction directe des teneurs en sel et en matière grasse animale sur les évolutions physicochimiques et biochimiques au sein des produits, (2) d’identifier les composés aromatiques responsables de l’arôme du saucisson sec, ainsi que leurs origines, (3) de développer de nouvelles formulations de saucissons secs à teneurs réduites en sodium et en acides gras saturés, et (4) d’étudier les transferts d’eau et sel et de développer une isotherme de sorption spécifique pour le saucisson sec. L’étude de l’effet d’une réduction directe combinée a mis en évidence la difficulté de fabriquer des saucissons secs à teneurs réduites en sel et en matière grasse animale, sans modifier les évolutions physicochimiques et biochimiques. Une identification des composés volatils odorants de saucissons secs de haut de gamme a permis de montrer que l’aromatisation par l’ail et le poivre noir pouvait être un levier technologique permettant d’améliorer la qualité aromatique des saucissons secs allégés en sel et en matière grasse animale. L’impact de l’aromatisation et d’une substitution partielle combinée du sel par le chlorure de potassium et du gras de bardière de porc par l’huile de tournesol oléique sur les propriétés physicochimiques, les réactions biochimiques et les attributs sensoriels de saucissons secs, a été étudié. Cette étude a montré le rôle important de l’aromatisation qui agit en introduisant des molécules aromatiques qui rehaussent l’acceptabilité des produits par les consommateurs, en tant qu’exhausteur de la perception du goût salé et aussi, sur les processus fermentaires qui vont conditionner l’aspect et la texture finale du produit. La substitution partielle combinée est une solution efficace pour conserver au mieux la qualité organoleptique des saucissons, en permettant, d’une part, d’éviter les défauts texturaux et sensoriels liés aux modifications physicochimiques, protéolytiques et lipolytiques générés par une réduction directe combinée, et d’autre part, d’améliorer l’arôme du produit en rehaussant les niveaux d’oxydations lipidique et protéique. L’étude des transferts d’eau et de sel a mis en évidence une migration du sel vers le cœur du saucisson, et a permis de déterminer des valeurs de diffusivité apparente de l’eau en surface de ces produits. Il a été montré qu’une forte réduction en matière grasse réduisait la diffusivité de l’eau à la surface du saucisson. Une isotherme de sorption spécifique permettant de prédire l’aw en fonction des teneurs en eau, en lipides et en sel a été construite en adaptant un modèle de Ross établi pour la gélatine salée et grasse. / Because of public health problems, the food industry must lower sodium and animal fat contents in all food products, therefore in cured meat products. During dry-fermented sausage manufacture, a combined reduction both in salt and animal fat contents may induce microbial safety problems and textural and aroma defects due to physical-chemical and biochemical changes. On account of that, this work of thesis aims (1) to investigate the impact of a direct reduction on the salt and animal fat contents on the physical-chemical and biochemical evolutions in the products, (2) to identify the aromatic compounds responsible for the aroma of dry-fermented sausage, and their origins, (3) to develop new nutritionally-improved formulations of dry-fermented sausages with less sodium and saturated fatty acids, and (4) to study the impact of lipid and sodium chloride contents on water transfers in dry-fermented sausages and to build a specific sorption isotherm curve for dry sausages. The study of the effect of a combined direct reduction highlighted the difficulty of manufacturing sodium-reduced fat-reduced dry sausages, without affecting the physical-chemical and biochemical evolutions. Identification of odorous volatile compounds of high quality dry sausages showed that flavouring, especially garlic and black pepper, could be a good solution for improving the aromatic quality of salt-reduced fat-reduced dry-fermented sausages. The impact of flavouring and of a combined salt and animal fat replacement by potassium chloride and oleic sunflower oil, respectively, on physical-chemical properties, biochemical reactions and sensory attributes of dry-fermented sausages was then studied. This specific study showed the crucial role played by flavouring which introduces aromatic molecules that enhance the product acceptability by consumers, which acts as an enhancer of the saltiness perception and which improves the product appearance and texture by boosting the fermentation process. Consequently, the combined partial substitution is an efficient solution to preserve at best the organoleptic quality of the products, allowing, on one hand, avoiding the textural and sensory defects related to physical-chemical, proteolytic and lipolytic modifications induced by a combined direct reduction, and on the other hand, enhancing the product aroma by increasing the levels of lipid and protein oxidations. The study on water and salt transfers highlighted a salt diffusion towards the dry sausage core, and made it possible to determine values of apparent water diffusivity at the sausage surface. We demonstrated that a strong reduction in animal fat content significantly lowered the water diffusivity value at the product surface. A specific sorption isotherm curve based on a modified Ross model was built, allowing dry-fermented sausages water activity to be calculated as a function of water, fat and salt contents.