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Probiotic and starters are produced in powder form to facilitate storage, and usage. These beneficial bacteria are usually dried by freeze-drying, which is expensive with low productivity. Therefore, spray drying is an alternative and sustainable process to produce beneficial bacteria. Unfortunately, spray drying imposes osmotic, heat and oxidative stresses, this process can thus lead to the death of an important bacterial death.In this work, Propionibacterium freudenreichii adaptation to different treatments were studied to better understand their impact on cross-protections. Adaptation mechanisms included compatible solutes accumulation, general stress protein over-production and modulation of membrane fatty acids composition. During osmoadaptation, compatible solutes accumulation was fine-tuned by the medium composition and especially by the amount of non-protein nitrogen sources and of carbohydrates.Accumulation of high amounts of glycine betaine during osmoadaptation, led to high survival during freeze-drying. By contrast, accumulation of high amounts of glycine betaine and trehalose, led to high viability during spray drying. Different adaptations can trigger the same adaptation mechanisms. Accumulation of high amounts of trehalose and of glycine betaine was triggered by the addition of saccharides, combine to osmoadaptation or to heat-adaptation. Adaptation can be optimized to confer bacteria enhanced resistance during drying processes, storage and digestion. This work opens new avenues for the production of starters and probiotics with enhanced robustness.; Les probiotiques et les ferments sont produits sous forme de poudre pour faciliter leur stockage et leur utilisation. Ils sont généralement stabilisés par lyophilisation, procédé à la fois cher et à faible rendement. Le séchage par atomisation représente donc une alternative durable. Cependant, le séchage par atomisation impose des stress osmotique, chaud et oxydatif, et entraine alors la mort d’une part importante des bactéries.Dans ce travail, les adaptations de Propionibacterium freudenreichii durant différents traitements ont été étudiées pour mieux comprendre les protections-croisées apportées. Les mécanismes d’adaptation comprennent l’accumulation de solutés compatibles, la surproduction des protéines générales de stress et la modulation de la composition en acides gras membranaires. Pendant l’osmoadaptation, l’accumulation des solutés compatibles a été modulée par la quantité d’azote non-protéique et de glucides du milieu de culture.De grandes quantités de glycine bétaïne accumulées ont permis d’obtenir un fort taux de survie pendant la lyophilisation. En revanche, l’accumulation conjointe de glycine bétaïne et de tréhalose a permis d’obtenir un fort taux de survie pendant le séchage par atomisation. De plus, l’addition de glucide combinée à l’osmoadaptation ou à une thermo-adaptation provoque l’accumulation de trehalose et de glycine bétaïne.L’adaptation peut donc être optimisée pour obtenir des bactéries plus résistantes aux procédés de séchage, de stockage et de la digestion. Ces travaux offrent de nouvelles solutions pour la production de levains et de pr

Objectif : Identifier des bactéries qui possèdent à la fois des propriétés techno-fonctionnelles (levain) et des propriétés bio-fonctionnelles (probiotiques) pour orienter les fermentations vers des aliments fermentés probiotiques répondant aux besoins de populations cibles. Contexte . Les bactéries en transit dans notre tractus digestif ont un impact sur des facteurs clés de notre santé : immunité, inflammation, digestion, motilité, sensibilité et perméabilité de l’intestin. . Certains microorganismes sélectionnés probiotiques exercent un effet bénéfique sur l’un de ces paramètres clés, lorsqu’il est perturbé, mais n’ont pas de potentiel techno-fonctionnel reconnu. . Nous consommons beaucoup de bactéries, dans nos aliments fermentés, qui sont sélectionnées pour leurs propriétés techno-fonctionnelles, sans que leur potentiel bio-fonctionnel soit connu. Résultats publiés : . Le laboratoire INRA STLO a mis en évidence des propriétés bio-fonctionnelles, souches-dépendantes, chez la bactérie Propionibacterium freudenreichii utilisée comme levain d’affinage fromager. . Le laboratoire INRA MICALIS a fait de même chez les bactéries Lactobacillus delbrueckii et Streptococcus thermophilus utilisées comme levain des yaourts et de certains fromages. . STLO a identifié les molécules responsables de l’effet anti-inflammatoire de P. freudenreichii, a montré leur production au sein du fromage. . La combinaison de souches sélectionnées de P. freudenreichii et de L. delbrueckii a permis à ces deux équipes de mettre au point un fromage efficace in vivo à prévenir la colite. Perspectives de valorisation pour les entreprises d’une part, et de projets de recherche, d’autre part 9 lignes maximum . L’indentification de souches « 2-en-1 » au sein des espèces bactériennes utilisées en fermentation ouvre la voie à la mise au point d’aliments fermentés fonctionnels. . Bactéries propioniques et lactiques sélectionnées permettent d’envisager une large gamme d’aliments fonctionnels. . Un premier fromage fonctionnel immunomodulateur est en essai clinique dans le cadre d’un projet régional précompétitif . L’indentification des mécanismes immunomodulateurs impliqués offre des perspectives de développement de molécules actives

Les protéines du lait constituent une véritable malle au trésor. Les avancées scientifiques actuelles sur le lait mettent de plus en plus en exergue la plasticité des protéines laitières, souvent décrites comme l’or blanc du lait. La capacité de ces protéines à former des assemblages aptes à fonctionnaliser des interfaces, eau-huile et eau-air, pour obtenir des émulsions et des mousses ; à texturer les produits ou encore à vectoriser des molécules d’intérêt offre un énorme potentiel d’innovation. Ce potentiel s’inscrit dans la tendance du Clean Label et la création de nouveaux produits laitiers 100% lait.Le projet PROFIL (PROtéines Fonctionnalisées pour l’Industrie Laitière) a été bâti sur ces extraordinaires découvertes. Il réunit sept partenaires académiques et un consortium de 10 industriels laitiers regroupés au sein du consortium BBA.L’objectif de la journée du 21 septembre est de partager avec les chercheurs, académiques et industriels les résultats marquants de PROFIL qui seront présentés par six doctorants.

Staphylococcus xylosus est couramment utilisé comme ferment dans les produits carnés pour son rôle dans le développement de la flaveur et de la couleur. Beaucoup de propriétés technologiques ont été caractérisées in vitro. Cependant, les mécanismes moléculaires mis en place par cette bactérie pour s’adapter à une matrice carnée et aux composés nitrosés, fréquemment ajoutés dans ces produits, étaient méconnus. Pour identifier ces mécanismes, des approches de transcriptomique globale ont été mises en œuvre. S. xylosus survit dans un modèle viande en modulant l’expression de 55 % de ses gènes. Il surexprime des gènes codant des protéines impliqués dans le catabolisme du glucose et du gluconate et des gènes codant des peptidases. En parallèle, il sous exprime de nombreux gènes impliqués dans la synthèse des acides aminés probablement en raison de leur disponibilité dans le modèle viande. Le modèle viande est un milieu riche en divers substrats et la bactérie pourrait adapter sa physiologie via les régulateurs transcriptionnels CcpA et CodY. S. xylosus répond au sel ajouté au modèle viande en surexprimant des gènes impliqués dans des mécanismes d’osmoprotection, d’extrusion de Na + et de protons. S. xylosus répond aux composés nitrosés dans le modèle viande en modulant 24 % de son génome. Ces composés nitrosés génèrent un stress nitrosant et S. xylosus répond à ce stress par la surexpression de gènes impliqués dans l’homéostasie du fer via la dérépression du régulateur Fur. S. xylosus surexprime aussi des gènes codant des enzymes antioxydants via la dérépression du régulateur PerR. De plus, il surexprime des gènes impliqués dans la réparation de l’ADN et des protéines. La viande est un aliment riche en fer hémique et non hémique. Ainsi, S. xylosus est capable d’acquérir du fer à partir de ferritine, de transferrine et potentiellement des hémoprotéines. La ferritine est une source préférentielle de fer pour S. xylosus. Un opéron codant potentiellement un complexe membranaire impliqué dans des réactions d’oxydo-réduction a été identifié. Un mutant de délétion/insertion dans le premier gène de l’opéron confirme que ce système pourrait jouer un rôle dans l’acquisition du fer de la ferritine chez S. xylosus. Cette étude révèle un changement global dans l’expression des gènes de S. xylosus dans un modèle viande, elle souligne la capacité de S. xylosus à s’adapter à un stress osmotique ou nitrosant et elle caractérise pour la première fois la capacité d’un staphylocoque à utiliser du fer de la ferritine., Staphylococcus xylosus is used as starter culture in meat product for its role in the development of flavor and color. S. xylosus is characterized for its technological properties in vitro. However, the molecular mechanisms for its adaptation in meat with or without nitrate and nitrite, frequently added in meat product, remained unknown. Global transcriptomic approaches were carried out to determine the molecular mechanisms. S. xylosus modulated the expression of 55 % of the genes to survive in a meat model. Many genes encoding proteins involved in glucose and gluconate catabolisms and peptidases were up expressed. In parallel, a lot of genes involved in amino acids synthesis were down regulated, probably due to their availability in the meat model. The meat model is a rich medium composed of various substrates and S. xylosus adapted its physiology through the transcriptional regulators CcpA and CodY. Finally, it responded to salt added in the meat model in overexpressing genes involved in mechanisms of osmoprotection, Na + and H + extrusion. S. xylosus modulated the expression of 24 % of the genes in presence of nitroso compounds in the meat model. These compounds generated a nitrosative stress. S. xylosus responded to this stress by over expressing genes involved in iron homeostasis through the derepression of the regulator Fur. It over expressed also genes encoding antioxidant enzymes through the derepression of the regulator PerR. Moreover, it over expressed genes involved in DNA and proteins repairs. Meat is rich in hemic and non-hemic iron. S. xylosus is able to grow in presence of ferritin, transferrin and potentially hemoproteins. Ferritin is one of preferential iron sources. An operon encoding potentially a membranous complex involved in oxydo-reduction reactions has been identified. A strain defective in the first gene of the operon confirmed that this complex could contribute to the iron acquisition from ferritin. This study revealed a global change in the gene expression of S. xylosus in the meat model; it highlighted ability of S. xylosus to mitigate nitrosative or osmotic stress, it characterised for the first time the capacity of a Staphylococcus to acquire ferritin-iron.

Contribution to the development and optimization of direct-current machines for automotive stop-start applications abstract currently in the automotive market, the demand for hybrid vehicles is booming. These vehicles are meant to reduce fuel consumption and CO2 emissions. Among various possible technological solutions, this thesis deals with one of the Stop-Start technologies of micro-hybrid vehicles that is based on the use of permanent-magnet brushed DC motors. The present work, performed under a partnership between Valeo and Grenoble Electrical Engineering laboratory (G2Elab), aims to develop new design methodologies allowing the implementation of this system in a cheap and easy way. The study focuses on a rigorous numerical modeling of the electrical machine in order to analyze several technical improvements and to achieve a better performing car starter. To this end, we have developed a fast and accurate numerical model of the motor through a parameter identication technique using the design of experiments optimization approach. This model has enabled us to propose several enhanced starter motor structures, suitable for the Stop-Start function., Contribution au développement et à l'optimisation des machines électriques à courant continu pour des applications Stop-Start Résumé Actuellement le marché automobile est en forte demande de modèles hybrides capables de limiter les consommations et les rejets de CO2. Parmi les diff érentes solutions technologiques possibles, cette thèse traite d'un dispositif microhybride de type Stop-Start reposant sur l'utilisation de moteurs à aimants permanents à commutation mécanique. Ce travail de recherche, encadré par Valeo et le laboratoire de Génie Électrique de Grenoble (G2Elab), a pour vocation à élaborer des méthodologies de conception permettant une implémentation facile et à bas coût de cette fonction. L'étude se concentre sur une modélisation numérique rigoureuse de la machine électrique pour ensuite analyser plusieurs améliorations techniques du démarreur en vue d'augmenter ses performances. Pour cela nous avons développé un modèle précis et rapide de la machine grâce à une approche d'identication des paramètres par optimisation et en utilisant la méthode des plans d'expériences. Ce modèle nous a permis de proposer des structures de démarreurs renforcés adaptés à la fonction Stop-Start.

Cassava (Manihot esculenta crantz) roots serve as food for more than 800 million people in the tropics. Despite this useful application, two drawbacks limit the utilisation of these roots as human food: These are its low protein content and potential cyanide toxicity. Traditional processing methods used by people in the rural areas to reduce these bottlenecks, always include a typical step of fermentation witch occurs spontaneously. This natural fermentation is plagued with many problems related to its dependence on the chance of inoculation from the environment. These problems include high levels of residual cyanide (100 to 170ppm), long softening time (4 to 5 days), non-reproducible quality and unhygienic products. To solve these problems, about one hundred microorganisms were isolated from dried fermented cassava tubers, on the basis of their ability to produce ?-glucosidase, ?-amylase, pectin hydrolase and polygalacturonase. These enzymes are involved in biochemical and physicochemical phenomena, which occur in cassava natural fermentation and are responsible for the degradation of cyanide compounds and tuber softening by degrading pectin, which constitutes the major part of cassava cell wall. Among these isolates 60% were identified as ?-amylase producers, 46% as ?-glucosidase producers, and 36% pectinase producers.The ability of these selected microorganisms to produce enzymes was screened. Among the isolates, two microorganisms were found to be particularly interesting: lactic acid bacteria identified as Lactobacillus plantarum, showing ?-amylase activity of 17000±100UE/ml, and ß-glucosidase activity of 2000±300µmol CN-/mn; a mould identified as Rhizopus oryzae with an ?-amylase activity of 20000±500UE/ml and pectinhydrolase activity of 2,3±0,2 µmol COO-/mn/mg. These strains were selected and used as starter culture for cassava fermentation. The use of these strains as a mix starter culture (106fuc/g fresh cassava tubers of Lactobacillus plantarum and 103spores/g fresh cassava tubers of Rhizopus oryzae) for cassava retting rapidly softened the roots (12±3mm/5s after 48 hours of retting), and induced a rapid decrease in pH (3,5 after 24 hours of fermentation). However, natural fermentation was found to reduce more cyanide than starter fermentation. The rapid acidification observed with starter fermentation was found to be responsible of this low cyanide degrading activity by starter strains as low pH stops the reaction at the cyanohydrins step.Studies on the effect of environment on starter strains show that Lactobacillus plantarum's optimal growth temperature was 40±5°C for an optimal pH of 6, while Rhizopus oryzae show an optimal growth temperature of 30±7°C for an optimal pH of 5. These strains also showed a good growth rate on Law et al., cassava medium (CTM).With the aim of large-scale utilization of this starter culture, the microorganisms were tested for their ability to withstand drying conditions. Survival of Lactobacillus plantarum and Rhizopus oryzae after drying was determined under various support conditions. The support constituting starch and glycerol as protectants was found to be the best with more than 75±5% survivors after drying at 35°C under a hot air flow of 10 m3/h. The use of the dried mix starter for cassava retting permit the reduction of the total cyanide content by about 95?4%, as NaOH were added after 24 hours of fermentation to enable a drop in the pH level to 5. This enabled us to solve the bad effect of low pH on cyanide reduction observed by the fermentation of tubers using mixed starter cultures.; Le manioc (Manihot esculenta Crantz) est une plante, dont les tubercules servent de nourriture de base pour près de 800 millions de personnes sous les tropiques. Malgré sont importance, ce tubercule présente deux inconvénients majeurs qui limitent leur utilisation en alimentation humaine : Une toxicité liée à la présence de composés cyanés, et une faible teneur en protéines. Dans l'optique de lever ces contraintes, plusieurs procédés de transformation ont étés mis au point par l'expérience des populations et des améliorations ont été apportées par la recherche. La plupart de ces procédés incluent une étape critique de fermentation spontanée. Cette étape présente quelques problèmes dus à sa dépendance vis à vis des microorganismes épiphytes. Ces problèmes sont notamment la présence de quantités résiduelles de composés cyanés non négligeables (100 à 170ppm) un temps de ramollissement très long (4 à 5 jours) et des produits dérivés de qualités nutritionnelles et hygiéniques douteuses. Dans l'optique d'améliorer ces procédés traditionnels de rouissage du manioc cyanogène, une centaine de microorganismes ont été isolés des cossettes de manioc séché, sur la base de leurs potentialités à produire la β-glucosidase, l'α-amylase, la pectine hydrolase et la polygalacturonase. Ces enzymes sont les plus impliqués dans les phénomènes biochimiques et physico-chimiques ayant lieu au cours du rouissage du manioc. Ils sont responsables de la dégradation des composés cyanés et du ramollissement des tubercules par dégradation des pectines qui constituent le squelette du tubercule. 60% des microorganismes isolés et identifiés ont été productrices d'α-amylases, 46% de β-glucosidase, et 36%de pectinases. Les capacités des différentes souches sélectionnées à produire ces principaux enzymes, ont ensuite été évaluées. Parmi ces microorganismes, deux se sont avérés particulièrement intéressantes : Une souche de bactérie lactique identifiée comme étant Lactobacillus plantarum avec une activité α-amylase de l'ordre de 17000±100UE/ml, et une activité ß-glucosidase de 2000±300µmol CN-/mn; Une moisissure identifiée comme étant Rhizopus oryzae à activité α-amylase de 20000±500UE/ml et activité pectine hydrolase de 2,3±0,2 µmol COO-/mn/mg. Ces deux souches ont été sélectionnées et utilisées comme ferments en culture mixte avec une biomasse initiale de 106ufc/g manioc frais de Lactobacillus plantarum et 103spores/g manioc frais de Rhizopus oryzae pour la fermentation des tubercules de manioc. Les résultats obtenus ont indiqué une acidification rapide avec un pH avoisinant 3,5±1 après 24 heures de rouissage, un ramollissement plus rapide (12±3mm/5s après 48 heures de rouissage). Mais le rouissage naturel s'est avéré meilleur du point de vue dégradation des composés cyanés. En effet la très forte acidification obtenue avec le ferment dès la 24eme heure, a provoqué un blocage du processus de dégradation des glucosides cyanogénétiques au niveau de la cyanohydrine, composé par ailleurs aussi toxique que l'acide cyanhydrique. Une étude de l'influence de quelques paramètres externes nous ont permis de noter que la température optimale de croissance de Lactobacillus plantarum était de 40±5°C pour un pH optimal de 6 alors que Rhizopus oryzae avait une température optimale de croissance à 30±7°C et un pH optimal de 5. Les essais de production de biomasses, indiquent que le meilleur milieu de multiplication des germes s'est avéré être le milieu CTM de Law et al., avec pour substrat de la farine de son de manioc mélangée au milieu nutritif de Meyer.Dans l'optique de mettre à la disposition des populations ce ferment, des essais de conservation des souches par séchage ont indiqué que le fluide de protection indiqué pour avoir des taux de survies acceptables au terme du séchage était le glycérol, alors que le support le plus adapté a été l'amidon de manioc. On a ainsi obtenu plus de 75±5% de survivants après séchage sur lit convectif à une température de 35°C sous un débit d'air de 10 m3/h pour tous les deux germes. Ce ferment composé de Lactobacillus plantarum (106ufc/g) et Rhizopus oryzae (103spores/g), sur support amidon a induit contrairement aux microorganismes frais, une diminution effective du taux de glucosides totaux résiduels (5% en fin de rouissage) diminution corollaire à l'ajout du NaOH réalisé après la 24ème heure, afin de contourner l'effet néfaste du pH acide sur la dégradation de la cyanohydrine.

Swiss cheese ripening: dynamics of bacterial populations and evolution of the aqueous phase composition for three industrial cheeses. To understand and control cheese ripe- ning, it is essential to know the kinetics of the microbial and biochemical changes occurring during ripening. For three Swiss cheeses industrially manufactured, differing particularly in ripening times and temperatures, we determined throughout the ripening the dynamics of starter and non-starter flora and the changes in the composition of cheese aqueous phase extracted by pressing. Three flora succeeded one another during ripening: thermophilic lactic starters, non-starter lactic acid bacteria and propionibacteria. The viability of lactic starters fell during ripening from 109 to 108-105 cfu-g " more or less rapidly, depending on the cheeses. Propionibacteria reached lOSto 4108 cfu-g'" at the end of ripening. Non-starter lactic acid bacteria grew from the beginning of ripening and reached populations as high as 108 to 5 108 cfu-g:". They were composed of heterofermentative lactobacilli, Lactobacil- lus paracasei constituting the predominant species (56% to 88% of the isolates). The aqueous phase composition showed similar changes for the three cheeses. Nitrogen matter increased from 13-18 to 54-68 g-kg" during ripening, with a rate depending on the ripening room temperature. Free amino acids increased from 10-29% to 45-47% of the nitrogen matter of the aqueous phase, but their rela- tive proportion remained essentially constant, apart from amino acids catabolised by bacteria (Arg and Asp in particular). Most minerai exchanges between curd and aqueous phase occurred before the ripening during the curd acidification, resulting in high levels of Ca, Mg and P in aqueous phase (respectively about 6.5, 0.65 and 1.2 g-kg "), Mineral composition showed only minor changes during ripening. Citrate (1.7-2.4 g·kg-I in aqueous phase at the beginning ofripening) was consumed during co Id room ripening, presumably by non-starter flora. Lactate (34-36 g·kg-I) decreased only by 1 to 2 g·kg-1 in the three cheeses. © InralElsevier, Paris.

Summary — Consequences of the inclusion of sugar beet pulp in diets for early weaned and growing pigs. The effect of extrusion of wheat and of the inclusion of 6% of sugar beet pulp in a pelleted starter on the performance of the weaned piglet has been studied in two experiments. In the first experiment, 80 crossbred castrated male and female piglets weaned at 21 days of age raised individually y were used in a 2 x 2 factorial arrangement to compare their performance between weaning and 25 kg g live weight. Average feed intake was similar between treatments, but extrusion of wheat had no significant effect on growth performance and feed conversion ratio. The association of normal wheat with sugar beet pulp improved significantly growth rate (P < 0.02) and feed conversion ratio (P < 0.06), in particular during the period following immediatly weaning, ie, 193 vs 156 g/day and 193 vs 2.32, respectively. In the second experiment, 32 crossbred castrated piglets were used to evaluate faecal, then ileal digestibilities of dietary components. Extrusion did not improve digestibility. Ileal digestibility but not faecal digestibility of dry matter and energy was reduced (P < 0.001 ) by the inclusion of sugar beet pulp in the diet. Post-ileal digestibility of all dietary components was higher in animals fed fibrous diet. During the growing-finishing period between 25 and 100 kg live weight, the inclusion of a similar level of 6% of sugar beet pulp in a normal wheat based diet was tested. Piglets of the first experiment were randomly affected to one of the two diets taking into account their previous diet, sex and weight. The average daily gain for the whole period was slighly but not significantly reduced and feed conversion ratio was unchanged in animals receiving sugar beet pulp. However, feed conversion ratio expressed as digeatible energy per kg of body weight gain was reduced in animals receiving beet pulp in their diet. At slaughter, the percentage of lean meat was improved from 52.8 to 54.0% (P < 0.05) as a consequence of a linear decrease in the backfat thickness (P < 0.05) of carcasses of animals receiving sugar beet pulp. No difference in the weight of lean cuts was observed but the use of sugar beet pulp decreased significantly the weight of fat cuts (P < 0.01 It was suggested that for a similar nitrogen retention a reduction in the digestible energy intake reduces the deposition of fatty tissues but the total amount of lean meat in the carcass was not affected by the inclusion of sugar beet in the diet.

A batch of 12 000 carp larvae ( Cyprinus carpio L.) issued from a single couple of breeders was reared for 43 days exclusively using artificial food (for 21 days on a diet based mainly on liver and yeast, and on a commercial trout starter feed during the following period). After 24 days of rearing in a tank of 300 l, survival was 87%. After 19 additional days of rearing in a tank of 1500 l, survival was 71% and mean weight 1.16 g. The daily specific growth rate decreased from 23% to 8% during the experiment. Total food conversion ratio was 0.62 (6.08 kg of food was distributed for a final total weight of 9.88 kg of fish). The results presented here indicate that it is possible to rear carp larvae without zooplankton. Exact determination, in the course of rearing, of the total weight of fish and precise adjustment of the quantities of food delivered should allow further improvements in survival and growth.