Etude de l'apparition des défauts organoleptiques de type "phenols volatils" dans les cidres de consommation ([thèse soutenue sur un ensemble de travaux])

L apparition de défauts organoleptiques animaux , due à la présence de phénols volatils, représente une des principales préoccupations des producteurs de cidres. Dans ce contexte, nous avons développé et validé une nouvelle méthode HPLC de dosage des phénols volatils incluant le 4-éthylcatéchol qui a ainsi pu être mis en évidence pour la première fois dans les cidres. La biosynthèse des phénols volatils par des préparations enzymatiques et par les principaux microorganismes rencontrés en cidrerie a été également étudiée. Les bactéries Lactobacillus collinoides et certaines préparations enzymatiques présentent des activités cinnamoyl esterase qui sont responsables de la première étape de cette biosynthèse. Parmi les 19 espèces de microorganismes étudiés, seules Brettanomyces/Dekkera anomala et L. collinoides sont capables de produire des éthylphénols par les actions successives d activités PAD et VPR. Ces travaux ont ainsi mis en évidence l implication des préparations enzymatiques, des levures du genre Brettanomyces/Dekkera et des bactéries L. collinoides dans l apparition des défauts organoleptiques de type phénols volatils dans les cidres. Enfin, une approche technologique de la problématique a mis en évidence que l apparition des éthylphénols pouvait avoir lieu aussi bien avant qu après embouteillage des cidres. Un inventaire des phénols volatils a été réalisé dans des cidres représentatifs de la production française. Des analyses sensorielles ont permis de déterminer les seuils de perception des 4-éthylphénol (1,5 à 2,0 mg/l) et 4-éthylcatéchol (20 à 25 mg/l) dans les cidres.Phenolic off-flavour defect is the main problem encountered by cider producers due to the presence of volatile phenols. A new HPLC method was developed and validated to quantify volatile phenols, including 4-ethylcatechol which was investigated for the first time in French ciders in this study. Secondly, the main cider microorganisms (both yeast and bacterial species) and enzymatic preparations used during cider-making were studied in regards to their involvement in volatile phenols biosynthesis. Lactobacillus collinoides and some enzymatic preparations exhibited cinnamoyl esterase activities which are responsible for the first step in volatile phenol biosynthesis. Among 19 tested species, only Brettanomyces/Dekkera anomala and L. collinoides strains were able to produce ethylphenols via PAD and VPR activities. Overall, the origin of the phenolic off-flavour defects in cider was shown to be due to enzymatic preparations, Brettanomyces/Dekkera yeasts as well as L. collinoides bacterial strains. Furthermore, an applied approach to this problem showed that the production of ethylphenols could take place before as well as after cider bottling. The occurrence of volatile phenols was studied in different ciders representative of all French cider designations and geographical origins. Finally, 4-ethylphenol and 4-ethylcatechol detection thresholds in ciders (around 1.5-2.0 mg/l and 20-25 mg/l, respectively) were determined by sensory analysis.CAEN-BU Sciences et STAPS (141182103) / SudocSudocFranceF

Traitement des rejets d'industries de transformation du lait par bioréacteur à membrane associant un lit fixé anaérobie et une unité d'ultrafiltration

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Caractérisation chimique et sensorielle de Calvados "sortie alambic" (Identification des composés volatils et des marqueurs olfactifs par chromatographie en phase gazeuse couplée à la spectrométrie de masse et olfactométrie)

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Modulation des voies périphériques d utilisation du glucose chez Pseudomonas putida mt-2 (étude cinétique, biochimique et énergétique de la croissance en bioréacteur aéré)

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Incidence de la dégradation des anodes sacrificielles en zinc chez deux mollusques, l huître creuse Crassostrea gigas et l ormeau Haliotis tuberculata (approches in vivo et in vitro)

Afin de réduire la corrosion de l acier, des anodes sacrificielles sont fréquemment utilisées en milieu marin. Leur dégradation libère du zinc, ce qui peut représenter un risque pour l environnement marin. Ainsi, ce travail de thèse vise à étudier la bioaccumulation et l impact de ce métal chez l huître creuse Crassostrea gigas. Les analyses in situ ont montré que les huîtres bas-normandes présentaient une concentration de Zn plus faible que celles d autres régions de France. En laboratoire, un dispositif expérimental, reproduisant la libération de Zn dans le milieu, à partir d une anode sacrificielle, a été réalisé. Deux expositions y sont effectuées : une dite chronique (0,5 mg Zn/L, 10 semaines) et une dite aiguë (10 mg Zn/L, 1 semaine). Le suivi de la bioaccumulation montre une forte capacité d accumulation du Zn par les huîtres, notamment dans la glande digestive. Aucune mortalité n est observée lors de l exposition chronique, alors que des mortalités importantes sont enregistrées lors de l exposition aiguë (81,8 % après une semaine). Les marqueurs moléculaires de stress (MT, SOD, MXR) et les paramètres immunitaires mesurés par cytométrie en flux (phagocytose, production de ROS, activité estérases non spécifiques, présence de lysosomes) ont été modifiés en fonction de la concentration en Zn. Enfin, des études in vitro ont montré une sensibilité au zinc des hémocytes d ormeau Haliotis tuberculata en culture primaire. En effet, une mortalité hémocytaire importante, ainsi que des modifications morphologiques de ces cellules ont été observées. D autre part, des variations de paramètres immunitaires et enzymatiques (PO, AcP, ALP) ont été mesurées.Application of Zinc sacrificial anodes to mitigate marine corrosion is currently used in marine environment. But, the anode degradation by oxidation process conducts to release to significative soluble zinc concentrations in seawater which can conduct to exceed ecotoxicological limits. The aim of this work was to study zinc bioconcentration in oyster Crassostrea gigas by two in-vivo tests performed at different time scales and zinc concentrations due to an electrochemical device providing controlled release of zinc from sacrificial anode degradation as met in in-situ condition. A first test was achieved during 10 weeks and the zinc concentration released from the anode was imposed at 0.53 +- 0.04 mg L-1 to simulate a chronic exposure. A second test was conditioned by one week period of 10.2 +- 1.2 mg Zinc L-1 and reproduce an acute exposure. Results show zinc bioconcentration in organs of oysters, especially in digestive gland (target organ). No mortality was observed in chronic assay but 81.8% of oysters died at the end of the acute assay. Moreover, stress molecular markers (MT, SOD, MXR) and immune parameters analysed by flow cytometry (phagocytosis activity, ROS production, nonspecific esterase activity, lysosome content) were modulated by zinc concentration. Moreover, a model based on primary cultured hemocytes from the gastropod mollusc Haliotis tuberculata was established to investigate the effects of zinc in vitro. Immunotoxicity was reflected by a significant decrease in the number of viable hemocytes and dramatic morphological changes of the cells. On the other hand, some modulation of immune and enzymatic (PO, AcP, ALP) parameters were recorded.CAEN-BU Sciences et STAPS (141182103) / SudocSudocFranceF

Dégradation de colorants azoïques de synthèse par Pseudomonas putida mt-2 (identification des métabolites dérivés et étude des éventuelles toxicités induites)

Les acides Orange 52, Violet 7 et Jaune 17 font partie des colorants azoïques les plus utilisés dans les industries textiles. Ces colorants ont pu être dégradés par Pseudomonas putida mt-2. La génotoxicité, évaluée à l aide de SOS Chromotest, et l effet pro oxydant augmentent pour des solutions de colorant traitées par la bactérie en conditions statiques alors qu elle disparaît totalement en conditions agitées. Ce résultat a été relié à l expression d une azoréductase cytoplasmique par la bactérie. Les métabolites génotoxiques (amines aromatiques) ont été identifiés. Des mesures d activité enzymatique ont montré que l enzyme a plus d affinité pour l AO52 que pour les deux autres colorants. Les produits issus de l azoréduction sont dégradés en présence de O2 par des oxygénases. Il a été constaté que l action de l azoréductase et des oxygénases dépendait fortement de la structure chimique de la molécule cible. La mutagénicité des colorants et de leurs métabolites a été vérifiée à l aide du test d Ames (avec Salmonella typhimurium TA102 et TA104) et par l effet direct sur l ADN plasmidique pKS. Les résultats corroborent (i) ceux du SOS Chromotest, (ii) confirment l implication des radicaux libres dans le processus de mutagénicité et de génotoxicité et (iii) montrent une corrélation structure chimique - toxicité. P. putida mt-2 est donc capable de dégrader complètement les colorants azoïques en deux étapes (azoréduction suivie d une métabolisation à oxygène dépendant des intermédiaires formés), ce qui a permis de réaliser une détoxification complète des trois colorants préparés à des concentrations (100 et 200 mg/l) proches de celles généralement trouvées dans les effluents.Acids Orange 52, Violet 7 and Yellow 17 are very important azo dyes, mainly used in textile industries. These dyes have been degraded by Pseudomonas putida mt-2. Genotoxicity, evaluated by SOS chromotest, and pro-oxidant effect of dyes and theirs metabolites increased after static incubation with P. putida mt-2, whereas they totally disappear in agitated conditions. This result could be due to the expression of a cytoplasminc azoreductase by the bacterium as the genotoxic metabolites (aromatic amines) have been identified. This enzyme has shown more affinity for AO52 compared to the two other dyes. Products deriving from azoreduction undergo immediately, in the presence of oxygen, the action of oxygenases. It has been noticed that the effect of azoreductase and oxygenases is strongly dependent on the chemical structure of target molecule. On the other hand, mutagenicity of dyes and their metabolites have been assessed with Ames assay, using Salmonella typhimurium TA102 and TA104, and with plasmid DNA strand-scission assay system. Results are in accordance with those obtained with SOS chromotest; confirm the implication of free radicals in global process of mutagenicity and genotoxicity and show a correlation chemical structure toxicity. These results indicate that P. putida mt-2 is able to degrade the studied azo dyes in two steps: an azo-reduction, sensible to oxygen, followed by an oxygen-dependent metabolization. This allow for a detoxification of solutions of the dyes prepared at 100 and 200 mg/l, levels usually found in industrial effluentsCAEN-BU Sciences et STAPS (141182103) / SudocSudocFranceF

An Inventory of Sediment Pollutions in a French Harbor: Comparison to a Nonpolluted Local Area Identified in Bay of Seine

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Physiological states and energetic adaptation during growth of Pseudomonas putida mt-2 on glucose

International audienceKinetic study of growth of Pseudomonas putida mt-2 was investigated in batch culture under aerobic conditions, on glucose as initial carbon and energy source. Cell growth was continuous and three phases were found regarding accumulation of intermediates: (1) glucose was largely converted to gluconate and 2-ketogluconate, (2) then gluconate was converted to 2-ketogluconate and (3) the latter was consumed after gluconate depletion. Examination of growth kinetics and yields showed that glucose flux was mainly oriented to oxidation reduction in the periplasm and less towards biosynthesis. Values of respiratory quotient and of CO2/biomass and O2/biomass yields were characteristic of each phase. Main enzymatic activities involved in the use of these substrates were always detected meaning that concomitant assimilation is possible. However the levels of these activities varied during growth. Membrane conversions seem to have a significant energetic contribution explaining the higher specific growth rate obtained in glucose phase compared to gluconate and 2-ketogluconate ones. This is also noticeable through the evolution of the yields Y(O2)/X and Y(CO2)/X. Although the three convergent pathways are operational and can be genetically controlled, the progression of the culture in successive phases highlights an overall level of regulation in response to the energetic needs

Differences in the Volatile Compositions of French Labeled Brandies (Armagnac, Calvados, Cognac, and Mirabelle) Using GC-MS and PLS-DA

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Rapid quantification and comparison of major volatile compounds of ciders from France (Normandy and Brittany) using microextraction by packed sorbent (MEPS)

International audienceMicroextraction by packed sorbent (MEPS) was used for the determination of the volatile composition of 29 French cider samples from two regions: Normandy and Brittany. Extractions using a C18 sorbent were followed by GC-MS analyses for the identification of major volatile organic compounds (VOCs), and GC-FID analyses for the quantification of 19 selected major compounds. The method was found to be rapid and linear up to 300 mg L−1 for all compounds with an average relative standard deviation of 8.5% for tests of repeatability at low concentrations. The limit of detection (LOD) is below 0.1 mg L−1 except for three VOCs which exhibited much higher concentrations in samples. No significant difference in concentrations of higher alcohols were observed in the cider samples from two regions, however their concentrations were higher in hard ciders than sweet ciders. Acetates were found to be present more often in sweet ciders from Normandy than those from Brittany reflecting important differences in the yeasts acting during the fermentation