1
Simulation de modèles de biofilms mixtes à partir de bactéries d’origine laitière
Carine Diarra (Université Laval), Coralie Goetz
(Université Laval), Mérilie Gagnon
(Université Laval), Denis Roy
(Université Laval), Julie Jean
(Université Laval)
Le lait cru peut abriter diverses bactéries indésirables. Elles peuvent persister dans la production, résister au traitements thermiques que le lait va subir notamment en formant des biofilms. La majorité des biofilms rencontrés sont mixtes mais très peu d’informations sont connues sur ces communautés. Ce projet vise à former des modèles de biofilms mixtes reproductibles, typiques à partir de bactéries isolées de fermes québécoises et d’étudier leur comportement.
Six souches bactériennes thermorésistantes ont été sélectionnées. Leur capacité à former des biofilms sera évaluée par méthode statique avec des microplaques de 96 puits. Ensuite, des interactions entre bactéries seront étudiées grâce à des tests sur géloses. Enfin, la formation de biofilms sera reproduite par méthode dynamique avec un bioréacteur de type CDC.
Selon les résultats, ces bactéries peuvent former des biofilms faibles à forts en microplaques et en bioréacteur. En condition mixte, les biofilms forts prennent le dessus. Il ne semble pas y avoir de réactions antagonistes entre bactéries sauf Pseudomonas spp. qui pourrait freiner la croissance de Bacillus spp. et Enterococcus spp.
Les connaissances sur les biofilms mixtes formés lors de cette étude permettront d’envisager des stratégies de contrôle impliquant des phénomènes de compétition au sein des biofilms.
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Impact du NaCl sur la survie de Listeria monocytogenes et Staphylococcus aureus dans un fromage de type cheddar fait avec du lait canadien de brebis ou de chèvre
Evelyne Guévremont (Agriculture et agroalimentaire Canada), S. Lafleur (Agriculture et Agroalimentaire Canada), M. Rodrigue-Morin (Agriculture et Agroalimentaire Canada), S. Bergeron Quirion (Agriculture et Agroalimentaire Canada), P. Ward (Agriculture et Agroalimentaire Canada), D. St-Gelais (Agriculture et Agroalimentaire Canada)
Il existe peu d’ouvrages scientifiques et techniques sur la transformation du lait de chèvres et de brebis canadien en fromages. Or, pour produire des fromages typiquement canadiens, il est important de connaître la composition des laits et d’adapter les paramètres de fabrication à leur composition. La croissance bactérienne, incluant celle des bactéries indésirables, sera également influencée par ces facteurs. Pour déterminer l’impact du sel (NaCl) comme paramètre d’affinage sur la salubrité des fromages produits avec des laits de chèvre et de brebis, des caillés modèles de type cheddar ont été inoculés avec Listeria
monocytogenes et Staphylococcus aureus. La survie bactérienne a été évaluée sur une période de 56 jours par énumération sur géloses sélectives Palcam et Baird-Parker. Une réduction de 3 log ufc/g a été observée pour S. aureus peu importe le type de lait ou la concentration en sel. Par contre, la survie de L. monocytogenes était moins affectée dans le fromage fait de lait de chèvre affiné avec 2.0% de NaCl. Ceci pourrait représenter un enjeu de salubrité en production. Comprendre ce qui affecte la croissance bactérienne pourrait aider à normaliser la production et la qualité des fromages canadiens à base de lait de
chèvre et de brebis.
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4
Impact de la présence de lait sur la formation de biofilm par Campylobacter jejuni
Evelyne Guévremont (Agriculture et agroalimentaire Canada), Michaël Rodrigue-Morin (Agriculture et Agroalimentaire Canada,), Mérilie Gagnon (Université Laval), Denis Roy (Université Laval)
Campylobacter jejuni est l’une des causes les plus fréquentes de gastro-entérites d’origine alimentaire parmi les pays industrialisés. Même si les produits de volaille sont identifiés comme source principale de contamination pour l’humain, d’autres facteurs de risque tels que l’ingestion d’aliments contaminés et la consommation de lait cru ont été rapportés. C. jejuni est sensible à différents stress environnementaux et les biofilms peuvent alors contribuer à sa survie dans différentes conditions en transformation alimentaire. Pour évaluer la capacité de C. jejuni à former des biofilms en industrie laitière, un modèle statique a été mis au point. Une microplaque, avec et sans revêtement préalable avec du lait cru provenant de différentes sources (8 fermes et 1 coopérative), a été inoculée avec une souche de C. jejuni ATCC 3356. La survie a été mesurée après 4 heures d’adhésion par énumération sur le milieu sélectif Karmali. Il a été observé que la survie bactérienne était en moyenne supérieure de 2,6 log ufc/ml lorsque les bactéries étaient en contact avec le lait. La présence de lait cru, ou de ses composantes, pourrait alors favoriser la persistance de C. jejuni en production et en transformation laitière et représenter un risque pour la salubrité.
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5
Récupération des phospholipides du lactosérum par couplage de procédés membranaires
Laurent Bazinet (Université Laval), Mélanie Faucher (Université Laval), Jacinthe Thibodeau (Université Laval), Ozan Nazim Ciftci (University of Nebraska-Lincoln), Sami Gaaloul (Lactalis Canada)
La présence de phospholipides (PLs), des lipides résiduels, dans le lactosérum doux est problématique car ils sont associés à des défauts organoleptiques et à des problèmes technologiques. Cependant, ces PLs sont intéressants en raison de leurs bénéfices potentiels pour la santé. Des méthodes ont été développées pour récupérer les PLs à partir du lactosérum doux et d'autres produits et coproduits laitiers et parmi elles, l'électrodialyse à membrane bipolaire (ÉDBM) semble particulièrement prometteuse. Par conséquent, les objectifs du présent projet étaient : 1) de traiter le lactosérum doux par ÉDBM, 2) de tester différents traitements (ÉD, dilution et diafiltration) après ÉDBM pour diminuer la force ionique et 3) d'évaluer les impacts de ces traitements sur la composition et les caractéristiques physico-chimiques des fractions produites. Il ressort des résultats que le procédé le plus prometteur était celui qui combinait ÉDMB et ÉD. En effet, cette combinaison a permis d’atteindre un taux de délipidation de 76,6±6,2 %, ce qui est 1,5 à 3,0 X plus élevé que les taux observés pour la dilution ou la diafiltration. De plus, pour cette condition, une fraction ayant une teneur de 24,4±0,5 g de PLs/100 g de poudre sèche a été produite et pour laquelle les principales classes de PLs présentes étaient la phosphatidylsérine et la phosphatidyléthanolamine. La combinaison ÉDMB et ÉD a aussi permis de générer un haut rendement phospholipidique (25,9±2,0 g/100 L de lactosérum doux).
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Optimisation du processus de formation de biofilms par Brevundimonas vesicularis sur des surfaces en acier inoxydable en bioréacteur CDC
Laurie Sanschagrin (Université Laval), Coralie Goetz (Université Laval), Nissa Niboucha (Université Laval), Julie Jean (Université Laval)
Par leur capacité à se former sur des surfaces en acier inoxydable, les biofilms microbiens peuvent être retrouvés sur les équipements présents dans les industries laitières, et ce, malgré les stratégies de nettoyage mises en place. Lors d’une étude précédente, plusieurs isolats de Brevundimonas vesicularis ont été isolés dans des usines de transformation laitière et identifiés comme forts producteurs de biofilms. Toutefois, la littérature scientifique sur son impact dans l’industrie laitière est peu développée. Ainsi, l’objectif de ce projet consistait à optimiser le processus de formation de biofilms par l’isolat B. vesicularis B40 sur des surfaces en acier inoxydable en bioréacteur CDC. À cette fin, plusieurs paramètres du système dynamique ont été modifiés et testés, tels que l’agitation, le débit, le temps et la concentration du milieu de culture utilisé. Ces tests ont permis de déterminer qu’une densité bactérienne plus élevée (7,25 log (UFC/cm 2 )) sous forme de biofilm est obtenue avec une agitation de 60 rpm combinée à un débit de 6,0 mL/min de milieu de culture TSB à une concentration de 300 mg/L pendant 48 heures. Des expériences réalisées ultérieurement avec du lait UHT ont révélé des résultats similaires. Ces résultats permettront de mieux caractériser les biofilms formés par B. vesicularis, contribuant ainsi au développement de stratégies de contrôle des biofilms dans l’industrie laitière.
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Effets d’une alimentation lactée à volonté sur le profil de consommation et la croissance pré-sevrage des génisses
Léonie Laflamm-Michaud (Université Laval), Sabrina Plante (Université Laval), Débora Santschi (Lactanet), Jamie Dallaire (Université Laval), Elsa Vasseur (Université McGill), Éric Paquet (Université Laval), Édith Charbonneau (Université Laval)
Les distributeurs automatisés d’aliments lactés qui gagnent en popularité dans les fermes du Québec sont une opportunité d’augmenter la précision des programmes alimentaires offerts aux génisses. Pour cette étude, nous avons recruté 329 génisses sur deux fermes commerciales équipées de distributeurs automatisés que nous avons soumis aléatoirement à une alimentation lactée fixe suivant la recommandation ou une alimentation lactée à volonté. Les données enregistrées en continu par les distributeurs automatisés nous ont permis d’étudier la consommation alimentaire des génisses et de conclure que le groupe nourri à volonté avait consommé près de 11 L de lactoremplaceur, alors que le groupe suivant la recommandation avait consommé une moyenne de 8 L. Nous avons aussi étudié l’impact de l’alimentation à volonté sur la croissance et le développement des génisses. À ce sujet, nous montrons qu’au sevrage, les génisses nourries à volonté avaient un poids de 91 kg vs 85 kg pour les génisses nourris selon la recommandation, une circonférence thoracique de 103 cm vs 101 cm et une largeur aux hanches de 23 cm vs 22 cm. De plus, les gains de poids et de largeur aux hanches perduraient jusqu’à une semaine après le sevrage.
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8
Capacité de formation d’hydrogels de fractions peptidiques issues de l’hydrolyse trypsique de la β-lactoglobuline
Mathilde Pimont-Farge (Université Laval), Shyam Suwal (Arla Foods amba, Denmark), Yves Pouliot (Université Laval), Alain Doyen (Université Laval)
Les hydrogels peptidiques présentent un intérêt potentiel pour l'industrie laitière comme systèmes de gélification innovants. Il a été démontré que le peptide f1-8 (Pf1-8) issu de la β-lactoglobuline peut former un hydrogel via sa capacité d’auto-assemblage. En parallèle, d’autres peptides laitiers, Pf15-20 et Pf41-60, pourraient également interagir avec le Pf1-8 et participer à la formation d’un système gélifié. Ainsi, ce projet vise à étudier et comprendre la capacité gélifiante de fractions peptidiques composées de ces trois peptides.
Les fractions peptidiques d’intérêt de ce projet ont été générées à partir d’hydrolysats trypsiques de β-lactoglobuline concentrés et purifiés par procédés membranaires et plusieurs lavages successifs. Leurs capacités gélifiantes ainsi que le potentiel d’interaction Pf1-8 / Pf15-20 et Pf1-8 / Pf41-60 ont été étudiées.
La formation d’hydrogel, influencée par la concentration en peptide, la température et le pH, serait dictée par diverses interactions faibles et initiée par le Pf1-8. De plus, les interactions Pf1-8 / Pf15-20 et Pf1-8 / Pf41-60 tendent à influencer la formation d’hydrogel indiquant ainsi la capacité des peptides f15-20 et f41-60 à agir comme déstabilisateurs/inhibiteurs de la gélification.
Ces travaux permettent ainsi une meilleure compréhension de la formation d’hydrogels peptidiques laitiers afin d’entrevoir une potentielle application en industrie alimentaire en tant qu’encapsulant ou agent texturant.
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9
Impact de la supplémentation en acides gras saturés à l’alimentation de la vache laitière sur l’aptitude du lait à la transformation fromagère
Maude Blouin (Université Laval), M. Landry
(Université Laval), C. Vaubaillon
(Institut Agro Rennes-Angers, France), É. Paquet
(Université Laval), P.Y. Chouinard
(Université Laval), R. Gervais
(Université Laval), G. Brisson
(Université Laval), J. Chamberland
(Université Laval)
Une supplémentation en acides gras saturés ainsi qu’une augmentation de la fréquence de traite peuvent contribuer à l'amélioration de la productivité de la vache laitière. Cependant, peu de données existent quant à l'impact de ces pratiques sur les propriétés technologiques du lait. Des laits provenant de vaches dont l’alimentation était supplémentée en acides gras saturés (0 ou 2% de la matière sèche ingérée) et dont la fréquence de traite variait (2 ou 3 fois par jour) ont été standardisés à des teneurs en caséines (3,27 ± 0,03%) et en matière grasse (4,20 ± 0,02%) constantes (ratio CN/MG 0,779 ± 0,009) pour la production de fromage cheddar à l’échelle pilote (cuves de 10 L). Malgré un impact des traitements à la ferme sur la composition du lait frais, aucune différence significative n’a été observée quant aux rendements ajustés à 38,5% d’humidité (12,5 ± 0,1%) ou aux coefficients de rétention de la matière grasse (93,5 ± 1,0 %) et des protéines (82,9 ± 0,7%) (P ≥ 0,10). Les fromages avaient une humidité rapportée à l’extrait sec dégraissé (52,2 ± 1,1%) et une teneur en matière grasse de l’extrait sec (48,5 ± 0,4%) similaires (P ≥ 0,08). Les résultats de cette étude suggèrent que la standardisation du lait limite les effets potentiels d’une supplémentation en acides gras saturés ou de la fréquence de traite sur la fromageabilité du lait. Les prochains travaux permettront de déterminer les effets de ces traitements sur les propriétés des fromages affinés.
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10
Comparaison de nouvelles approches de neutralisation du lactosérum électro-activé
Molka Allagui (Université Laval), Mohammed Aider
(Université Laval)
L’électro-activation (EA) est une approche novatrice qui permet l’isomérisation du lactose en lactulose in situ dans le lactosérum sans utiliser de produits chimiques. Il en résulte cependant une alcalinisation du milieu, ce qui limite son incorporation dans des produits frais et fermentés. Conséquemment, trois configurations électrolytiques ont été comparées pour neutraliser le lactosérum électroactivé (LA-EA) à même le réacteur d’EA : 1) neutralisation avec l’anolyte généré dans le compartiment anodique; 2) inversion des deux électrodes (cathode et anode) et 3) introduction de LA-EA dans le compartiment central du réacteur. Le pH de la solution a diminué dans les trois scénarios, soit en produisant des ions H+ (configurations 1 et 2), ou soit en éliminant les ions OH- de la solution (configuration 3). Les configurations (2 et 3) ont montré après un maintien de la solution EA à une température ± 22 °C durant 48 h des vitesses de neutralisation voisines, respectivement, 0,16 et 0,15 ml/s. La teneur en lactulose a diminué pour une neutralisation immédiate après EA, bien qu’elle soit stable en neutralisant après 48 h. Au final, les poudres issues des LA-EA neutralisés présentaient une plus grande solubilité, ce qui pourrait faciliter leur utilisation dans des formulations alimentaires.
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11
Prélèvement de biofilms laitiers formés sur des surfaces en acier inoxydable dans un système dynamique de bioréacteur CDC
Nissa Niboucha (Université Laval), Coralie Goetz (Université Laval), Laurie Sanschagrin (Université Laval), Juliette Fontenille (Université Laval), Ismaïl Fliss (Université Laval), Steve Labrie (Université Laval), Julie Jean (Université Laval)
Les biofilms présents dans les usines de transformation laitière peuvent détériorer les surfaces et compromettre l’innocuité et la qualité des produits laitiers. Pour parvenir à mieux les contrôler, il est important de pouvoir les prélever adéquatement afin de permettre une caractérisation plus représentative des populations microbiennes qui les constituent.
L’objectif de cette étude était de produire des biofilms à partir de bactéries biofilmogènes d’origine laitière dans des conditions dynamiques et de développer une technique de prélèvement efficace, adaptée à un échantillonnage en usine.
Ainsi, des biofilms de Pseudomonas azotoformans PFl1A ont été formés sur des lames en acier inoxydable dans le bioréacteur CDC et prélevés par écouvillonnage, raclage, brossage sonique, éponge synthétique, éponge synthétique sonique et ultrasonication (ASTM E2871-19).
Nos résultats ont démontré que PFl1A est capable de former des biofilms forts dans du milieu de culture (TSB) et dans du lait, avec des comptes bactériens de 8,42 et 7,74 log UFC/cm², respectivement. De plus, la méthode de prélèvement combinant la sonication et l’éponge synthétique permet un décrochage efficace des biofilms des surfaces et une récupération similaire à celle obtenue par l’ultrasonication. Par sa flexibilité et sa facilité d’utilisation, cette méthode permettrait un prélèvement adéquat des biofilms dans les usines de transformation laitière.
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Étude des propriétés fonctionnelles et de la composition des caséines et caséinates de sodium obtenus par électrodialyse avec membrane bipolaire couplée à l’ultrafiltration
Rosie Deschênes Gagnon (Université Laval), Laurent Bazinet (Université Laval), Sergey Mikhaylin (Université Laval)
La caséine est une protéine d’un grand intérêt en industrie alimentaire en raison de sa valeur nutritionnelle élevée et de ses nombreuses propriétés fonctionnelles. L’EDBM-UF est une technologie hybride récemment développée comme alternative à l'acidification chimique pour la production de caséines et de caséinates. Bien que cette technologie présente de nombreux avantages, les propriétés fonctionnelles des ingrédients produits n'ont jamais été étudiées. Dans cette étude, les propriétés fonctionnelles et la composition de la caséine et du caséinate obtenus par acidification chimique et par méthode EDBM-UF à partir de lait d'hiver et d'été ont été analysées et comparées. Les résultats obtenus ont démontré que la méthode EDBM- UF génère des caséines et caséinates d’une pureté et d’une fonctionnalité supérieure. En effet, la teneur en protéines de ces ingrédients est supérieure alors que la teneur en lactose est inférieure. De plus, la capacité moussante et la stabilité de la mousse des caséines et caséinates est supérieure alors que l’hygroscopicité des caséines est inférieure. Concernant l’impact des saisons, il a été démontré que la caséine produite à partir de lait d'hiver possède une meilleure rétention d'eau et une hygroscopicité moindre. Par conséquent, ces résultats permettent de conclure que le procédé EDBM-UF pourrait être une alternative plus éco- efficiente à l'acidification chimique.
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L'intelligence artificielle appliquée à la spectroscopie infrarouge à transformée de Fourier en production laitière
Tasnime Touil (Université Laval), F. Huot (Université Laval), S. Claveau (Agrinova), A. Bunel (Agrinova), D. Warner (Lactanet), D.E. Santschi (Santschi), R. Gervais (Université Laval), É. Paquet (Université Laval)
L’intelligence artificielle (IA) est de plus en plus présente dans nos vies. On la retrouve aussi en production laitière, entre autres, pour l’analyse fine de la composition du lait des vaches individuelles qui se fait par spectroscopie infrarouge à transformée de Fourier (FTIR). Nos travaux de recherche visent à développer des outils d’intelligence artificielle utilisant les données FTIR pour prédire une multitude de caractéristiques importantes sur la santé des animaux et la production. Notre premier objectif vise à déterminer quels sont les paramètres importants à considérer lors du développement des outils d’IA notamment en lien avec le nombre d’échantillons utilisés, le nombre de fermes, les différentes procédures de prétraitement des données et finalement les algorithmes d’IA utilisés. Pour ce faire, nous testons le développement de différentes approches sur un large jeu de données (n=28832 échantillons sur 146 fermes) et pour prédire différentes caractéristiques comme le gras, la protéine, le lactose, la quantité de cellules somatiques, l’urée et le bêta-hydroxybutyrate (BHB). Finalement, nous appliquons ces résultats pour le développement d’un modèle d’IA nous permettant de prédire le pH ruminal et l’acidose ruminale subclinique, une pathologie difficile à détecter, et ce directement à partir des données FTIR.
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Sensibilité de la microflore fromagère du terroir québécois face aux assainisseurs de l’industrie laitière
Typhaine Morvant (Université Laval), Marie-Hélène Lessard
(Université Laval), Julien Chamberland
(Université Laval), Steve Labrie
(Université Laval)
Les procédés de transformation fromagère sont finement contrôlés, et les ferments utilisés sont soigneusement sélectionnés par les artisans fromagers. Certaines espèces microbiennes sont néanmoins présentes dans les fromages, bien qu’elles ne soient pas introduites volontairement lors du procédé de transformation. Cette microflore dite secondaire confère aux fromages leur typicité, et provient notamment de la flore indigène du lait et des environnements fromagers. Les pratiques d’assainissement visant à maintenir la salubrité dans les usines alimentaires peuvent néanmoins induire une perte de la flore environnementale utile. L’impact des traitements d’assainissements sur les communautés microbiennes utiles à l’affinage des fromages a été analysé par des essais quantitatifs de suspensions décrits dans la norme NF EN 1276. La sensibilité de cinq (5) espèces préalablement isolées du terroir québécois face à deux assainisseurs couramment utilisés dans l’industrie fromagère, l’acide peracétique et le chlore, a été évaluée. Ces premiers essais quantitatifs montrent que la sensibilité des espèces varie selon les différents traitements d’assainissements et que l’acide peracétique est l’assainisseur ayant le plus grand effet bactéricide. Ces résultats pourront servir d’outil pour les artisans fromagers afin qu’ils puissent appréhender la sensibilité de leur microflore typique et d’ajuster au besoin leurs stratégies d’assainissement.
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