Prioritization of factors affecting eye growth in semi-hard cheeses using a multi-scale approach | Hiérarchisation des facteurs contribuant à la croissance des bulles dans des fromages à pâte pressée non cuite par une approche multi-échelles

English. The main objective of the PhD was to determine and prioritize the factors affecting the eye growth in semi-hard cheeses. To do so, a combination of protocols dedicated to the analysis of specific elements of cheese was developed: cheese composition, microstructure, and rheological properties, opening indicators and bacteria metabolism. Several methods were innovating, especially the 3D imaging techniques combined with an image processing allowing the determination of eye’s number and volume but also their location in cheese and their individual specific growth during ripening. Therefore, a strong opening gradient could be identified between under-rind and core zones, with smaller and fewer eyes under-rind, which were growing slower than in the center. Several leads were investigated to explain these differences. The microstructure of the cheese matrix in these two zones did not present any significant difference, so the only parameters left that could cause the opening gradient were the salt content and the rheological properties. Indeed, the salt content and the firmness were higher under-rind than in the center of cheese. The combination of MRI and gas pressure measurement demonstrated that the salt content influences the eye growth gradient through the CO2 production by slowing down the growth and metabolism of bacteria, and maybe also through its solubility in the cheese matrix. The higher firmness under-rind could increase the opening gradient. Therefore, the key factor to control the opening gradient in packaged semi-hard cheeses would be the salt content, even if the process steps occurring before ripening could also be interesting to study, as they set the initial state of cheeses entering ripening.

French. L'objectif de la thèse était de déterminer les paramètres impactant la croissance des bulles dans des fromages à pâte pressée non cuite et de les hiérarchiser. Ce travail s'est appuyé sur la confrontation de données complémentaires telles que la composition, les propriétés rhéologiques, le métabolisme bactérien, la microstructure et l'ouverture des fromages. La plupart des méthodologies mises en place étaient originales, notamment l'imagerie 3D couplée à un traitement d'images permettant d'obtenir le nombre et le volume des yeux mais aussi leur localisation dans les fromages et leur cinétique individuelle de croissance. Or un fort gradient de taille et de cinétique de croissance a été mis en exergue entre le centre et la périphérie des fromages, avec des bulles moins nombreuses, plus petites et croissant moins vite en périphérie qu'à cœur. Plusieurs pistes ont été explorées pour expliquer ces disparités. La microstructure des deux zones n'ayant pas présenté de différence significative, les seuls paramètres en mesure de provoquer le gradient d'ouverture étaient la teneur en sel et les propriétés rhéologiques. En effet, la périphérie des fromages est plus salée et plus dure que le centre. La combinaison d'IRM et de respirométrie a permis de démontrer que le sel influence le gradient d'ouverture des fromages via la production de CO2 en ralentissant la croissance et le métabolisme des bactéries et potentiellement via sa solubilité. La dureté plus élevée de la périphérie des fromages pourrait accentuer les écarts. Le facteur clef de contrôle du gradient d'ouverture dans les fromages type PPNC emballés serait donc le sel, bien que les étapes de procédé précédant l'affinage semblent également être un paramètre intéressant à étudier car elles déterminent l'état initial des fromages en entrée d'affinage.