Development of innovative microbiological stabilization processes for the wine industry

Actuellement, la filière vise à réduire significativement l'utilisation des intrants chimiques et notamment celle du SO2 utilisé notamment pour ses propriétés antioxydantes et antiseptiques. Cependant, la diminution de l'utilisation du SO2 dans un contexte de réchauffement climatique et d'émergence de souches de micro-organismes d'altération tolérantes à cette molécule conduit à un environnement viticole de plus en plus propice aux dérives microbiologiques. Les procédés et intrants utilisés à ce jour présentent tous des inconvénients tels que la modification des qualités organoleptiques des vins, des problèmes environnementaux ou de santé publique, des coûts d'investissement et de fonctionnement élevés, ou encore une forte consommation d'énergie… Le développement de procédés éco-innovants est indispensable pour améliorer la qualité de nos aliments mais aussi pour répondre aux attentes des consommateurs. Dans ce contexte, l'objectif principal de cette thèse était d'évaluer la possibilité d'intégrer les procédés UV-C et de lumière pulsée (LP) dans l'itinéraire de vinification. Tout d'abord, concernant l'étude de la sensibilité des microorganismes, une méthode innovante de criblage sur milieu solide permettant de générer et de traiter un jeu de données significatif a été développée. Cette approche nous a permis d'évaluer les niveaux de sensibilité d'un grand nombre de souches de levures aux UV-C et à la LP. Des niveaux importants de variabilité concernant la sensibilité à ces procédés ont été mis en évidence entre les différentes espèces de levures étudiées et au sein même de ces espèces. Concernant le LP, cette approche sur milieu solide a permis de démontrer l'importance de certains paramètres opératoires sur l'efficacité de ce procédé. En effet, il a été observé que la fluence totale n'est corrélée à un ralentissement ou une inhibition de la croissance que lorsque l'intensité de chaque flash est supérieure ou égale à une valeur seuil. Ce résultat démontre l'importance de la manière dont le rayonnement est appliqué lors d'un traitement LP et confirme l'existence d'un effet pic. Enfin, au cours de ce projet, la caractérisation de l'impact de la LP sur le vin n'a pu être réalisée, des travaux doivent être menés dans ce sens pour pouvoir conclure sur la pertinence de l'intégration de ce procédé innovant lors de la vinification. Des résultats ont été obtenus concernant l'impact du procédé UV-C sur 10 vins aux profils différents. Ce travail nous a permis de démontrer une absence d'impact sur la perception sensorielle de 8 des 10 vins traités malgré l'observation de différences relativement faible (mais parfois significatives) dans la composition phénolique et volatile de ces vins. Cependant, il est important de noter qu'en général, l'impact du procédé était faible sur l'ensemble des composés mesurés (anthocyanes et tanins moléculaires, esters et alcools supérieurs). Enfin, des résultats supplémentaires ont été obtenus lors de la dernière étude réalisée dans le cadre de ce projet. Un essai de stabilisation microbiologique à l'échelle semi-industrielle a été réalisé sur un volume de 3,5 hL de vin rouge naturellement contaminé par B. bruxellensis. Dans cet essai, une dose de 3200 J.l-1 a stabilisé le vin (populations < 10 CFU.mL-1) pendant un mois. Des analyses physico-chimiques et sensorielles du vin n'ont pas révélé d'impact des traitements. Compte tenu du faible impact mesuré sur la majorité des vins étudiés au cours du projet et de l'efficacité germicide observée, ce procédé semble plus que pertinent pour permettre une réduction significative des quantités de SO2 ajoutées aux vins. Les travaux concernant l'évaluation de son impact sur les vins doivent être multipliés et son utilisation doit être évaluée dans le cas d'itinéraires complets de vinification en complément de l'action du SO2 à faible dose.Currently, the industry is aiming to significantly reduce the use of chemical inputs and particularly that of SO2 (organic and biodynamic agriculture but also conventional) used in particular for its antioxidant and antiseptic properties. However, the decrease in the use of SO2 in the context of global warming and the emergence of strains of alteration microorganisms tolerant to this molecule leads to a winemaking environment increasingly conducive to microbiological drifts. The processes and inputs used to date all have disadvantages such as the modification of the organoleptic qualities of wines, environmental or public health issues, high investment, and operating costs, or high energy consumption... The development of eco-innovative processes is essential to improve the quality of our food but also to meet consumers' expectations. In this context, the main objective of this thesis was to evaluate the possibility of integrating UV-C and pulsed light processes in the wine-making itinerary. First of all, concerning the study of the sensitivity of microorganisms, an innovative method of screening on a solid medium allowing to generate and to treat a significant data set was developed. This approach allowed us to evaluate the sensitivity levels of a large number of yeast strains (more than 140) to UV-C and LP. Significant levels of variability concerning sensitivity to these processes have been revealed between the different yeast species studied and within these species themselves. Concerning the LP, this approach on solid medium allowed to demonstrate the importance of some operating parameters on the efficiency of this process. Indeed, it has been observed that the total fluence is only correlated to a slowing down or an inhibition of growth when the intensity of each flash is higher or equal to a threshold value. This result demonstrates the importance of the way the radiation is applied during an LP treatment and confirms the existence of a peak effect for this process. Finally, during this project, the characterization of the impact of the LP on the wine could not be carried out, work must be carried out in this direction to be able to conclude on the relevance of the integration of this innovative process during the winemaking. Results were obtained concerning the impact of the UV-C process on 10 wines with different profiles. This work allowed us to demonstrate an absence of impact on the sensory perception of 8 of the 10 treated wines despite the observation of small (but sometimes significant) differences in the phenolic and volatile composition of these wines. However, it is important to note that in general, the impact of the process was low on all the compounds measured (anthocyanins and molecular tannins, esters, and higher alcohols). Finally, additional results were obtained during the last study carried out during this project. A semi-industrial scale microbiological stabilization trial was carried out on a 3.5 hL volume of red wine naturally contaminated with B. bruxellensis. In this trial, a dose of 3200 J.l-1 stabilized the wine (populations < 10 CFU.mL-1) for one month against B. bruxellensis and bacteria of unidentified genera and species. The physicochemical and sensory analyses of the different treatment methods and the control wine did not reveal any impact of the treatments. Given the low impact measured on the majority of the wines studied during the project and the germicidal efficiency observed, this process seems more than relevant to allow a significant reduction of the quantities of SO2 added to the wines. The work concerning the evaluation of its impact on wines must be multiplied and its use must be evaluated in the case of complete winemaking itineraries as a complement to the action of SO2 at a low dose