Choose an application

• Reference Manager
• EndNote
• RefWorks (Direct export to RefWorks)

Plant physiology. Plant biophysics --- Physiologie végétale --- Plant physiology --- Plante --- plants --- Cellule --- cells --- Relation plante eau --- Plant water relations --- Teneur en eau --- moisture content --- Échange gazeux --- Gas exchange --- Lumière --- Light --- Photosynthèse --- Photosynthesis --- Chloroplaste --- chloroplasts --- Transport des substances nutritives --- Nutrient transport --- Métabolisme énergétique --- Energy metabolism --- Relation plante atmosphere

Choose an application

• Reference Manager
• EndNote
• RefWorks (Direct export to RefWorks)

Plante --- plants --- Besoin en eau --- Water requirements --- Relation plante eau --- Plant water relations --- Qualité de l'eau --- Water quality --- Teneur en eau du sol --- Soil water content --- Mouvement de l'eau dans le sol --- Soil water movement --- Système d'information géographique --- Geographical information systems --- Azote --- Nitrogen --- Cycle de l'azote --- nitrogen cycle --- Lessivage du sol --- Leaching --- Mesure --- Measurement

Choose an application

• Reference Manager
• EndNote
• RefWorks (Direct export to RefWorks)

Mechanistic models of terrestrial ecosystems are our best tools to understand and anticipate the impact of climate change on carbon, water and nutrient cycles. However, many fail to reproduce the decrease in CO2 assimilation when a prolonged period of edaphic stress occurs. As a consequence of global warming, droughts are expected to increase both in severity and frequency. Therefore, it is essential to understand the processes underlying this phenomenon as well as our current models limitations. The present study attempts to implement two possible areas of improvements. The first one consists in adding a mesophyll conductance (gm) in the conductance scheme and the second one consists in taking into account the normalized soil water content (REW) as a limiting factor of some biochemical parameters. For this purpose, gas exchange and fluorescence measurements were performed on potato plants (Solanum Tuberosum L. Agria) subjected to different soil water content regimes. It was shown that below a specific REW threshold equal to 0.6, Vcmax,app, Vcmax,real (respectively the maximum
carboxylation rate of Rubisco when gm is and is not taking into account) and gm decreased rapidly. We uncovered highly significant sigmoidal dependency of these parameters with REW. These considerations allowed the implementation of several simulation scenarios. Implementation of gm and REW limitations successfully improved the results at leaf scale. Nevertheless, when upscaled to the ecosystem, its performances were poorer than the original model, even for severe drought periods. Even if these working hypotheses seem to be refuted at the ecosystem scale, the analysis showed that other uncertainties could be at the origin of these poorer performances. Special care should be paid to stomatal conductance parametrisation, solar radiation absorption models at canopy and leaf scales for future developments. Furthermore, an expression of Jmax,25◦C independent of Vcmax,25◦C should be considered. Les modèles mécanistes des écosystèmes terrestres sont nos meilleurs outils pour comprendre et anticiper l’impact du changement climatique sur les cycles du carbone, de l’eau et des nutriments. Cependant, beaucoup d’entre eux ne parviennent pas à reproduire la diminution de l’assimilation de CO2 lorsqu’une période prolongée de stress édaphique se produit. Le réchauffement climatique devrait entraîner une augmentation de la gravité et de la fréquence des sécheresses. Il est donc essentiel de comprendre les processus qui sous-tendent ce phénomène ainsi que les limites de nos modèles actuels. La présente étude tente de mettre en œuvre deux domaines d’amélioration possibles. La première consiste à ajouter une conductance mésophyllienne (gm) dans le schéma de conductance et la seconde consiste à prendre en compte la teneur en eau normalisée du sol (REW) comme facteur limitant de certains paramètres biochimiques. Pour ce faire, des mesures d’échange gazeux et de fluorescence ont été réalisées sur des plants de pomme de terre (Solanum Tuberosum L. Agria) soumis à différents niveaux de teneur en eau du sol. Il a été montré qu’en dessous d’un seuil spécifique de REW égal à 0.6, Vcmax,app, Vcmax,rel (respectivement le taux de carboxylation maximal de la Rubisco lorsque gm est et n’est pas pris en compte) et gm diminuaient rapidement. Nous avons mis en évidence une dépendance sigmoïdale hautement significative de ces paramètres avec REW. Ces considérations ont permis la mise en œuvre de plusieurs scénarios de simulation. L’implémentation de gm et de la limitation de Vcmax,rel vis à vis de la REW a permis d’améliorer les résultats à l’échelle de la feuille. Néanmoins, lorsqu’il a été transposé à l’échelle de l’écosystème, ses performances ont été moins bonnes que celles du modèle original, même pour les périodes de sécheresse sévère. Même si ces hypothèses de travail semblent être réfutées à l’échelle de l’écosystème, l’analyse a montré que d’autres incertitudes pouvaient être à l’origine de ces moins bonnes performances. Une attention particulière devrait être portée à la paramétrisation de la conductance stomatique, aux modèles d’absorption du rayonnement solaire à l’échelle de la canopée et des feuilles pour les développements futurs. De plus, une expression de Jmax,25◦C indépendante de Vcmax,25◦C devrait être envisagée.

modèle méchaniste --- assimilation de CO2 --- pomme de terre --- photosynthèse --- stress édaphique --- modèle de Farquhar --- teneur en eau du sol disponible --- mesures d'échange de gaz --- mesure de fluorescence --- cycle du carbone --- Photosynthèse --- mechanistic modelling --- CO2 assimilation --- Potato --- Photosunthesis --- Edaphic stress --- Farquhar model --- Soil relative extractable water --- Mesophyll conductance --- Gas exchange measurement --- Fluorescence measurement --- Carbon cycle --- Photosynthesis --- Sciences du vivant > Sciences de l'environnement & écologie

Choose an application

• Reference Manager
• EndNote
• RefWorks (Direct export to RefWorks)

Acrylamide is een, voor de mens, potentieel kankerverwekkende stof die in aanzienlijke hoeveelheden gevormd wordt in veel geconsumeerde hittebehandelde voedingsmiddelen, zoals aardappel- en graangebaseerde producten. De acrylamideconcentratie is het resultaat van gelijktijdig optredende vorming- en eliminatiereacties. De vorming van acrylamide is toegeschreven aan de Maillardreactie, die verantwoordelijk is voor (on)gewenste kleur- en aromastoffen in verhitte voedingsmiddelen. Deze reactie wordt in sterke mate beïnvloed door verschillende proces- en productparameters, zoals temperatuur en tijd, pH, aw…, en daarom wordt verondersteld dat deze parameters ook de acrylamidevorming zullen beïnvloeden en bijgevolg cruciaal kunnen zijn voor de controle ervan. Inzicht in de kinetica van acrylamide-gerelateerde reacties is dan ook van fundamenteel belang voor de controle van acrylamidegeneratie. Het doel van dit doctoraatsonderzoek was om het effect van verschillende proces- en productparameters op de kinetica van acrylamide(-gerelateerde reacties) te bestuderen. Deze studie werd uitgevoerd in asparagine-suiker modelsystemen met drie niveaus van complexiteit, beginnend bij systemen met hoog vochtgehalte, overgaand naar systemen met laag vochtgehalte en eindigend met validatie in aardappelgebaseerde systemen. In systemen met hoog vochtgehalte werd ‘single-response modelling’ op basis van een empirisch kinetisch model toegepast om deze kinetica te beschrijven. Bij overgang naar systemen met laag vochtgehalte, werd de noodzaak van ‘multiresponse modelling’ aangetoond door het toenemende belang van andere reacties naast acrylamidevorming en -eliminatie. De pH van een systeem is bepalend voor de vorming van acrylamide. De snelheidconstante voor zowel acrylamidevorming als -eliminatie neemt significant af met een afnemende initiële pH van 8 tot 4. De vormingssnelheidsconstante blijkt weliswaar meer pH- en temperatuurgevoelig te zijn dan deze van de eliminatiereactie. Via validatie in aardappelgebaseerde systemen kon de consistentie van het kinetische model gestaafd worden. Daarnaast werd ook aangetoond dat de aardappelmatrix de eliminatie van acrylamide in sterke mate bevordert. De initiële precursorconcentratie en –verhouding hadden geen significant effect op de kinetische parameters van acrylamidevorming. De snelheidconstante voor de eliminatie daarentegen nam toe met een toenemende precursorconcentratie. Daarnaast werd ook aangetoond dat karamelisatiereacties verwaarloosbaar zijn in equimolaire systemen en systemen met een overmaat aan asparagine, wat niet het geval is voor deze met een overmaat aan suiker. De wateractiviteit, die een reducerend effect heeft op de snelheid van de Maillardreactie bij lage waarden (< 0.6-0.8) en bij hoge waarden (> 0.6-0.8), heeft geen significant effect op de kinetische parameters van zowel acrylamidevorming als -eliminatie. Dit werd bevestigd in aardappelgebaseerde modelsystemen, waarin bovendien aangetoond werd dat de aardappelmatrix deze parameters ook niet beïnvloedt, in tegenstelling tot in systemen met hoog vochtgehalte. De verwaarloosbare invloed van het vochtgehalte impliceert dat de concentratie in verhitte voedingsmiddelen, die gekarakteriseerd worden door een vochtgradiënt, vooral bepaald wordt door de reactietemperatuur en –tijd. De temperatuur die bereikt wordt in de verschillende delen van deze voedingsmiddelen wordt niettemin bepaald door het lokale vochtgehalte. Tenslotte werd het effect van type precursor op de kinetica van acrylamide-gerelateerde reacties onderzocht. Eerst werden verschillende suikertypes bestudeerd met betrekking tot hun vermogen om acrylamide te vormen in aanwezigheid van asparagine. Onder condities van hoog vochtgehalte was de acrylamide-opbrengst per mol initiële asparagine het hoogst voor glucose, gevolgd door fructose en tenslotte sucrose. Een omgekeerde volgorde werd waargenomen in systemen met laag vochtgehalte. Deze trends bevestigen een eerder geformuleerde hypothese waarin de fysische toestand van het systeem aangeduid werd als de bepalende factor onder condities van laag vochtgehalte, terwijl onder condities van hoog vochtgehalte de chemische reactiviteit het belangrijkste blijkt. Vervolgens werden aminozuren, verschillend van asparagine, die zelf niet in staat zijn acrylamide te vormen in aanwezigheid van een koolhydraat, toegevoegd aan een asparagine-glucose systeem in een equimolair niveau. Toevoeging van glutamine resulteerde in een significante toename van de acrylamideconcentratie, wat weerspiegeld werd in de kinetische parameters voor acrylamidevorming en -eliminatie in zowel systemen met hoog als laag vochtgehalte. Door toevoeging van cysteine of lysine, werd de acrylamideconcentratie significant gereduceerd, en dit het meest uitgesproken voor cysteïne, wat resulteerde in een verhoogde eliminatiesnelheidconstante. Het effect van cysteïne werd ook bestudeerd in systemen met laag vochtgehalte, waarin de afname nog meer uitgesproken was. Op basis van ‘multiresponse modelling’ werd een bijkomende eliminatiereactie, die afhankelijk is van de cysteïneconcentratie, verondersteld verantwoordelijk te zijn voor deze afname. Acrylamide is a potential human carcinogen that is formed in substantial amounts in frequently consumed heat-treated foods, such as potato-based and wheat-based products. The acrylamide concentration during processing is the net result of simultaneously occurring formation and elimination reactions. The formation of acrylamide has been ascribed to the Maillard reaction, responsible for desirable colour and flavour compounds in heated foods. This is strongly influenced by different process and product factors, such as temperature and time, pH, aw, …, factors assumed to also affect the generation of acrylamide and which might also form the key to controlling it. An understanding of the kinetics of acrylamide-related reactions is, however, fundamental to be able to control acrylamide generation. Therefore, the objective of this doctoral research was to investigate the effect of different process and product-related factors on the kinetics of acrylamide(-related reactions). This work was performed in asparagine-sugar model systems with three levels of complexity, starting from high-moisture systems over low-moisture systems to validation in potato-based systems. Initially, single-response modelling was applied to the high-moisture model systems based on an empirical kinetic model. Further on in the work, shifting to low-moisture model systems, multiresponse kinetic modelling was required because of the increasing importance of other reactions (such as alternative pathways of the Maillard reaction and caramelisation reaction(s)) besides acrylamide formation and elimination. The pH of a system proved to be a crucial factor in determining the amount of acrylamide generated. The rate constants of both acrylamide formation and elimination were significantly reduced by decreasing the initial pH from 8 to 4. However, the formation rate constant was more sensitive to both pH and temperature than the elimination rate constant. Validation in a high-moisture potato-based model system confirmed the consistency of the kinetic model and showed an enhancing effect of the potato matrix on acrylamide elimination. Initial precursor concentration and ratio had no significant effect on the kinetic parameters of acrylamide formation. The elimination rate constant on the other hand increased with increasing reactant concentration. Furthermore, it was shown that caramelisation reactions are negligible in equimolar asparagine-glucose systems and systems with an excess of asparagine, where the opposite was true for the system with an excess of sugar. Water activity, known to have a reducing effect on the rate of the Maillard reaction at lower values (< 0.6-0.8) and at higher values (> 0.6-0.8), had no significant influence on the kinetic parameters for both acrylamide formation and elimination. This was confirmed in potato-based model systems. In addition, the potato matrix did not influence the kinetic parameters, contrarily to the observations made under high-moisture conditions. The negligible impact of moisture on acrylamide generation implies that the concentration of acrylamide generated in heated foodstuffs, showing a moisture gradient from centre to crust because of heating, is mainly determined by the process temperature and time. The temperature reached in the different zones of these foodstuffs is, however, to a large extent determined by the local moisture content. The investigation of the effect of precursor type on the kinetics of acrylamide-related reactions was twofold. In the first place, different types of sugar were studied on their ability to generate acrylamide in the presence of asparagine. Under high-moisture conditions the yield of acrylamide per mol initial asparagine was the highest for glucose over fructose to sucrose, whereas the reverse was observed under low-moisture conditions. This trend confirmed the existing hypothesis that the physical state of the system and thus the melting behaviour of the sugars determines their reactivity under low-moisture conditions, while under high-moisture conditions chemical reactivity becomes predominant. In a second part, amino acids, other than asparagine that are not capable of forming acrylamide in the presence of a carbohydrate moiety, were added in an equimolar level to asparagine and glucose. Addition of glutamine resulted in a significant increase in the acrylamide concentration, which is reflected by the estimated kinetic parameters for acrylamide-related reactions in both high- and low-moisture systems. A significant reduction in the amount of acrylamide generated was observed by adding lysine or cysteine, cysteine being the most efficient. This is coupled with an increased elimination rate constant as compared to the control system. The effect of cysteine was also examined under low-moisture conditions, where an increased reduction was observed as compared to under high-moisture conditions. Based on multiresponse modelling it was shown that this reduction is presumably mainly a consequence of an additional acrylamide elimination reaction that is dependent on the cysteine concentration. Kinetica van de veranderingen van acrylamideconcentratie in modelsystemen tijdens thermische behandeling Acrylamide is een, voor de mens, potentieel kankerverwekkende stof die in aanzienlijke hoeveelheden gevormd wordt in veel geconsumeerde hittebehandelde voedingsmiddelen, zoals aardappel- en graangebaseerde producten. De grootste hoeveelheden werden tot nog toe aangetroffen vooral in aardappelchips en –frieten. De vorming van deze component, die vermoedelijk ook gelijktijdig wegreageert door reactie met andere componenten, is toegeschreven aan de Maillardreactie, die verantwoordelijk is voor (on)gewenste kleur- en aromastoffen in verhitte voedingsmiddelen. Deze reactie wordt in sterke mate beïnvloed door verschillende proces- en productparameters, zoals temperatuur en tijd, pH, aw…, en daarom wordt verondersteld dat deze parameters ook de acrylamidevorming e zullen beïnvloeden en bijgevolg cruciaal kunnen zijn voor de controle ervan. Inzicht in de kinetica van acrylamide-gerelateerde reacties is dan ook van fundamenteel belang voor de controle van acrylamidegeneratie. In dit doctoraatsonderzoek werd het effect van verschillende proces- en productparameters op de kinetica van acrylamide-gerelateerde reacties bestudeerd. Deze studie werd uitgevoerd in asparagine-suiker modelsystemen met drie niveaus van complexiteit, beginnend bij systemen met hoog vochtgehalte, overgaand naar systemen met laag vochtgehalte en eindigend met validatie in aardappelgebaseerde systemen. In systemen met hoog vochtgehalte werd ‘single-response modelling’ op basis van een empirisch kinetisch model toegepast om deze kinetica te beschrijven. Bij overgang naar systemen met laag vochtgehalte, werd de noodzaak van ‘multiresponse modelling’ aangetoond door het toenemende belang van andere reacties naast acrylamidevorming en -eliminatie. De pH van een systeem is bepalend voor de vorming van acrylamide. De snelheidconstante voor zowel acrylamidevorming als -eliminatie neemt in sterke mate af met een afnemende initiële pH van 8 tot 4. Via validatie in aardappelgebaseerde systemen kon de toepasbaarheid van het kinetische model gestaafd worden en werd aangetoond dat de aardappelmatrix de eliminatie van acrylamide in sterke mate bevordert. De initiële concentratie en –verhouding van de reagentia hebben geen significant effect op de kinetische parameters van acrylamidevorming. De snelheidconstante voor de eliminatie daarentegen neemt toe met een toenemende concentratie aan reagentia. Daarnaast werd ook aangetoond dat karamelisatiereacties enkel in systemen met een overmaat aan suikers een doorslaggevende rol hebben. Via de literatuur is geweten dat de wateractiviteit, die weergeeft in welke mate water gebonden is aan de interne structuur van een voedingsmiddel, een reducerend effect heeft op de snelheid van de Maillardreactie bij lage waarden (< 0.6-0.8) en bij hoge waarden (> 0.6-0.8). Uit dit onderzoek blijkt echter dat deze parameters geen significant effect hebben op de kinetische parameters van zowel acrylamidevorming als –eliminatie. Dit werd bevestigd in aardappelgebaseerde modelsystemen, waarin bovendien aangetoond werd dat de aardappelmatrix deze parameters ook niet beïnvloedt, in tegenstelling tot in systemen met hoog vochtgehalte. De verwaarloosbare invloed van het vochtgehalte impliceert dat de concentratie in verhitte voedingsmiddelen, die gekarakteriseerd worden door een vochtgradiënt, vooral bepaald wordt door de reactietemperatuur en –tijd. De temperatuur die bereikt wordt in de verschillende delen van deze voedingsmiddelen wordt niettemin bepaald door het lokale vochtgehalte. Tenslotte werd het effect van type precursor op de kinetica van acrylamide-gerelateerde reacties onderzocht. Eerst werden verschillende suikertypes bestudeerd met betrekking tot hun vermogen om acrylamide te vormen in aanwezigheid van asparagine. Onder condities van hoog vochtgehalte was de acrylamide-opbrengst per mol initiële asparagine het hoogst voor glucose, gevolgd door fructose en tenslotte sucrose. Een omgekeerde volgorde werd waargenomen in systemen met laag vochtgehalte. Deze trends bevestigen een eerder geformuleerde hypothese waarin de fysische toestand van het systeem aangeduid werd als de bepalende factor onder condities van laag vochtgehalte, terwijl onder condities van hoog vochtgehalte de chemische reactiviteit het belangrijkste blijkt. Vervolgens werden aminozuren, verschillend van asparagine, die zelf niet in staat zijn acrylamide te vormen in aanwezigheid van een koolhydraat, toegevoegd aan een asparagine-glucose systeem in een equimolair niveau. Toevoeging van glutamine resulteerde in een significante toename van de acrylamideconcentratie, wat weerspiegeld werd in de kinetische parameters zowel in systemen met hoog als laag vochtgehalte. Door toevoeging van cysteine of lysine, werd de acrylamideconcentratie significant gereduceerd, en dit het meest uitgesproken voor cysteïne, wat resulteerde in een verhoogde eliminatiesnelheidconstante. Het effect van cysteïne werd ook bestudeerd in systemen met laag vochtgehalte, waarin de afname nog meer uitgesproken was.Het voorgestelde ‘multiresponse’ kinetisch model waarvan de toepasbaarheid aangetoond werd in verschillende types van modelsystemen, kan gebruikt worden als basis voor de verdere optimalisatie van een kinetisch model waarin naast acrylamidegeneratie ook bijkomende (Maillard-gerelateerde) productkarakteristieken opgenomen worden.

Aliment transformé --- Processed foods --- Traitement thermique --- Heat treatment --- Teneur en eau --- moisture content --- Acrylamide --- Acide aminé --- Amino acids --- Sucres --- Sugars --- Réaction de maillard --- Maillard reaction --- Asparagine --- Modèle --- Models --- Pomme de terre --- Potatoes --- Toxicité --- toxicity --- Propriété organoleptique --- Organoleptic properties --- pH --- Academic collection --- 664.8.036.1 --- 664.019 --- Preservation by cooking in general --- Faults and defects of preserved foodstuffs. Food contamination. Contaminants --- Theses --- 664.019 Faults and defects of preserved foodstuffs. Food contamination. Contaminants --- 664.8.036.1 Preservation by cooking in general

Choose an application

• Reference Manager
• EndNote
• RefWorks (Direct export to RefWorks)

Soil physics --- Propriété physicochimique du sol --- soil chemicophysical properties --- Hydrologie --- Hydrology --- Trait micromorphologique du sol --- Soil micromorphological features --- Densité du sol --- Soil density --- Mécanique du sol --- soil mechanics --- Porosité du sol --- Soil pore system --- Transport dans le sol --- soil transport processes --- Modèle de simulation --- Simulation models --- Zone d'évapotranspiration --- Evapotranspiration zone --- Teneur en eau du sol --- Soil water content --- Soil physics. --- Soil moisture. --- 631.4 --- Soil science. Pedology. Soil research --- 631.4 Soil science. Pedology. Soil research --- Soil moisture --- Agricultural physics --- Soil mechanics --- Moisture of soils --- Soil water --- Groundwater --- Soil infiltration rate --- Soils, Irrigated --- HYDRUS --- RZWQM