Physiologie et aspects technologiques de Carnobacterium maltaromaticum LMA 28 en biopréservation alimentaire

Physiology and technological aspects of Carnobacterium maltaromaticum LMA 28 in food biopreservation

• Auteur / Autrice : Muhammad Inam Afzal
• Direction : Catherine Cailliez-Grimal, Stéphane Delaunay
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Procédés Biotechnologiques et Alimentaires
• Date : Soutenance le 30/10/2012
• Etablissement(s) : Université de Lorraine
• Ecole(s) doctorale(s) : RP2E - Ecole Doctorale Sciences et Ingénierie des Ressources, Procédés, Produits, Environnement
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire d'ingénierie des biomolécules (Vandoeuvre-les-Nancy)
• Jury : Président / Présidente : Pascal Degraeve
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Anne-Marie Revol, Joël Scher
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Marie-France Pilet, Samuel Lubbers

Mots clés

Mots clés contrôlés

Listeria

Fromage

Cétoacides

Lactobacillales

Aliments -- Conservation

Microbiologie alimentaire

Mots clés libres

Carnobacterium maltaromaticum

Bactéries lactiques

Arômes

Leucine

Fromage

Biopréservation

Interactions bacteriennes

Listeria

Psychrobacter

Carnobacterium maltaromaticum

Lactic acid bacteria

Flavor

Leucine

Cheese

Biopreservation

Bacterial interactions

Listeria

Psychrobacter

Résumé

Carnobacterium maltaromaticum est une bactérie lactique atypique isolée de fromages à pâte molle. Les caractéristiques majeures de cette bactérie sont i) sa capacité à produire un arôme de type malté ou chocolaté, le 3-méthylbutanal à partir du catabolisme de la leucine ii) sa capacité à produire des bactériocines, peptides à activité antibactérienne vis-à-vis de flores pathogènes et/ou d'altération fréquemment rencontrées en industries alimentaire, telle que Listeria monocytogenes. Une caractérisation phénotypique et génotypique réalisée sur six souches de C. maltaromaticum isolées du même biotope a montré que celles-ci ne sont pas phylogénétiquement identiques. Même si ces souches n'ont pas la capacité à coaguler rapidement le lait, elles sont acidotolérantes. Elles n'influent pas sur la capacité ni la rapidité de coagulation des starters, Lactococcus lactis et Streptococcus thermophilus utilisés en industrie laitière. L'étude de l'impact de C. maltaromaticum sur la flore bactérienne du fromage a révélé que sa présence provoque la diminution de la concentration de Psychrobacter, germe pouvant être responsable d'une accélération du phénomène de vieillissement du fromage. Un plan d'expérience a été réalisé pour mettre en évidence ces inhibitions et les éventuelles interactions entre différents facteurs (concentration cellulaire initiale, concentration en NaCl, pH, durée d'incubation). Deux modèles ont été choisis i) Psychrobacter sp. et ii) L. monocytogenes. La concentration cellulaire de C. maltaromatiucm est le facteur le plus important pour inhiber les bactéries testées. Cette espèce opportuniste pourrait être considérée comme un auxilliaire de fabrication intéressant et pourrait être retenue comme flore bactérienne d'affinage. Toutes les souches de C. maltaromaticum testées sont capables de produire du 3-méthylbutanal pouvant conférer une flaveur maltée au fromage. Les études menées sur la biosynthèse du 3-méthylbutanal ont montré la présence et la fonctionnalité de deux voies métaboliques; la voie directe impliquant l'alpha-cétoacide décarboxylase et la voie indirecte passant par l'alpha-cétoacide déshydrogénase. L'oxygénation du milieu de culture a un impact positif sur la formation du 3-méthylbutanal et du 3-méthylbutanol avec la stimulation des voies directes et indirectes

Carnobacterium maltaromaticum is a lactic acid bacterium isolated from atypical soft cheeses. The major characterstics of this bacterium are i) its ability to produce a malty or chocolate-like flavor 3-methylbutanal from leucine catabolism ii) its ability to produce bacteriocins against pathogenic and spoilage bacteria for instance, Listeria monocytogenes. Phenotypic and genotypic characterization of six strains of C. maltaromaticum isolated from the same habitat showed that they were not phylogenetically identical. Although these strains lacked the ability to coagulate the milk quickly, they were acid tolerant. They did not affect the milk coagulation capacity of startes, Lactococcus lactis and Streptococcus thermophilus used in dairy industry. The study on the impact of C. maltaromaticum on the bacterial flora of cheese showed that its presence resulted in the decrease of the concentration of Psychrobacter, which might be responsible for accelerating the aging phenomenon of cheese. An experimental plan was realized to highlight these inhibitions and possible interactions between factors (cell concentration, NaCl, pH, incubation time) by choosing two models i) Psychrobacter sp. and ii) L. monocytogenes. The cell concentration of C. maltaromatiucm was the factor more significant for the inhibitions of the tested bacteria. Being psychrotrophic, alkalinophilic, malty or chocolate flavor producing and biopreservative agent, this species could play a role as a ripening flora of cheese. All strains of C. maltaromaticum tested were able to produce 3-methylbutanal conferring any malt flavor to cheese. The results on the physiology involved in the biosynthesis of 3-methylbutanal showed the presence and functionality of both metabolic pathways; the direct by alpha-ketoacid dacarboxylase enzyme and indirect comprising alpha-keto acid dehydrogenase enzyme. The oxygenation of culture medium had a positif impact on the formation of 3-methylbutanal and 3-methylbutanol with the stimulation of both direct and indirect metabolic routes