Recherche de bactéries lactiques autochtones capables de mener la fermentation de fruits tropicaux avec une augmentation de l'activité antioxydante

Research of indigenous lactic acid bacteria capable of leading the fermentation of tropical fruits with an increase in antioxidant activity

• Auteur / Autrice : Amandine Fessard
• Direction : Fabienne Remize, Emmanuel Bourdon
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences agronomiques, biotechnologies agro-alimentaires
• Date : Soutenance le 27/11/2017
• Etablissement(s) : La Réunion
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences, Technologies et Santé (Saint-Denis, La Réunion ; 2010-...)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Qualisud (La Réunion)
• Jury : Président / Présidente : Theeshan Bahorun
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Theeshan Bahorun, Emmanuel Coton, Marie-Christine Champomier-Vergès, Christine Robert

Mots clés

Mots clés contrôlés

La Réunion (France ; île)

Aliments fermentés

Lactique, Acide

Fermentation

Mots clés libres

Fermentation lactique

Antioxydant

Nutritionnel

Ananas

Weissella

Leuconostoc

Lactic acid fermentation

Antioxidant

Nutritional

Pineapple

Weissella

Leuconostoc

Résumé

Les bactéries lactiques sont utilisées pour la fermentation d'aliments dans le but d'augmenter leur durée de conservation et d'améliorer leurs propriétés organoleptiques et nutritionnelles. Dans le but de diversifier l'offre d'aliments fonctionnels et de limiter les pertes en produit frais, nous proposons des produits fermentés à base de fruits ou légumes, riches en antioxydants et plaisants pour le consommateur. Pour cela, mes travaux de thèse ont été menés en deux étapes : caractériser la flore bactérienne lactique présente à la surface de fruits et de légumes cultivés à La Réunion, puis sélectionner des bactéries autochtones possédant certaines propriétés fonctionnelles. Ainsi, 77 bactéries lactiques isolées de papayes, de tomates et d'achards de la Réunion, appartenant aux genres Leuconostoc, Lactococcus, Weissella, Lactobacillus et Fructobacillus ont été caractérisées génétiquement et phénotypiquement. Parmi la grande diversité observée, certains isolats ont présenté des caractéristiques technologiques (conditions et vitesse de croissance, résistance aux stress environnementaux) et fonctionnelles (production d'exo-polysaccharides) intéressantes pour l'élaboration d'aliments fermentés, en particulier les isolats Weissellla cibaria 64 et 30, Leuconostoc pseudomesenteroides 60 et Lactobacillus plantarum 75. A partir de ces données, des étapes complémentaires de criblage ont été réalisées sur différents substrats (mangue, papaye, ananas, thé vert, thé noir) fermentés, en examinant leurs propriétés organoleptiques et leurs activités antioxydantes. Deux isolats, Lc. pseudomesenteroides 12b et W. cibaria 64, ont augmenté significativement la teneur en composés phénoliques et l'activité antioxydante de jus d'ananas Victoria au cours d'une fermentation de 48h. Le produit fermenté se conserve 16 jours au froid sans aucune altération et conserve l'ensemble de ses bénéfices nutritionnels. Une odeur et des goûts typiques ont été détectés dans les boissons fermentées obtenues. L'augmentation de l'activité antioxydante observée au cours de la fermentation résulte probablement du métabolisme des composés phénoliques par les bactéries. L'identification des molécules produites et des enzymes impliquées est nécessaire afin de comprendre les mécanismes mis en jeu.

Lactic acid bacteria are used for the production of large variety of fermented foods in order to enhance shelf-life together with improved organoleptic and nutritional properties. In order to create new functional foods and to reduce fresh product waste, the objectives of my PhD were to develop and characterize fruit or vegetables fermented foods, rich in antioxidants and pleasant for consumers. To reach these goals, my PhD work was split in two steps: 1- characterization of lactic bacteria present on fruits and vegetables grown at Reunion Island and 2- selection of autochthonous bacteria with functional properties. Thus, 77 lactic bacteria from genera Leuconostoc, Lactococcus, Weissella, Lactobacillus and Fructobacillus were isolated from papaya, tomato and sliced cabbage from Reunion Island. They were genetically and phenotypically characterized. A huge diversity in term of genetic and phenotypic characteristics was determined. Furthermore, several isolates exhibiting specific technological and functional properties (growth rate, resistance to environmental stress, production of exopolysaccharides) were identified. These isolates, potentially useful for the production of fermented foods, were Weissella cibaria 64 and 30, Leuconostoc pseudomesenteroides 60 and Lactobacillus plantarum 75. Then, further screening steps were performed on different food substrates (pineapple, mango, papaya, tea infusions) in order to select isolates able to improve antioxidant and organoleptic properties. Two isolates, W. cibaria 64 and Lc. pseudomesenteroides 12b were shown to significantly enhance the phenolic content and the antioxidant activity of Victoria pineapple juice after a 48h-fermentation. The fermented products exhibited a good shelf-life of 16 days without alteration and preserved nutritional benefits. Characteristic odour and tastes were detected in the fermented drinks. The increase in antioxidant activity observed during fermentation was probably the consequence of a depolymerization of phenolic compounds. Further works are required to identify the composition changes over fermentation and to reach a better understanding of the mechanisms involved.