Le fer comme modulateur de l'écosystème microbien du fromage

Iron as a modulator of the cheese microbial ecosystem

• Auteur / Autrice : Mahtab Shoukat
• Direction : Pascal Bonnarme, Eric Dugat-Bony, Vincent Hervé, Dominique Swennen
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Microbiologie
• Date : Soutenance le 26/02/2025
• Etablissement(s) : université Paris-Saclay
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Agriculture, Alimentation, Biologie, Environnement, Santé
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Paris-Saclay Food and Bioproduct Engineering (Massy, Essonne ; 2020-....) - Paris-Saclay Food and Bioproduct Engineering (Massy, Essonne ; 2020-....)
• Partenaire(s) de recherche : Référent : AgroParisTech
• Partenaire(s) de recherche : graduate school : Université Paris-Saclay. Graduate School Biosphera (2020-....)
• Jury : Président / Présidente : Valérie Gagnaire
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Nathalie Desmasures, Frédéric Borges, Marie-Christine Champomier-Vergès
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Nathalie Desmasures, Frédéric Borges
• DOI : 10.70675/a90be66fz1736z4623zab80ze9f6b937b2cb

Mots clés

Mots clés contrôlés

Produits laitiers

Mots clés libres

Fer

Fromage

Bactéries d'affinage

Microbiologie laitière

Volatilome

Métabolomique

Iron

Cheese

Ripening bacteria

Dairy microbiology

Volatilome

Metabolomics

Résumé

Résumé : Le fer est essentiel à la croissance et à la survie de nombreux micro-organismes dans l'environnement, car il sert de cofacteur dans diverses voies métaboliques, notamment la respiration et le cycle TCA. Le fromage est toutefois caractérisé par une très faible teneur en fer, encore limitée par la présence de diverses protéines liant les métaux. Cette limitation a un impact significatif sur la croissance et l'activité de plusieurs micro-organismes impliqués dans l'affinage du fromage, des recherches antérieures ayant identifié le fer comme un facteur limitant la croissance de micro-organismes clés de l'affinage du fromage. Cette étude a cherché à déterminer si l'ajout de fer dans le fromage pouvait moduler la structure et les fonctions de la communauté microbienne. Une communauté microbienne synthétique composée de neuf souches représentatives des fromages affinés en surface a été cultivée dans des matrices fromagères produites à la fois en laboratoire et à l'échelle pilote. Différentes sources et concentrations de fer ont été testées à l'échelle du laboratoire pour évaluer leurs effets sur la composition de la communauté microbienne et le métabolome à la fin de l'affinage. À l'échelle pilote, des fromages à croûte lavée et additionnés de concentrations croissantes de chlorure de fer ont été affinés puis analysés pour la croissance microbienne, le volatilome, la métabolomique, les caractéristiques biochimiques et physico-chimiques tout au long du cycle d'affinage. Nos résultats ont montré que l'ajout de fer modifiait la composition de la communauté microbienne en augmentant de manière dose-dépendante la croissance des bactéries d'affinage du fromage, en particulier des Actinomycetota, telles que Brevibacterium aurantiacum. La stimulation de B. aurantiacum est corrélée à un développement plus rapide et plus intense de la couleur rouge-orange caractéristique de la croûte des fromages à croûte lavée. L'ajout de fer a également influencé le volatilome et les profils d'acides aminés libres du fromage, bien que les effets aient été moins prononcés à l'échelle pilote. Dans l'ensemble, ces résultats suggèrent que l'ajout de fer pourrait servir d'outil pour favoriser de manière sélective la croissance de bactéries spécifiques à l'affinage des fromages, ce qui pourrait accélérer l'affinage et améliorer la saveur et l'aspect des fromages

Iron is essential for the growth and survival of many microorganisms in the environment, serving as a co-factor in various metabolic pathways, including respiration and the TCA cycle. Cheese, however, is characterized by very low iron content, further restricted by the presence of various metal-binding proteins. This limitation significantly impacts the growth and activity of several microorganisms involved in cheese ripening, with previous research identifying iron as a growth-limiting factor for key cheese-ripening microorganisms. This work explored whether iron addition in cheese could modulate the microbial community's structure and functions. A synthetic microbial community of nine strains representative of surface-ripened cheeses was grown in cheese matrices produced at both laboratory and pilot scales. Different iron sources and concentrations were tested at the lab scale to assess their effects on microbial community composition and metabolome at the end of ripening. At the pilot scale, smear-ripened cheeses supplemented with increasing concentrations of iron chloride were analyzed for microbial growth, volatilome, metabolomics, bio-chemical, and physico-chemical features throughout the ripening cycle. Our results showed that iron addition altered the microbial community composition by dose-dependently increasing the growth of cheese-ripening bacteria, particularly Actinomycetota, such as Brevibacterium aurantiacum. The stimulation of B. aurantiacum correlated with more rapid and intense development of the characteristic orange-red color of the rind of smear-ripened cheeses. Iron addition also influenced cheese's volatilome and free amino acids profiles, though effects were less pronounced at the pilot scale. Overall, these findings suggest that iron addition could serve as a tool to selectively promote the growth of specific cheese-ripening bacteria, potentially accelerating ripening and improving cheese flavor and appearance.