Maîtrise de la fermentation butyrique par la microflore lactique réductrice - INRA - Institut national de la recherche agronomique Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2023

Control of butyric acid fermentation by reducing lactic microflora

Maîtrise de la fermentation butyrique par la microflore lactique réductrice

Résumé

One of the main specie leading to late blowing defect in hard and semi-hard cheese amongst Clostridia is C. tyrobutyricum. There are various preventives methods to control or prevent spores contamination from C. tyrobutyricum such as Good Dairy Farming Practice, Clostridium spore counting in milk before cheese making or even adding food additives, the use of bactofugation or microfiltration. However, only a low concentration leads to the late blowing defect. The results of Food-Redox shown that modulating the cheese redox environment by reducing lactic bacteria could have an impact on the occurrence of the late blowing defect. The aim of this Ph.D work was to study the impact of Eh on C. tyrobutyricum germination and metabolism.Therefore, we selected various lactic bacteria strains according to their reducing activity with various exiting methods. In the meantime, we developed a new microplate screening method to discriminate lactic bacteria from a same specie based on their reducing activity through a specific liquid medium supplemented with tetrazolium salt. This selection let us obtain different reduction profile from lactic acid bacteria cultures composed of one or more species.We added these reducing lactic bacteria to Emmental cheesemaking contaminated with C. tyrobutyricum spores in order to determine the impact of their reducing activity on C. tyrobutyricum. It appears that the combination of a Lactococcus and a Lactobacillus, both of which are highly reducing, could delay the onset of the late blowing defect caused by C. tyrobutyricum.We worked with the C. tyrobutyricum CIRM BIA 2237 strain known to be able to induce late blowing defect in Emmental cheeses. Sequencing genome and bioinformatic analyses have led us to propose a new metabolic scheme with lactate and acetate as the only carbon sources. The analysis of the metabolic flows of the butyric fermentation from C. tyrobutyricum allowed to validate this new scheme from metabolites data at steady-state of continuous fermentation.However, the study of metabolic flux analysis from C. tyrobutyricum butyric acid fermentation at different Eh conditions did not really show any impact. On the contrary, the application of different Eh conditions made it possible to demonstrate a delay in the initiation of germination in a reducing environment, which could explain the results obtained in cheesemaking.
Parmi les Clostridia, C. tyrobutyricum est l’espèce majeure à l’origine du défaut de gonflement tardif retrouvé chez les fromages à pâte pressée. Il existe différentes méthodes de contrôle ou préventives pour réduire la population de spores de C. tyrobutyricum comme « les bonnes pratiques laitières », un dénombrement des spores de Clostridium dans le lait avant fabrication fromagère ou encore l’ajout d’additifs, l’utilisation de la bactofugation ou de la microfiltration. Cependant, il suffit d’une très faible concentration de spores pour voir apparaître ce défaut. Les résultats du projet Food-Redox ont montré que la modulation de l'environnement redox par des bactéries lactiques réductrices pourrait avoir un impact sur l’apparition du gonflement tardif dans les fromages. L’objectif de cette thèse a été d’étudier l’impact du Eh sur la germination, la croissance et le métabolisme de C. tyrobutyricum.Pour cela, nous avons sélectionné différentes souches de bactéries lactiques en fonction de leur activité réductrice à l’aide de différentes méthodes déjà existantes. En parallèle, nous avons développé une nouvelle méthode de criblage en plaque 96 puits, permettant de discriminer des bactéries lactiques d’une même espèce en fonction de leur activité réductrice via un milieu spécifique supplémenté avec un sel de tétrazolium. Cette méthode a permis de sélectionner des souches de bactéries lactiques selon leur profil de réduction, en culture pure ou en culture mixte.Nous avons utilisé ces différentes bactéries lactiques réductrices dans des fabrications type Emmental contaminées avec des spores de C. tyrobutyricum afin de déterminer l’impact de leur activité réductrice sur le défaut de gonflement tardif. Il s’est avéré que la combinaison d’un lactocoque et d’un lactobacille hétérofermentaire facultatif, tous deux fortement réducteurs, pourrait permettre de retarder l’apparition de l’accident.Nous avons travaillé avec la souche C. tyrobutyricum CIRM BIA 2237 connue pour être capable d’engendrer le gonflement tardif dans les fromages type Emmental. Un séquençage de son génome et des analyses bio-informatiques ont permis de proposer un nouveau schéma métabolique avec le lactate et l’acétate comme seules sources de carbone. L’analyse des flux métaboliques de la fermentation butyrique chez C. tyrobutyricum a permis de valider ce nouveau schéma à partir des métabolites quantifiés à l’état stationnaire d’une fermentation continue. En revanche, l’étude des flux métaboliques de C. tyrobutyricum, à différentes conditions de Eh, n’a pas montré de réel impact de ce paramètre. Néanmoins, l’application de différentes conditions de Eh a permis de démontrer un retardement de l’initiation de la germination en milieu réducteur pouvant apporter une explication des résultats obtenus en fabrication fromagère.
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Origine : Version validée par le jury (STAR)

Dates et versions

tel-04053372 , version 1 (31-03-2023)

Identifiants

  • HAL Id : tel-04053372 , version 1

Citer

Edouard Munier. Maîtrise de la fermentation butyrique par la microflore lactique réductrice. Biotechnologies. Université Bourgogne Franche-Comté, 2023. Français. ⟨NNT : 2023UBFCK005⟩. ⟨tel-04053372⟩

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