Rôles de "Proteus vulgaris" et d'autres bactéries d'affinage peu étudiées sur la production des arômes du fromage

Roles of "Proteus vulgaris" and other surface ripened bacteria rarely studied on the production of cheese flavor

• Auteur / Autrice : Pawinee Deetae
• Direction : Henry-Éric Spinnler
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Science des aliments
• Date : Soutenance en 2009
• Etablissement(s) : Paris, AgroParisTech
• Ecole(s) doctorale(s) : Ecole doctorale Agriculture, Alimentation, Biologie, Environnement, Santé (Paris ; 2000-2015)
• Jury : Président / Présidente : Pierre Giampaoli
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Nathalie Desmasures, Sandra Helinck
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Emmanuel Coton, Régine Talon

Mots clés

Mots clés contrôlés

Bactéries Gram positives

Bactéries Gram négatives

Biosynthèse

Affinage (fromagerie)

Mots clés libres

Bactéries d'affinage des fromages

Biosynthèse d'arômes

Composés souffrés

Résumé

La compréhension de l'écosystème microbien est essentielle à la fabrication du fromage avec un niveau constant de qualité et de sécurité. Certaines bactéries de surface, notamment celles à Gram-négatif, même celles qui sont présentes couramment dans les fromages et sont très souvent considérées comme des contaminants indésirables responsables d'altérations et des indicateurs de problèmes d'hygiène. Cependant, peu de connaissances étaient acquises sur ces bactéries. L'objectif principal de cette étude est donc de mettre en évidence la contribution de certains bactéries, et particulièrement celles à Gram-négatif, à l'élaboration de l'arôme des fromages à pâte molles, spécifiquement sur leurs potentiels aromatiques. Pour cela, dans un première partie de ce travail, le criblage de bactérie d'affinage (27 souches de 5 genres Gram-positif et 2 genres Gram-négatif), isolées de différents fromages français à pâte molle, a été réalisé. Cette tâche a été réalisée grâce à une évaluation sensorielle et à un test colorimétrique permettant de détecter des thiols. Ces deux tests nous ont permis de sélectionner 12 souches possédant un potentiel à produire des composés soufrés volatils afin de réaliser des études plus poussées dans un milieu synthétique: identification et comparaison des composés volatils par chromatographie en phase gazeuse -spectrométrie de masse (CPGSM) et des dosages d'activités enzymatiques. Nos résultats ont montré que le potentiel de production de composés d'arôme dépend des genres, des espèces et des souches de bactéries. En fait, la production d'arômes dépend directement de leurs activités enzymatiques. Parmi les bactéries étudiées "P. Vulgaris", une bactérie à Gram-négatif, possède la plus forte capacité de production de composés d'arômes non seulement des composés soufrés mais aussi des alcools et aldéhydes ramifiés qui sont des composés importants pour les caractéristiques aromatiques des fromages à pâte molle. Les caractéristiques et le comportement de "P. Vulgaris" dans l'écosystème fromager dans un modèle fromager pendant l'affinage ont été approfondis. Nos résultats ont montré que "P. Vulgaris" peut se développer et coloniser la surface du fromage. Cette bactérie se développe après deux semaines de maturation et elle est l'une des espèces dominantes représentant 37% des isolats totaux en fin d'affinage avec une biomasse de 109 ufc. G-1. En présence de "P. Vulgaris", les concentrations d'"Arihrobacter arilaitensis", "Brevibacterium aurantiacum" et "Hafnia alvei" diminuaient significativement. En plus, cette bactérie a une influence sur la production des arômes du fromage à pâte molle et en particulier sur la production des alcools et des aldéhydes ramifiés. D'ailleurs, "P. Vulgaris" est la seule bactérie parmi celles étudiées capable de croître en condition d'anaérobiose. Donc, la production de composés d'arômes lors de culture en milieu synthétique en condition d'anaérobiose partielle a été étudiée. Nos résultats ont montré que cette bactérie peut produire des composés d'arômes, qui peuvent participer à la typicité d'arôme du fromage, en condition d'anaérobiose partielle. Leurs concentrations sont néanmoins beaucoup plus faibles que celles obtenues dans des conditions d'aérobiose. De plus, en anaérobiose partielle, la production d'H2S accrue, ce qui peut donner des défauts d'arôme dans le fromage. En même temps, cette bactérie est la seule bactérie, parmi celles étudiées, capable de produire du 1-méthoxy-3-méthylbutane. Elle le produit à la fois dans un milieu synthétique et dans un milieu fromager. Peu de choses sont connues sur ce composé. Donc, I'odeur de ce composé et son origine ont été recherchées. Nos résultats ont montré que le 1-méthoxy-3-méthylbutane a une odeur d'éther. Il est issu de la transformation de la leucine avec un rôle significatif de la méthionine. Ce composé pourrait participer aux caractéristiques olfactives de fromages à pâte molle. Notre travail a montré que les bactéries d'affinages notamment les bactéries à Gram négatif présentes couramment sur le fromage, participent à la production des arômes du fromage.

Understanding the microbial ecology of the cheeses is essential to the manufacture of a product with a consistent level of quality and safety. Certain surface bacteria of soft cheeses including Gram-negative, commonly present in cheeses, are often regarded as undesirable contaminants and indicators of hygiene problems. The role of these bacteria during the ripening of the cheese has not been studied to a great extent. The main objective of this work is to study the contribution of surface ripened bacteria, especially those with Gram-negative, to the development of aroma compounds of surface ripened cheeses, especially volatile sulphur compounds. For so, in the first part of this work, the screening of surface ripened bacteria (27 strains of 5 Gram-positive and 2 Gram-negative), isolated from different surface ripened French cheeses, has been implemented through a sensory evaluation and thiol production colorimetric test. These two tests led us to select 12 strains with a potential to produce volatile sulphur compounds in orderto make further studies in a synthetic medium: identification and comparison of volatile compounds by GC-MS and enzymatic assays. Our results have shown that the potential of production of aroma compounds depends on the genus, species and strains of bacteria. Ln fact, the production of aromas depends directly on their enzymatic activities. Among the bacteria studied "P. Vulgaris", a gram-negative bacteria, had the highest capacity not only to produce volatile sulphur compounds but also branched chain aldehydes and alcohols, which are important compounds for the aromatic characteristics of surface ripened cheeses. The deep studies on the characteristics and behavior of "P. Vulgaris" in a cheese ecosystem on a model cheese during ripening were achieved. Our results showed that "P. Vulgaris" developed and colonized on a cheese surface. This bacteria grew after two weeks of maturation and became one of the dominant species accounting for 37% of total isolates in the end of ripening with a biomass of 9. 21o910 ufc. G-1. Ln the presence of "P. Vulgaris", the concentrations of "Arthrobacter arilaitensis", "Brevibacterium aurantiacum" and Hafnia alvei decreased significantly. Ln addition, this bacterium had an influence on the aroma compounds productions of surface ripenend cheese such as branched chain-alcohols and aldehydes. "P. Vulgaris" is the only one, among the bacteria studied, that are capable to grow in anaerobic condition. Therefore, the production of aroma compounds in a partial anaerobic condition have been investigated. Our results haveshown that this bacterium can produce aroma compounds in a partial anaerobic condition, which participate to the characteristics of surface ripened cheeses. But the concentrations produced were much lower than the aerobic conditions. Ln addition, anaerobic conditions led to the production of H2S, which may give taint to cheeses. At the same time, this bacterium is the only one, among the bacteria studied, which is capable to produce the 1-methoxy-3-methylbutane not only in both synthetic medium but also in a cheese. Little is known about this compound. So the smell of this compound and its origin were studied. Our results have shown that 1-methoxy-3- methylbutane gave ether odor and its origin were the leucine and methionine. This compound could participate to the characteristic odour of surface ripened cheese. Our Work has shown that some common but rarely mention bacteria like gram negative bacteria, commonly present on the cheese, participate to the production of cheese flavor.