L'utilisation des bactéries lactiques dans Etude ... · Liste des figures Liste des Figures...

UNIVERSITE KASDI MERBAH, OUARGLA

FACULTE DES SCIENCES DE LA NATURE ET DE LA VIE

DEPARTEMENT DES SCIENCES BIOLOGIQUES

Mémoire de fin d’Etudes

En vue de l’obtention du diplôme de

Licence

Domaine : Sciences de la nature et de la vie

Filière : Biologie Spécialité : Microbiologie fondamentale et appliquée

Thème

Présenté par :

Melle

BERGUIGA Nour el houda

Melle

KHEMIS Imane

Encadreur : Mr BOURICHA M’hamed (M. A. B) Université KASDI Merbah Ouargla

Examinatrice : Melle

SOUID Wafa (M. A. B) Université KASDI Merbah Ouargla

Année universitaire : 2013/2014

Etude bibliographique sur Les

souches lactiques bacteriocinogènes

L'utilisation des bactéries lactiques dans

la fermentation industrielle

Remerciements Au début et avant tout, le remerciement et louange à Dieu le tout puissant, de

nous avoir donné le courage, la santé de finaliser ce travail pour être bénéficié et

bénéficier Nous remercions notre merveilleuse promoteur Mr BOURICHA M’hamed

maître assistante classe B à la faculté des sciences de la Nature et de

la vie et des sciences de la terre et de l’univers de l’université de

Kasdi Merbah d’Ouargla.

Qui nous a aidé et dirigée tout au long de ce travail à perfectionner mes

connaissances

Nous tiens à remercions profondément Melle SOUID Wafa, Maître assistante

classe B à l’université de Kasdi Merbah d’Ouargla, d’avoir

accepté d’examiner ce travail

Nos remerciements vont également:

Tout le personnel du laboratoire de microbiologie

Au personnel de notre faculté, de le directeur jusqu’au les agents de sécurité.

Dédicace Je m incline devant Dieu Tout - Puissant qui m’a ouvert la porte du savoir et

m’a aidé à la franchir.

Je dédie ce modeste travail:

A ma mère (Mama Masouda), source d’affectation de courage et d’inspiration qui a autant

sacrifié pour me voir atteindre ce jour.

A mon père (Papa Ali), source de respect, en

Témoignage de ma profonde reconnaissance pour tout l’effort et le soutien

incessant qui m’a toujours apporté

A mes frères Lazhar, Med

Yassine, Abd el hak, Zohir et Lhafed

Et tout mon petits à khauother jus 'qua Yasmin.

A mes sœurs fatima, hanane, hamida, Faten, karima, Khaoula.

A toute la famille de mon père Berguiga et ma mère soudan.

A mon oncle (Med

Laide et Hamide) et ma tante (chafika).

Une spéciale dédicace à mes collègues :, Debba sakina,Tama Khaoula, Khemis Imane, Zenno

Imane, Dibouna chifa, karata aicha, ghoule soumai, Moly Omar batoul, Mohammedi charifa,

Zekizki nour, Ben khemissi sana, Mahboub sara, Mansour hakima.

A mes grand-mères qu' Allah les préserve; Ama Hawa et Nana Saada

et grand-père Ba Med

Sghire et Ba Taiabe

A me fiance Ramone Samir

A tous ceux que je porte dans mon cœur.

N.El houda

Dédicace Je m’incline devant Dieu Tout - Puissant qui m’a ouvert la porte du savoir et

m’a aidé à la franchir

Je dédie ce travail A mes parent, la femme la plus patiente, ma très chère mère, source

d’affectation de courage et d’inspiration qui a autant sacrifié pour me voir

atteindre ce jour.

Mon idéal, l’être le plus généreux, mon chère père, source de respect, en

témoignage de ma profonde reconnaissance pour tout l’effort et le soutien

incessant qui m’a toujours apporté, (Helal et Fatima Azouhra) qui ont été toujours à mes

cotés terminer mes études

Merci beaucoup Papa et Maman je vous aime beaucoup.

Alah ykhalikome liya.

A mes frères Salah edine, Redouane, Mouhamede islame.

Que Dieu les garde pour moi.

A mes sœurs Mekka, Habiba.

. Je luis souhaite tout le bonheur durant sa vie.

A mes très chers grands mère (Nana Safiaa et Emma Saïda).

A mes oncles et mes tantes Surtout aami hamdou (Allah yarhmou)

A tout la famille Khemis, Aouichate et sana oublié la famille Harzeli.

A mes très chères amies : Houda, Khaoula, Sakina, Imane, Soumaia, Chafika, Aldjia,

Djamila.

A tous mes collègues et mes camarades.

A tous ceux que je porte dans mon cœur.

Je dédie ce modeste travail . IMANE.

Liste des abréviations


A. acide

B.L. Bactérie lactique

°C. Degré celsius

E.C.E.H. Escherichia coli enterohemorrhagique

E.C.E.P. Escherichia coli enteropathogénique

F.A. Fermentation alcoolique

F.D.A. Food and Drug Administration

F.M.L. Fermentation malolactique

G.R.A.S GRAS (Generally Recognized As Safe)

HO. Radical hydrogène

pH. Potentiel hydrogène

P.T.S. Système phosphotrensferase

T.F.G.β Transformer facteur beta de croissance

T.M.L. Transformation malolactique

T.N.F.α Facteur de nécrose tumorale

U.F.C. Unité ferment colonie

Liste des tableaux

Liste des Tableaux

Tableau Titre N°

Tableau 01 Les différents genres des bactéries lactiques d’intérêt en

microbiologie des aliments et leurs principales

caractéristiques

5

Tableau 02 Principaux besoins vitaminiques des quelques bactéries

lactiques

7

Tableau 03 Composition recommandée et optionnelle des ferments du

yaourt

15

Tableau 04 Participation des bactéries lactiques aux autres produits

fermentés

22

Liste des figures

Liste des Figures

Figures Titre N°

Figure 01 Arbre phylogénétique des principaux genres des

bactéries lactiques de l'ordre Lactobacillales.

4

Figure 02 Représentation schématique des principales voies de

fermentation des Hexoses chez les BL.

9

Figure 03 Les deux isomères de l’acide lactique. 10

Figure 04 Morphologie en microscope électronique Lactococcus

lactis x1000.

13

Figure 05 Étapes essentielles de transformation du lait en fromage. 13

Figure 06 Morphologie électronique de souche St. Thermophilus

x1000.

14

Figure 07 Morphologie électronique de souche L. bulgaricus

x1000.

14

Figure 08 Représentation schématique de l'interaction entre L.b et

S.T dans un inverenement laitières.

15

Figure 09 Représentation des différents stades d'utilisation des

levains malolactique.

20

Figure 10 Schéma de la méthode de saignée. 20

Figure 11 Structure de la nisine. 24

Figure 12 Dénombrement des flores contaminants des viandes de

bœuf après 5 semaines de stockage a 2° C sous

différents atmosphères.

27

Figure 13 Morphologie de L. sakei observée par microscopie

électronique à balayage x1000.

27

Figure 14 Morphologie de Bifidobacterium x1000. 29

Figure 15 Le rôle des bacteries lactiques dans la fabrication des

aliments fermentés.

30

Table des matières

Tables des matières

Table des matières


Liste des figures

Liste des tableaux

01 Introduction..................................................................................................................

Chapitre I : Généralités sur les bactéries lactiques

02 I.1.- Historique..............................................................................................................

02 I.2.- Définition………………………………………………………………………...

02 I.3.- Habitat....................................................................................................................

02 I.4.- Caractéristiques générales des bactéries lactiques……………………………....

03 I.5.- Classification…………………………………………………………………….

05 I.6.- Exigences nutritionnelles………………………………………………………...

06 I.6.1.- Exigences en acides aminés................................................................................

06 I.6.2.- Exigences en bases azotés……………………………………………………..

06 I.6.3.-Exigences en sels minéraux…………………………………………………....

06 I.6.4.-Exigences en cations …………………………………………………………

06 I.6.5- Exigences en vitamines………………………………………………………...

07 I.6.6.- Exigences en glucides.........................................................................................

08 I.7.- La fermentation lactique…………………………………………………………

08 I.7.1.- Définition de la fermentation lactique…………………………………………

08 I.7.2- Les deux voix de la fermentation lactique……………………………………...


08 I.7.2.1. Homofermentation……………………………………………………………

08 I.7.2.2. Hétérofermentation…………………………………………………………..

09 I.8. L'Acide lactique…………………………………………………………………..

09 I.8.1. Définition……………………………………………………………………….

10 I.8.2.Quelques caractères d'acide lactique …………………………………………...

Chapitre II : L'utilisation Agro-alimentaire des bactéries lactiques

11 II.1.- Utilisation dans le domaine alimentaire………………………………………...

11 II.1.1- Produits laitiers………………………………………………………………...

11 II.1.1.1.- Lait fermentée………………………………………………………………

11 II.1.1.1.a. L'ben……………………………………………………………………….

11 II.1.1.1.b. Raïb………………………………………………………………………..

12 II.1.1.2.- Beurre et crème……………………………………………………………..

12 II.1 1.3.- Fromage……………………………………………………………………..

12 II.1.1.3.a. Bactéries lactiques et fabrication de fromage………………………………

12 II.1.1.3.b. Les Lactococcus et fabrication de fromage………………………………..

13 II.1.1.4.- Yaourt……………………………………………………………………….

13 II.1.1.4.a. Définition…………………………………………………………………..

14 II.1.1.4.b. Les effets des bactéries de yaourt au cours de l'industrie………………….

15 II.1.1.4.c. L'intérêt de fonction des bactéries de yaourt……………………………….

16 II.1.2.-Panification……………………………………………………………………

16 II.1.2.1. Définition de levain………………………………………………………….

16 II.1.2.2.Les levains lactiques………………………………………………………….


16 II.1.2.3. Fonction des bacteries lactiques dans les produits de panification………….

17 II.1.3.- Produits carnés………………………………………………………………..

17 II.1.3.1.Définition des produits carnés………………………………………………..

17 II.1.3.2. Les bactéries lactiques dans les produits……………………………………..

18 II.1.3.3. Le rôle des bactéries lactiques dans les produits carnés……………………..

18 II.1.4.- Vinification…………………………………………………………………...

18 II.1.4.1. Définition de vinification…………………………………………………...

18 II.1.4.2.Des bactéries lactiques du raisin au vin……………………………………...

19 II.1.4.3. Les types de fermentation dans la vinification……………………………...

21 II.1.4.4.Les intérêts des bactéries lactiques…………………………………………..

21 II.1.5.Définition de cidre……………………………………………………………..

21 II.1.5.1.Les incidences organoleptiques………………………………………………

21 II.1.5.2.Les incidences technologiques……………………………………………..

22 II.1.6- Produits végétaux……………………………………………………………...

23 II.2.- Utilisation dans le domaine de conservation……………………………………

23 II.2.1.-Propriétés inhibitrices des bactéries lactiques………………………………….

23 II.2.2- Production d'acide……………………………………………………………..

23 II.2.3.- Production des bactériocines…………………………………………………..

23 II.2.3.1. Définition des bactériocines………………………………………………….

24 II.2.3.2.Les intérêts des bactériocines………………………………………………....

24 a) Dans le secteur alimentaire………………………………………………..

24 b) Dans le secteur de la santé……………………………………………...


25 II.2.4.- Production d'autre substance inhibitrice……………………………………...

25 II.2.5.- Bioprésarvation……………………………………………………………….

25 II.2.5.1.Les bactéries lactiques dans la biopréservation……………………………...

26 II.2.5.2- Produits de mer……………………………………………………………...

26 a) Origine des bactéries lactiques dans les produits de la mer………………

26 b) Utilisation des bactéries lactiques dans la biopréservation des produits de

la mer……………………………………………………………………...

26 II.2.5.3.- Produits carnées……………………………………………………………..

28 II.2.6.- Les Probiotiques………………………………………………………………

28 a) Les Bifidobactirium………………………………………………………….

29 b) Les Lactobacillus…………………………………………………………….

30 c) Les principaux effets des Propiotiques………………………………………

31 Conclusion…………………………………………………………………………….

Références bibliographiques.

Résumé

Introduction

Introduction

1

Introduction

Les micro-organismes sont étymologiquement des "petits organismes", donc des êtres

vivants si petits qu'ils ne sont observables qu'au microscope. Ce terme englobe une variété

d'espèces très différentes, qu'elles soient eucaryotes (levures, algues), ou procaryotes

(bactéries). Ces dernière sont des organismes vivants unicellulaires parmi eux les bactéries

lactique (Mozzi et al., 2010).

Les bactéries lactiques sont des cellules procaryotes organotrophes formant un groupe

hétérogène constitué de cocci et de bacille (Badis et al., 2005). Ce sont des bactéries à Gram

positif. Elles sont asporulantes, aéroanaérobie facultatives ou micro-aérophiles, à

métabolisme fermentaire strict, acido-tolérantes et capables de croître à des températures

comprises entre 10°C et 45°C et à des pH allant de 4.0 à 4.5. Ces bactéries sont généralement

immobiles et se caractérisent par la production d’acide lactique comme produit majeur du

métabolisme (Salminen et al., 2004; König et Fröhlich, 2009 ; Pringsulaka et al., 2011).

Les bactéries lactiques sont largement utilisées dans l’industrie alimentaire, en tant que

starters dans les procédés de fermentations afin de répondre aux exigences de croissantes des

consommateurs en produits alimentaires moins traités et exempts de conservateurs chimiques.

Leur apports bénéfiques consistent à l’amélioration de la qualité des produits fermentés en y

développant certaines caractéristiques organoleptiques, sans altérer le goût ni l’odeur, et en

augmentant leur durée de conservation. Cette préservation est conférée par la production de

plusieurs métabolites ayant une activité antimicrobienne tels que les acides organiques, le

peroxyde d’hydrogène, le dioxyde de carbone, la reutérine, le diacétyle et les bactériocines

(Dortu et Thonart, 2009; Moraes et al., 2010 ).

Ce travail s’inscrit dans le cadre de la recherche bibliographie sur les bactéries

lactiques essentiellement dans le secteur Agro- alimentaire et l’importance de ces bactéries

dans la fermentation industrielle.

Chapitre - I-

Généralités Sur les

Bactéries lactiques

Chapitre: I Généralités sur Les bactéries lactiques

2

Chapitre I - Généralités sur les bactéries lactiques

I.1.- Historique

Les bactéries sont de très anciens micro-organismes dont les ancêtres (Drider D et

Prevost H, 2009), ils ont été utilisées pour la fermentation des aliments depuis plus de 4000

ans sans pour autant comprendre la base scientifique de leur utilisation, mais tout en essayant

de produire des aliments de meilleure conservation et de meilleure qualité (Sallofe Coste,

1994).Ce n'est qu'à la fin du 19eme

siècle époque des grandes découvertes de la microbiologie,

que certaines chercheures ont isolé un streptocoque (Poulain,1994), comme Von

Freudeinreich en (1897) . La production des cultures de bactéries et l'emploi de ferment se

développent au début du 20eme

siècle (Drider D et Prevost H, 2009).

I.2.- Définition

Les bactéries lactiques constituent l'un des groupes incontournables de la microbiologie

alimentaire (Drider D et Prevost H, 2009), a été défini pour la 1ere

foi par Orla-Jensen (1919),

réunit plusieurs genres caractérisés par leur capacités à fermenter les glucides en produisant

de l’acide lactique (Novel, 1993).

Les bactéries lactiques sont des micro-organismes ubiquitaires qui se retrouvent dans

différents types d'habitat (Dellaglio et al., 1994; Matamoros, 2008) sont des cellules

procaryotes, hétérotrophes et chimio-organotrophes (De Roissart, 1986). Elles jouent un rôle

important dans de nombreux procédés laitiers (Raynaud, 2006) produisant de l'acide lactique

comme produit principal et vaginale humaine ou animale. Elles colonisent de nombreux

produits alimentaires comme les produits laitiers, la viande, les végétaux et les céréales et font

partie de la flore dans un grand nombre de fermentations spontanées de produits alimentaires

(Stiles et al., 1997), ce qui à conduit à la reconnaissance de leur statut GRAS (Generally

Recognized As Safe).

I.3.- Habitat

Les bactéries lactiques sont très abondantes dans la nature. Elles se trouvent

généralement associées à des aliments riches en sucres simples. Elles peuvent être isolées du

lait, du fromage, de la viande, de végétaux ou des aliments ensemencés par les végétaux. Elles

se développent avec la levure dans le vin, la bière et le pain. Quelques espèces colonisent le

tube digestif de l'homme et des animaux (Leveu et Bouix, 1993; Hassan et Frank, 2001;

Hadaf, 2012).

I.4.- Caractéristiques générales des bactéries lactiques

Les bactéries lactiques sont des bactéries possèdes une réponse positif a la coloration de

Gram, immobiles, asporulées, au point de vie enzymatique catalase et oxydase et nitrate


3

réductase négative, anaérobies ou aérotolérantes (Laurent et al., 1998). Les bactéries lactiques

ont des formes déférentes des cocci ou des bâtonnets (Bourgeois et Larpent, 1996).Elles ont

des besoins complexes en facteur de croissance : vitamine B, acide aminés, peptides, bases

puriques et pyrimidiques. Certaines B.L ont été isolées de nombreux milieux naturels

végétaux et animaux tels que le lait cru, l’environnement, les cavités bucales et vaginales…

(Luquet, 1986). Elles se caractérisent par un métabolisme exclusivement fermentaire qui les

conduit à produire a partir du glucose des quantités importantes d’acide lactique, accompagné

dans certains cas d’autres métabolites (éthanol, CO2, autres acides organiques). Elles ont une

capacité de biosynthèse faible et formes déférentes (Luquet, 1986).

I.5.- Classification

La première classification des B.L basée sur les propriétés observables à savoir les

propriétés morphologiques, biochimiques et physiologiques a été établie en 1919 par Orla-

Jensen. Les marqueurs chimio-taxonomiques tels que les compositions des acides gras et les

constituants de la membrane cellulaire, ont été aussi utilises pour la classification (krieg,

2001).Les nouvelle techniques pour l'indentification et la classification des B.L remettent

couramment en causes et/ou complètent les approches phénotypiques anciennement utilisées

(Garrity et al., 2008), qui sont pour identifier les espèces à l'intérieur des genres (Vandamme,

1996; Stiles et Holzopfel, 1997; Ho et al., 2007; Hadaf, 2012).


4

Figure 01 : Arbre phylogénétique des principaux genres des bactéries lactiques de l'ordre

Lactobacillales (De Vos et al, 2009).

Les principaux genres des bactéries lactiques

Actuellement, les bactéries lactiques regroupent onze genres bactéries différents (Sutract

Federighi, 1998).

Lactobacillus, Leuconostoc, Lactobacoccus, Streptococcus, Pediococcus, Carnobacterium,

Enterococcus, Oenococcus, Tetragenococcus, vagococcus et Bifidobocterium.


5

Tableau 01 : Les différents genres de bactéries lactiques d’intérêt en microbiologie des

aliments et leurs principales caractéristiques (Federighi M, 2005).

Genre Morphologies Fermentation Caractéristique

s principles

Habitats

principaux

Lactobacillus Bacillus Homofermentaire

ou

Hétérofermentaire

Thermophilus ou

mésophiles

Homme, Produits

laitiers, carnés,

végétaux…

Carnobacterium Bacillus Hétérofermentaire Psychotropes,

peu

acidotolérants

Produits carnés,

poissons, produits

laitiers

Lactococcus Coques Homofermentaire Mésophiles,

croissance à

10°C et non à

45°C

Produit laitiers,

végétaux

Streptococcus Coques Homofermentaires Thermophiles Produit laitiers

Enterococcus Coques Homofermentaires Mésophiles,

croissance à

45°C et non à

10°C,

thermorésistance

Intestin de

l’homme et des

animaux, produits

laitiers

Pediococcus Coques en

tétrades

Homofermentaires Mésophiles,

halotolérants Bière, produits

végétaux,

saucissons

Tetragenococcu

s

Coques en

tétrades

Homofermentaires Mésophiles,

halophiles Saumures

Leuconostoc Coques Hétérofermentaires Mésophiles Produits végétaux,

produits laitiers

Oenococcus Coques Hétérofermentaires Mésophiles Vin

Bifidobacterium Forme

irrégulière

Acide acétique et

lactique

Mésophiles Intestin de

l’homme et des

animaux

Vagococcus Coques

mobiles

Homofermentaires Mésophiles Intestin de

l’homme et des

animaux, produits

laitiers

(Boudjema 2008)

I.6.- Exigences nutritionnelles

Les B.L ont un besoin pour leur nutrition car elles sont incapables de synthétiser un

certain nombre des éléments qui sont variables d'une espèce à une autre, par ce qu'elles ont

une faible biosynthèse donc ce sont auxotrophes.

Alors elles sont considérées comme un groupe de bactéries le plus exigent de point de vie

nutritionnel (Drider D et Prevost H, 2009).


6

I.6.1.- Exigences en acides amines

Les bactéries lactiques sont en principes incapables d’effectuer la synthèse des acides

aminés, et doivent par conséquent faire appel à des sources exogènes pour assurer leur

métabolisme (Luquet, 1986).

Les exigences en acides aminés des Streptococcus sont différentes de celles des

Lactobacillus, ils ont besoin d’acide glutamique d’histidine, de cystéine, de méthionine et

aussi de valine, de leucine et de tryptophane ou de tyrosine.

Les lactobacilles ont besoin d’aspartate, d’histidine, de lysine, de leucine, de méthionine et de

valine (Lenoin et al., 1992).

I.6.2.- Exigences en bases azotées

Les bases puriques et pyrimidiques ne sont pas vraiment essentielles au métabolisme

des bactéries lactiques (Desmazeaud M, 1983).

I.6.3.- Exigences en sels minéraux

Les besoins en éléments minéraux des bactéries lactiques ne sont encore partiellement

connus. Les principaux éléments tel que le magnésium et le manganèse sont généralement

requis (Imbert et Blandeau, 1998;Letrot et Juillard, 2001;Corrieu et al., 2008) jouent un rôle

important dans la nutrition des Lactobacillus (Ledesma et al., 1977; Mazali, 1992), alors que

les besoins en calcium et en potassium sont moins systématiques. Les besoins en fer

dépendant des micro-organismes (Pandey et al., 1994; Impert et Blandeau, 1998).

Le zinc présente un effet positif pour la croissance de certains lactobacilles, mais il est

toxique à fort concentration. A l’opposé, le sodium, le cadmium, et le cuivre démontrent un

effet inhibiteur (Corrieu et al., 2008).

I.6.4.- Exigences en cations

Le rôle principal des cations dans la nutrition des bacteries lactiques et dans les

différentes réactions métaboliques (Boyaval et al., 1988). La forme ionique entraine une

activation de la fermentation lactique par une meilleure utilisation des sucres, par exemple

Amouzou et al (1985) ont montrés le rôle de Mg2+

sur Streptococcus thermophilus.

I.6.5.- Exigences en vitamines

Les bactéries lactiques sont incapables de synthétises les vitamines qui jouent un rôle

irremplaçable des coenzymes dans le métabolisme cellulaire. Streptococcus thermophiles à

une exigence absolue en acide pantothénique (B5), en riboflavine (B2), à moindre degré en

thiamine (B1), en nicotinamide ou en acide nicotinique (B3) et en biotine (B8). La pyridoxine

ou ses dérives (B6) stimulent fortement sa croissance (Desmazeaud M, 1983).


7

Tableau 02 : Principaux besoins vitaminiques des quelques bactéries lactiques (Corrieu et al.,

2008).

Vitamines Lactobacillus Lactococcus St. thermophilus

Acides

ascorbiques (C)

++

Acides foliques

(B11)

V V V

Acides

nicotiniques

+

Acides

pantothéniques

(B5)

++ ++ ++

Biotine V + +

Cabalamine

(B12)

V V V

Niacine (PP) ++ ++ +

Pyridoxine (B6) V + +

Riboflavine (B2) ++ V ++

Thiamine (B1) V V +

++ : Exigence absolue ; + : Stimulant mais non essentiel ; V : Variable selon l’espèce.

I.6.6.- Exigences en glucides

Les bactéries lactiques ont la capacité de fermenter des glucides. (Wood et Holzapfel,

1995 ; Bazo, 2011), par exemple S. thermophiluses est fermenté et transformé rapidement du

lactose en lactate, et utilisé différent source tel que : lactose, saccharose, glucose, galactose,

fructose .S. thermophilus a été adapte a alimenter et croitre sur lactose comme source de

carbone (Vaillancourt et al., 2002 ; Vanden Bogaard et al., 2004 ; Ben-Yahia, 2012).


8

I.7.- La fermentation lactique

I.7.1.- Définition

La fermentation est un procédé biologique utilise des sources d’hydrate de carbone et

donnée comme résultat l’alcool, l’acide lactique, A acétique, A acétone et co2 pour obtenir des

aliments des boisson ou des produits susceptibles d’améliorer sa condition.(Kandler, 1983).

C12 H22 O11 + H2 O 4(CH3- CHOH- COOH)

Lactose Acide lactique

I.7.2.- Les deux voix de fermentation

La fermentation est divisée en deux grandes groupes:

I.7.2.1.- Homofermentation

Les bactéries lactiques entrouvent dans la glycolyse pour dégrader les hexoses

(glucose) qui est subi une déférent étape de transformation pour donné le pyruvate qui est

réduit en acide lactique qui est le produit unique. Dans les conditions défavorables ces

bactéries produisent également l’acide fornique, l’acide acétique, l’éthanol et/ou le CO2 par la

voie de fermentation des acides mixtes (Mozzi et al., 2010).

1 glucose + 2 Pi + 2 ADP 2 lactate + 2 ATP (Homofermentation).

I.7.2.2.- Hétérofermentation

Les bactéries lactiques qui fermentent le glucose en produisant, en plus de l’acide

lactique, de l’éthanol et du CO2 sont dites hétérofermentaire. Les groupes principaux de

bactéries présentant ce type de métabolisme sont les Leuconostoc et certains lactobacilles. Ces

micro-organismes sont dépourvus d’une FBA et le système de transport PTS (Thompson et

Gentry-Weeks, 1994 ; Hadef, 2012).

1 glucose + 1 Pi +1 ADP 1 lactate + 1 éthanol (acétate) + 1 CO2 + 1

ATP (hétérofermentation).


9

Figure02 : Représentation schématique des principales voies de fermentation des Hexoses

chez les bactéries lactiques.

ATP : adénosine triphosphate.

ADP : adénosine di phosphate.

NAD+

/ NADH, H+

: Couple oxydant/ réducteur du nicotinamide adénine dinucléotide.

Pi : phosphate inorganique (Makhloufi, 2011).

I.8.- L'Acide lactique

I.8.1.- Définition

L'acide lactique ou acide α hydroxy propionique se présente sous deux formes

optiquement actives deux à la présence d’un carbone α symétrique situe en α de la fonction

acide. La configuration L (+) est lévogyre et la configuration D (-) est dextrogyre (Jarry,

1994).


10

Figure 03 : Les deux isomères de l’acide lactique (Jarry, 1994).

I.8.2.- Quelques caractères d'acide lactique

Streptococcus thermophilus est homofermentaire produit uniquement l’acide L

lactique (Panesar et al., 2007).

L’isomère acide D lactique est parfois dangereux au métabolisme humain et peut

causer un acidose et décalcification (Zhang et al., 2007).

L’isomère acide L lactique est préféré dans les produits alimentaires, dû à la présence

de Lactate déhydrogénase dans l’être humain (Naveena et al., 2004).

L’acide lactique est classé comme à GRAS (Generally Recognized as Safe) donc il es

utilisé comme un additif alimentaire par FDA (Food and Drug Administration) (Narayanan et

al., 2004).

Chapitre - II –

L'utilisation

Agro-alimentaire

Des

Bactéries lactiques

Chapitre II Utilisation Agro-alimentaire des bactéries lactiques

11

Chapitre II : Utilisation Agro-alimentaire des bactéries lactiques

II.1.-Utilisation dans le domaine alimentaire

Dans l’industrie alimentaire, les bactéries lactiques sont impliquées dans la fermentation

et bioconservation des déférentes aliments, les souches Lactobacillus bulgaricus,

Streptococcus thermophilus sont utilisées pour la production du yaourt, des fromages et des

laits fermentés (Yateem et al., 2008), Le vin, les poissons, les viandes, les charcuteries, le

pain au levain entre autres sont aussi des produits de fermentation par des bactéries lactiques

(Badis et al., 2005).

II.1.1.- Les produits laitiers

Le lait est un fluide biologique complexe sécrété par les mammifères quotidienne de

l'homme vu sa composition équilibrée en nutriments de base (protéines, lipides et glucides),

sa richesse en calcium et son apport non négligeable en vitamines (A, B2, B5 et B12) et en

divers sels minéraux (Ouali, 2003).Donc la plupart de produits obtenu par la fermentation

résultent de procédé traditionnel (Federighi M, 2005).

II.1.1.1.- Lait fermenté

Les laits fermentés sont des produits laitiers transformés par une fermentation

essentiellement lactique qui aboutit à l’acidification et à la gélification du lait (Béal et Sodini,

2012). Les laits fermentés sont le L’ben et le Raïb.

II.1.1.1.a.- L'ben

Le L’ben est produit également à l’échelle industrielle. C'est un lait pasteurisé

fermenté. L'acidification est provoquée par ensemencement des ferments lactiques mésophiles

sont : Streptococcus cremoris, Streptococcus lactis et Streptococcus diacetylactis ;

Leuconostoc dextranicum, Ln. citrovorum et Ln. Mesenteroides. Le lait qui sert à la

préparation du L’ben est reconstitué (Benkerroum et Tamime, 2004).

II.1.1.1.b.- Raïb

Le Raïb à une très ancienne tradition il est fabriqué à partir du lait cru de vache

ou de chèvre. La fermentation du lait, comme de nombreux procédés traditionnels de

fermentation, est spontanée et incontrôlée et pourrait être une source précieuse des bactéries

lactiques autochtones (Mechai et Kirane, 2008).


12

II.1.1.2.- Beurre et crème

Ces produits sont résulta de fermentation de lait subissent une maturation biologique

à partir de certaines bactéries qui constitués essentiellement de Lactococcus lactis subsp.

Cremoris, Leuconostoc citrovorum, Lactococcus lactis subsp et lactis biovar diacetylactis. Il

en résulte une acidification provoquent la coagulation des protéines qui aboutit à

l’épaississement de la crème, et la production de diacétyle, issu du métabolisme du citrate et

conférant son arome caractéristique au beurre (Federighi M, 2005).

II.1.1.3.- Le fromage

II.1.1.3.a.- Bactéries lactique et fabrication de fromage

Les bactéries lactiques sont introduites dans le lait sous forme de «levains »

lactiques, encore appelés «ferments ».Leur action dans la fabrication fromagère est liée

principalement à deux aspects de leur métabolisme :

1. La production d’acide lactique: Cet acide est un sous-produit de la fermentation,

voie de dégradation des sucres en conditions anaérobies (absence d’oxygène).

2. L’activité protéolytique (fractionnement des protéines).Les bactéries lactiques

ne peuvent absorber et utiliser que des acides aminés libres, peu abondants dans le lait, ou des

peptides courts (composés seulement de quelques acides amine).Leur nutrition azotée exige

donc l’hydrolyse des grandes protéines du lait, et notamment les caséines, par des enzymes

(les protéases) situées dans la paroi extérieure de la cellule.

Dans la fabrication fromagère, elles jouent un rôle primordial dans les premières

étapes de la transformation du lait, mais elles interviennent aussi, directement et

indirectement, dans la phase d’affinage et dans la qualité sanitaire des produits ( Desmazeaud

M, 1998).

II.1.1.3.b.- Les Lactococcus et fabrication de fromage

Lactococcus lactis est la seule espèce de lactocoque utilise industriellement en

fromagerie (Holler et Steele, 1995). Les souches sont sélectionnées pour leur aptitude à

acidifier le lait, à travers leur métabolisme homofermentaire, et à produire des arômes. Les

lactocoque sont utilisés dans la majorité des technologies fromagères où ils peuvent

constituer le seul ensemencement en bactéries lactiques (Chamba et al., 2008). Sont capables

de fermenter les sucres en lactate entraînant la coagulation du lait, mais également de

produire de nombreux autres composés comme des polysaccharides (Raynaud, 2006).

Le genre Lactococcus comporte plusieurs espèces et sous espèces. Pour la

fabrication fromagère (cheddar, fromage frais ...), les trois espèces suivantes sont utilisées :


13

Lactococcus lactis ssp. Lactis, Lactococcus lactis ssp. Cremoris, Lactococcus lactis ssp

.lactis biovar diacetylactis (Teuber et al, 1992). Telle la production de diacétyle à partir

du citrate, la désamination de l'arginine, la capacité à croitre en présence de 4.5% de sel, à pH

9,2 et à 40° C.

Figure 04 : Morphologie en microscope électronique Lactoccocus lactic x1000

(wessels et al.,1996).

Figure 05 : Étapes essentielles de transformation du lait en fromage

(Parente et Cogan, 2004).

II.1.1.4.-Yaourt:(yogourt)

II.1.1.4.a.- Définition

Le yaourt est un lait fermenté obtenu exclusivement par la coagulation du lait

sous l'action de deux bactéries : Streptococcus thermophiles et Lactobacillus bulgaricus

(Quiberoni et al., 2010 ; Iyeret et al., 2009 ; De Vuyst et Tsakalidou, 2008 ; Delorme, 2008;

Caillage (coagulation du lait)

Egouttage (évacuation partielle du sérum)

Salage (saumurage)

Affinage (transformation par maturation

microbienne de le pate obtenu après égouttage )


14

Michaylova et al., 2007). Les bactéries de yaourt sont vivantes dans les produits mis en vent

(Anonyme, 1995).

II.1.1.4.b.- Les effets des bactéries de yaourt dans l'industrie

Streptococcus thermophilus

Le rôle principal de St. Thermophilus est la fermentation du lactose de lait en acide

lactique et en plus son pouvoir acidifiant. Elle augment la viscosité du lait par production de

polysaccharide (composés de galactose, glucose, ainsi que des petites quantités de raménose,

arabinose et de mannose) (Bergamaier, 2002).

Figure 06: Morphologie électronique de souche St. Thermophilus x1000

(Terre, 1986).

Lactobacillus bulgaricus

Lb. Bulgaricus est une bactérie thermophile ne produise sauf l'acide lactique

comme produits final a partir des hexoses de sucre par vois d'embden Meyerhof et incapable

de fermente le pentoses, cette bactéries a un rôle important dans le développement des

qualités organoleptiques et hygiéniques de yaourt (Merty-teysset et al., 2000).

Figure 07: Morphologie électronique de souche Lactococcus bulgaricus x1000

(Terre, 1986).


15

Figure 08: Représentation schématique de l'interaction entre L.b et S.T dans un invirennement

laitières (D'apres siewerts et al., 2008).

Tableau 03: Composition recommandée et optionnelle des ferments du yaourt (Hui, 1992).

Composition standard

recommandée par la FDA

Ferments additionnels

du yaourt

Streptococcus salivarius

ssp. thermophilus (St.)

Lactobacillus delbruckii

ssp. bulgaricus (Lb.)

Lactobacillus acidophilus

Lactobacillus casei

Lactobacillus helveticus

Lactobacillus jugurti

Lactobacillus lactis

Bifidobacterium longum

Bifidobacterium bifidum

Bifidobacterium infantis

II.1.1.4.c.- L'intérêt de fonction des bacteries de yaourt

Production d'acide lactique

Leur importent au cours de la fabrication du yaourt a partir de deux souches

spécifiques se résumer suit :

Il aide à déstabilisation les micelles de caséines, ce qui conduit à la formation du gel.

Il donne au yaourt son gout, comme il contribue a la saveur et l'arome (Timime et

Robison,1999 ; Singh et al., 2006).


16

Intervient comme inhibiteur contre les germes indésirables (Leory et al., 2002).

Activité protéolytique

Lb. Bulgaricus possède des protéases localisées, pour l'essentiel, au niveau de

la paroi cellulaire cette activité protéasique permet d'hydrolyser la caséine en polypeptide.

St. Thermophilus est concédérée comme ayant une faible activité endopeptidasique. Elle

dégrade les polypeptides par son activité axopeptidasique en acide amines libres (Anonyme,

1995).

II.1.2.- Panification

Le pain a été l'objet traditionnellement d'une fermentation naturelle à base de levain

II.1.2.1. -Définition de levain

Les levains est la population des micro-organismes que l’on peut rencontrer dans une

farine que l’on aura laissée fermenter sans autre adjonction des micro-organismes et après

l’avoir placée dans des bonnes conditions de développement (apport d’eau et température de

20à 25C°) (Bourgeois C B ; Larpent J P, 1996).

II.1.2.2.-Les levains lactiques

Les B.L les plus souvent identifiées dans les produits de panification est une flore

hétérogène essentiellement homofermentaire et composées appartiennent aux genres

Lactococcus, Leuconostoc, Ln mesenteroides, Pediococcus et Lactobacillus

homofermentaire: Lb coryneformis, Lb planétarium, Lb casei, Lb salivarium et Lb curvatus.

Et Lactobacillus hétérofermentaire: Lb cellobiosus, Lb brevis, Lb fermentum sont le plus

représentées. En peut ajoutent d'autre genre moins fréquents comme : Streptococcus et

Enterococcus, en mis évidence des nouvelles espèces jusque là non décrites : Lb. Spicheri, Lb

hammesii, Lb nantensis, Lb rossia, Lb acidifirinae, Lb zymae (Jean-Paul Larpent, 1997)

II.1.2.3.- Fonction des bacteries lactiques dans les produits de panification

Les levains de panification ont des effets sur la qualité du pain ( la texture des pates

et du pain, caractéristiques organoleptiques des produits, conservation et retard au

rassissement,…), ces effets sont en relation avec l’activité des bactéries lactiques dans la pate.

La production du gaz carbonique

En panification au levain seulement les bactéries hétérofermentaires produisent du

gaz carbonique responsable de la levée de la pate. Plusieurs auteurs relèvent cependant une

augmentation du volume des pates avec certaine association comme Lb. Sanfranciscensis.


17

L’aspect aromatique

L’arome du pain en général doit être attribué non pas à un seul composé, mais à un

mélange complexe de substances aromatiques d’origine microbienne et enzymatique. Le pain

au levain présente une flaveur caractéristique, celle-ci est due principalement à la production

des acides lactique et acétique par les bactéries lactiques. Les autres composés aromatiques de

type alcools, esters, et composés carbonyles proviennent des levures et de bactéries lactiques

a partir des procureurs présents dans la farine et le levain comme Lb. sanfranciscensis, Lb.

brevis, Lb. fructidoriens.

La qualité aromatique du pain au levain dépend du pH de la pate et du quotient

fermentaire. On appelle le quotient fermentaire (QF) le rapport molaire de la concentration en

acide lactique sur celle de l’acide acétique. La fermentation lactique confère aux produits finis

un gout typique du pain au levain, aigrelet par l’acide lactique et plus piquant par l’acide

acétique. Si ce quotient est trop faible, le pain présente un excès d’acidité acétique

désagréable au gout. S’il trop élevé, le pain est moins typé en raison de la prédominance de

l’acide lactique. Les valeurs optimales du (QF) pour définir un bon arome n’ont pas été

déterminées, mais il est un rapport compris entre 4 et 7 (Drider D et al., 2009).

II.1.3.- Produits carnés

II.1.3.1.- Définition des produits carnés

Les produits carnés représentent une grande variété de produits de consommation

courante dans l’alimentation humaine. Ces produits d’origine animale, frais ou transformés,

sont principalement issus de viandes bovine, porcine, ovine ou de volailles et constituent un

écosystème à la fois riche et sélectif pour les bactéries résidentes. Les produits carnés frais, en

particulier les viandes rouges peuvent être conservées à froid selon 2 modes : conservation à

l’air ou sous atmosphère modifiée (Leistner, 1992).

II.1.3.2.- Les bactéries lactiques dans les produits carnés

Parmi ces espèces bactériennes, certaines bactéries lactiques jouent un rôle

important dans la conservation des produits carnés en inhibant le développement d’espèces

pathogènes ou d’altération (Zagorec M, 2004).

Les différents espèces naturellement présentes dans les produits carnés sont Lb.sakei,

Lb. curvatus, Lb. plantarum, et Lb. farciminis. On y trouve aussi les espèces Cb. divergens,

Carnobactérium maltaromaticum, Ent. faecium, Le. mesenteroides, W. viridescens, W.

halotolerens, Ped. pentosaceus, Ped. acidilactici et L. lactis. Le groupe homofermentaire est

très recherché sur le plan technologique pour assurer la fermentation, abaisser le pH des


18

produits et pour sécuriser les produits fermentés. En contraire le groupe hétérofermentaire qui

peuvent être d’origine d’altérations (Drider D et al., 2009).

II.1.3.3.- Le rôle de bactéries lactiques dans les produits carnés

Les bactéries lactiques interviennent comme agents de fermentation

dans les préparations des viandes salées, épicées et ne subissant aucun traitement

thermique d’assainissement, comme les saucissons (Federighi M, 2005).

Les bactéries, Lb. sakie, Lb.curvatus, Lb. plantarum, Lb. pentoses, Ped.

pentosaceus sont utilisés comme ferments en salaison.

Le rôle de ces bactéries est de fermenter les glucides afin d’acidifier le

milieu.

Elles assurent une durée longue de conservation du produit, (reste stable

longtemps après la fin du processus de fermentation et de séchage).

Elles participent ainsi amplement aux qualités hygiéniques, (Drider D et

al., 2009).et à la production des composés organoleptiques : les acides organiques

issues du métabolisme des sucres, aldéhydes issus de la dégradation des acides aminés

(Federighi M, 2005). Elles ont la fonction au développement de la texture, la couleur

et la flaveur du produit carné fermenté. (Drider D et Prevost H, 2009).

II.1.4.-Vinification

II.1.4.1. - Définition de vinification

La vinification est la transformation du jus de raisin en vin fait intervenir des

phénomènes biochimiques complexes et plusieurs types de micro-organismes, chacun ayant

sa spécificité et son rôle particulier. Le procédé de vinification implique une première étape

biologique, la fermentation alcoolique (FA), qui consiste en la transformation par les levures,

des sucres du moût en éthanol. Dans certains cas, une deuxième étape biologique a lieu, la

fermentation malolactique (FML), pendant laquelle les bactéries lactiques transforment

l’acide malique du moût en acide lactique (Nehme N, 2008).

II.1.4.2.- Des bactéries lactiques du raisin au vin

Les bactéries lactiques font aussi partie de la flore microbienne du raisin, du moût

et du vin. Seul un petit nombre d’espèces parvient à se développer dans les moûts et les vins.

Les espèces les plus souvent rencontrées en œnologie appartiennent aux genres Pediococcus,

Leuconostoc, Oenococcus et Lactobacillus. La présence de ces bactéries lactiques sur les

raisins est faible, soit environ 100 cellules/gramme de baie (Lafon-Lafourcade et al., 1983).

Tout au long de la vinification, la microflore lactique évolue, non seulement en nombre mais

aussi en variétés d’espèces. Les bactéries isolées sur les raisins avant la récolte appartiennent


19

Principalement aux espèces Lactobacillus plantarum, L. hilgardii et L. casei (Carre, 1982).

Les moûts de raisin juste après leur arrivée dans la cuve contiennent une microflore

très variée appartenant généralement aux espèces : Lactobacillus plantarum, L. casei, L.

hilgardii, L.brevis, Pediococcus damnosus, P. pentosaceus, Leuconostoc mesenteroides,

Oenococcus oeni. Mais dans le cas d’un mauvais état sanitaire ou quand les conditions de

transport et/ou la propreté des équipements de la cave ne sont pas optimales, il est possible

d’avoir jusqu'à 106 cellules/mL, soit autant qu’une population de levures en début de

fermentation alcoolique, d’où les risques de compétition. Par ailleurs le pH des moûts de

raisin très murs est généralement plus élevé. Ce facteur est absolument déterminant pour le

niveau de la population bactérienne et pour son évolution (Lafon-Lafourcade et al., 1983).

II.1.4.3.- Les types de fermentation dans la vinification

Dans la vinification il y a deux types de fermentation (fermentation alcoolique,

fermentation malolactique).

La fermentation alcoolique (FA)

La FA consiste en la transformation par les levures, principalement Saccharomyces

cerevisiae (S. cerevisiae), des sucres du moût (glucose et fructose) en éthanol et en dioxyde de

carbone. Puis dans les vins rouges et dans certains vins blancs secs de garde et/ou très acides,

une deuxième étape biologique, la FML, peut avoir lieu à la fin de la FA si les conditions sont

favorables (Nehme N, 2008).

La fermentation malolactique (FML)

La FML consiste en une décarboxylation enzymatique de l’acide L-malique en acide

L-lactique par les bactéries lactiques, principalement Oenococcus oeni (O. oeni). Ceci se

traduit par une diminution de l’acidité du vin qui conduit à un net assouplissement gustatif

(Nehme N, 2008).


20

Figure 09: Représentation des différents stades d’utilisation des levains malolactique.

(Maitrise, 2011).

La formule de la fermentation malolactique

Des bactéries lactiques

COOH-CH2-CHOH-COOH CH3-CHOH-COOH + CO2

Acide L-malique Enzyme malolactique Acide L-Lactique

Figure 10: Schéma de la méthode de saignée (Copyleft, 2003).

Vendanges

Foulage égrappage

Sulfitage

Macération courte (10 à

15 h)

Egouttage que l’on appelle la

saignée

Mise en bouteille

Filtration

Fermentation malolactique en

fonction du type de vin souhaité

Fermentation alcoolique

Débourbage


21

II.1.4.4.- Les intérêts des bactéries lactiques

Ainsi le métabolisme des bactéries lactiques conduit à la synthèse de

produits secondaires qui ont un impact sur les qualités organoleptiques du vin.

La FML joue également un rôle dans la stabilité microbiologique du

vin.

II.1.5.- Définition de cidre

Le cidre est une boisson titrant de 2% à 8% obtenue à partir de jus de pomme fermenté

.Le cidre peut être brut ou doux et peut être utilisé pour la fabrication d'un vinaigre particulier

(Maitrise, 2011).

Dans le cidre, la fermentation malolactique se produit dans une moindre mesure. Elle

implique des Leuconostoc mais également des Lactobacillus (Federighi M, 2005).

II.1.5.1.- Les incidences organoleptiques

La modification de la saveur

L’augmentation du rapport sucre acidité provoquée par la baisse d’acidité liée à la

TML, fait évoluer le L’augmentation du rapport sucre acidité provoquée produit vers plus de

gras, de rondeur. Cette évolution est positive pour les cidres recherchés pour leur moelleux,

mais est un handicap pour ceux appréciés pour leur fraîcheur.

La modification des arômes

La synthèse des composés secondaires tels que le diacétyle ou l’acide acétique,

modifie les caractéristiques aromatiques des produits.

La teneur en éthanal

Les bactéries lactiques ont également la propriété de faire diminuer la teneur en

éthanal (Matrise, 2011).

II.1.5.2.- Les incidences technologiques

La fragilisation du produit

L’augmentation du pH résultant de la TML fragilise le produit, en particulier vis-à-

vis du framboisé. Dans ce cadre, le pH à ne pas dépasser avant mise en bouteille se situe

autour de 3,80.Par ailleurs, sans intervention, une TML rapide c’est-à-dire réalisée par une

population bactérienne importante, peut s’accompagner ou être suivie d’une maladie de la

graisse et/ou d’une piqûre lactique.


22

L’instabilisation de la couleur

L’augmentation du pH rend la couleur des cidres moins franche, plus sombre. Cette

évolution rappelle la casse oxydasique.

La baisse de la fermentescibilité

La consommation des nutriments par les bactéries lactiques entraîne une baisse de la

fermentescibilité qui peut rendre la prise de mousse difficile (Matrise, 2011).

II.1.6.- Les produits végétaux

Les bactéries lactiques interviennent dans préparation de nombreux produits végétaux

fermentés selon des méthodes plus ou moins traditionnelles. L’exemple le plus connu est la

choucroute, obtenue par fermentation lactique de lanières de chou en présence de sel. Elle fait

intervenir quatre espèces principales de bactéries lactiques : Leuconostoc mesenteroides,

Lactobacillus plantarum , Lactobacillus brevis et Pediococcus damnosus. Ces bactéries se

trouvent naturellement présentes à la surface des feuilles de chou. Elles se développent dans la

cuve de fermentation, du fait des conditions d’anaérobiose et de l’inhibition de flores

contaminants par le sel. Les bactéries lactiques ont un rôle essentiellement aromatique par la

production d’acides organiques et d’esters par les bactéries hétérofermentaire.

D’autres préparations à base de fruits ou légumes salés (olives, concombres) font

intervenir une fermentation lactique spontanée réalisée par la flore naturelle, ou l’on retrouve

les espèces citées pour la choucroute ainsi que des Pediococcus (Federighi M, 2005).

Tableau 04 : Participation des bactéries lactiques aux autres produits fermentés (Federighi M,

2005).

Produits Bactéries lactiques Principales activités

Produits carnes :

Saucisson, saucisses

Lb.sakei

Lb.curvatus

Lb. plantarum, Pediococcus

Acidification

aromes

Levains de panification Lb. plantarum

Lb. brevis

P.damnosus

Acidification

(A lactique acétique)

Vinification

Cidrerie

Oencoccus oeni

Lactobacillus

Pediococcus

Fermentation malolactique

Choucroute

Et légumes fermentes

Lb. brevis

Lb. Plantarum

P.pentosaceus

Acidification, aromes


23

II.2.- Utilisation dans le domaine de conservation

II.2.1.- Propriétés inhibitrices des bactéries lactiques

La propriété des bacteries lactiques à produire des composés antagonistes est reconnue

depuis très longtemps. Par cette capacité, l'utilisation des bacteries lactiques permet de

satisfaire les besoins au point de vue sanitaire en industrie alimentaire.

Outre les compétitions nutritionnelles, les bacteries lactiques, synthétisent canolertains

métabolisme à effet antimicrobien tels que l'éthanol, le peroxyde d'hydrogène, le diacétyle

(Atrih et Foster, 2001), les composes antifongiques (Lavermicocca et al., 2000). Grace a ces

propriété que les bacteries lactiques sont reconnues comme de bons agent de conservation des

produits alimentaires (Abee et al., 1995; Rodgers, 2001).

II.2.2.- Production d'acide

Le métabolisme principale des bacteries lactiques a pour effet une production

important d'acide lactique conduisent a une acidification rapide et durable. Le pH final dépend

de la matière première fermentée et des souches utilisées. Il est le plus souvent entre 4 et 4.5

dans le cas de yaourt; 4.8 pour la choucroute, 4.6 à5.3 dans le des saucissons. A ces valeurs de

pH le développement de la plupart a la stabilité des produits fermentées ( Federighi M,2005).

II.2.3.- Production des bactériocines

II.2.3.1.- Définition des bactériocines

Les bactériocines sont des familles de peptides ou protéines 20 à 60 acides aminés.

Synthétises naturellement par un très nombre de souches de bacteries lactique comme

bactéries a gram positif (Laurent et al., 1998).

Les bactériocines ne sont pas des antibiotiques mais elles possèdent des propriétés

antibiotiques :

Elles peuvent être bactéricides, c'est-à-dire éliminer certains micro-organismes.

Elles peuvent être bactériostatiques, c'est-à-dire inhiber la croissance de certains

micro-organismes.

Le nisine est l’un des première bactériocines caractérises et le plus étudiée, il

appartient a la classe I qui regroupe les bactériocines possèdent une structure peptidique

particulière (acides amines des hydrogènes relies par un pont mono-sulfure), dénommées

lanthionines. Joue un rôle dans la protection des produits laites est renforce par le fait qu’elle

possède une solubilité maximale aux pH acides rencontrer dans ces produits (Federighi M,

2005).


24

Figure 11 : Structure de la nisine (Bourgeois C M, Larpent J, 1989).

H: Hydrogene S: Sufre Ser: Sérine

Ile: Isoleucine Pro: Proline Val: Valine

Leu: Leusine Lys: Lysine Asn: Asparagine

Gly: Glytamine Met: Méthionine His: Histidine

Ala: Alanine

Dha: Acide dideshydro-lanthionine

Dhb: Acide dideshydroaminobutyrique

II.2.3.2.- Les intérêts des bactériocines

a) Dans le secteur alimentaire

Les bactériocines utilises comme aditif naturels dans les aliments (E234) a suscite

l’intérêt du consommateur qui cherche à minimiser l'utilisation des aditifs chimiques

artificiels dans le produits alimentaires (Nykanen et al., 1999).

Elles jouent un rôle de premier plan dans la fabrication de produits alimentaires

fermentés. Elles contribuent à l'amélioration du goût, de l'aspect et de l'innocuité

microbiologique de l'aliment. En plus d'améliorer la saveur, la fermentation permet

d'augmenter la durée de conservation du produit (Rogers, 1928 ; Rogers et Whittier, 1928).

b) Dans le secteur de la santé

Les bactériocines (la nisine) a fait l'objet d'un brevet (Blackburn et Projan, 1994)

quant a son utilisation dans la prévention et le traitement des ulcéras gastrique causes par

Helicobacter pylori (Gudcr et al., 2000).Elle est plus connue pour être un agent thérapeutique

potentiel des mastites bovines, et est déjà utilise comme agent prophylactique (Ross et

al.,1999) et possède un capacité inhibitrice de plusieurs pathogènes humaine.


25

II.2.4.- Production d'autre substance inhibitrice

Le peroxyde d’hydrogène ou le dérivés de l’oxygène produit par les bactéries lactiques

peuvent exercer un effet inhibiteur sur certaines flores d’altération comme les pseudomonas.

D’autre part, le peroxyde d’hydrogène produit par la flore lactique du lait cru participe au

mécanisme d’inhibition du système lactoperoxdase – isothiocyanate – peroxyde d’hydrogène

actif sur des bactéries comme Staphylococcus aureus ou Salmonella. Le diacétyle, produit du

métabolisme du citrate par plusieurs Lactococcus ou Lactobacillus est capable d’inhiber des

bactéries Gram négatif (Federighi M, 2005).

II.2.5.- La biopreservation

La biopreservation consiste à inoculer sur un produit des souches bactériennes

sélectionnées, de manière à inhiber la flore indésirable qui pourrait s'y trouver, sans modifier

les caractéristiques organoleptiques de ce produit (Rodgers, 2001). La biopreservation fait

partie des techniques qui peuvent être appliquées dans le cadre de la technologie des barrières.

Elle peut être utilisées sur des produits légèrement préservés, sur des produits frais emballés

sous atmosphère modifiée, ou sur des produits ayant subis une cuisson rapide.

Différents mécanismes entrent en jeu lors de la biopreservation. L'inhibition des flores

indésirables par les bactéries bioprotectrices peut être due à la compétition nutritionnelle lors

de la croissance, à la présence de certains produits du métabolisme ou à la production de

bactériocines (Helander et al., 1997). L'ajout de bactériocine purifiée directement sur un

produit alimentaire, parfois considérée comme une forme de biopreservation (Stiles, 1996) se

rapproche d'avantage de l'ajout d'additifs conservateurs. A l'heure actuelle, seule la nisine est

autorisée pour ce genre de traitement.

II.2.5.1.- Les bactéries lactiques dans la biopréservation

Les bactéries lactiques sont les bactéries les plus intéressantes pour la

biopréservation. De nombreuses études ont montré leur potentiel dans toutes sortes de

produits alimentaires. Certaines bactéries lactiques peuvent se développer rapidement dans les

produits réfrigérés et emballés sous vide ou sous atmosphère modifiée. Certaines souches

produisent des composés antimicrobiens (acides organiques, peroxyde d'hydrogène, diacétyle

et bactériocines) et elles sont généralement reconnues sans risques dans l'alimentation. De

surcroît, elles disposent auprès des consommateurs d'une image naturelle et bénéfique pour la

santé, due à leur présence dans des produits laitiers et aux effets probiotique de certaines

souches (pour revue, voir Stiles, 1996 et Guinane et al., 2005).


26

II.2.5.2.- Produit de mer

a) Origine des bactéries lactiques dans les produits de la mer

La microflore des produits de la mer dépend de plusieurs facteurs, dont la charge

bactérienne de la matière première (ici l'animal vivant : poisson ou crevette). La microflore

des poissons sont réparties sur les surfaces d'échange avec l'environnement : la peau, les

branchies, le mucus et le tractus intestinal. Sauf cas d'infection, le muscle est stérile. Etant

directement en contact avec l'extérieur, la microflore subit directement l'influence de

l'environnement : alimentation, température de l'eau, salinité, période de l'année et pollution.

(Gram et Huss, 1996).

Les bacteries majoritaires des poissons marines d’eaux tempéraux sont généralement

des bacilles psychrotrophes, parfois mésophiles a gram négatif, appartenant aux genre

Pseudomonas, Shewanelle, Acinetobacter, Aeromonas, Vibrio, Moraxella, Flavobacterium…

mais des bactéries à Gram positif comme Micrococcus, Carynebacterium, Bacillus ou

Clostridium, peuvent également être présentes dans des proportion variables.( Drider D et

Prévost H,2009).

b) Utilisation des bactéries lactiques dans la biopréservation des produits de la

mer

Les produits de la mer transformés et conditionnés sont des produits dont la qualité

microbiologique est difficile à maîtriser, et qui présentent généralement une forte présence de

bactéries lactiques. Ces deux éléments y rendent possible le développement de la

biopréservation.

La majorité des essais a porté sur l'inhibition de L. monocytogenes, en particulier dans

le saumon fumé (Wessels et Huss, 1996) ont montré une inhibition de ce pathogène sur des

tranches de saumon fumé par une souche de Lc. lactis productrice de nisine. Cependant

l'absence de croissance de la souche bioprotectrices à 5°C réduit son efficacité aux cas de

rupture de la chaîne du froid. Les souches de Carnobacterium sont particulièrement adaptées

à la biopréservation du saumon fumé : elles poussent à 5°C, leur pouvoir inhibiteur est

largement démontré et elles ont peu d'impact sur les qualités organoleptiques des produits

(Nilsson et al., 1999).

II.2.5.3.- Produits carnées

Des Lactobacillus (L. sakei) sont des principaux bactéries lactiques font partie de la

flore de surface des carcasses mais se développent peu sur les viandes fraiche par rapport aux

autre bactéries contaminants. L’analyse microbiologique de viande conservée sous vide ou


27

sous atmosphère modifiée montre que la flore lactique est la plupart du temps majoritaire

(Federighi M, 2005).

Figure 12 : Dénombrement de flores contaminants de viandes de bœuf après 5 semaines de

stockage a 2° C sous différents atmosphères (Federighi M, 2005).

Lactobacillus sakei

L’origine du nom de cette espèce trouve ses racines en 1934 lorsqu’elle est isolée en

tant que contaminant de la fermentation de l’alcool de riz japonais, le saké (Katagiri et al.,

1934, Kagermeier-Callaway et Lauer, 1995).

L'hétérogénéité phénotypique de l'espèce et la proximité avec une autre espèce résidente de

la viande, L. curvatus, ont par le passé rendu difficile l'identification correcte des souches de

L. sakei. La fermentation du mélibiose et l'hydrolyse de l’arginine par la voie arginine

désaminase sont deux critères phénotypiques utilisés pour distinguer les deux espèces : L.

sakei est positif aux deux tests tandis que L. curvatus y est négatif (Montel, 1985 ; Klein et

al., 1996).

Figure 13 : morphologie de L. sakei observée par microscopie électronique à balayage

(Klein et al., 1996)


28

Utilisation pour la bioconservation

Dans les produits carnés, sa capacité à coloniser cet écosystème fait de L. sakei un

candidat intéressant pour la bioconservation. Dès 1999, il a été observé que des souches de

bactéries lactiques montraient des effets inhibiteurs sur la croissance de L. monocytogenes et

E. coli O157:H7 (Bredholt et al., 1999).

En effet, L. sakei peut produire du peroxyde d’hydrogène à partir de l’oxygène et les

souches produisant du peroxyde d’hydrogène ont souvent des effets antibactériens contre des

contaminants dans la nourriture (Condon, 1987).

Une autre caractéristique importante pour la bioconservation est la capacité des

bacteries à produire des bactériocines qui sont appelées sakacines. Les sakacines K, A, M, P,

G, T, X et la lactocine S (Sobrino et al., 1992, Tichaczek et al., 1994, Hugas et al., 1995,

Champomier Vergès et al., 2002, Simon et al., 2002, Vaughan et al., 2004).Et possèdent des

effets inhibiteurs contre des espèces d’Enterococcus, de Carnobacterium, et contre L.

monocytogenes. (Vermeiren et al., 2006b). Il est possible d’améliorer la sécurité sanitaire

Pendant la préparation de saucissons secs français, en inhibant L. monocytogenes (Talon et

al., 2008).

II.2.6.- Les probiotiques

Les probiotiques sont des microorganismes qui un quantité suffisant exercent positif

sur la santé (corthier, 2006). Ils ont un rôle importent dans l'amélioration de la digestion et du

transit intestinal, le maintien de l'équilibre de la flore intestinale et de l'équilibre acido-basique

au niveau du colon. Utilisés pour l'enrichissement de certain yaourt et laites (Klaenhammer et

al., 2007).Cette utilisation est due aux effet nutritionnels et thérapeutique des ces bacteries car

elles enrichissent le milieu ou elles se trouvent en vitamines (B et K), acide amines , et

bactériocines responsables de l'inhibition des bacteries pathogènes (soomro et al., 2002).

Les bacteries les plus fréquemment utilisées comme probiotique sont des

Lactobacillus et des Bifidobacterium (Khan et Ansari, 2007).

a) Les Bifidobacterium

Genre Bifidobacterium a été décrit en 1924(Orla-Jensen, 1924). Certaines espèces des

bifidobactéries sont déjà présentes chez l’humain. C’est le cas notamment de Bifidobacterium

adolescentis, Bifidobacterium brève et Bifidobacterium longum qui se retrouvent dans

l’intestin des enfants et des adultes (Lee et al., 2010; Leahy et al., 2005). B. longum fait partie

des bifidobactéries qui sont reconnues pour leur potentiel probiotique. Il semble un effet

positif sur la muqueuse intestinale lorsque les patients souffrent de diarrhée suite à un


29

traitement aux antibiotiques (Fioramonti et al., 2003). La souche B. longum R0175 s’est

révélée avoir des effets bénéfiques sur les colites ulcéreuses chez l’enfant lorsqu’elle est

consommée avec un probiotique tel que l’inuline (Haskey et al., 2009).Et a Une diminution

de la douleur et des saignements (Estrada et al., 2001). Des propriétés anti-inflammatoires

puisqu’il a été démontré que la production de cytokines inflammatoires (TNF-ɑ et TFG-β)

chez une lignée cellulaire stimulée par des bactéries pathogènes est significativement

diminuée lorsque ce probiotique est présent (Wallace et al., 2003).

Figure 14 : Morphologie de Bifidobacterium x1000 (Estrada et al., 2001)

b) Les Lactobacillus

En mars 1990, une nouvelle souche de lactobacille, la R0052, a été décrite par

l’Institut Rosell Lallemand (Naser et al., 2006). Elle possède une surface cellulaire plutôt

hydrophobe ce qui lui confère la capacité à se lier non spécifiquement à la surface des cellules

de l’hôte (Jonhson-Henry et al., 2007).

Cette bactérie peut ainsi occuper les sites d’attachement de certains pathogènes comme

l’Escherichia coli enteropathogénique (EPEC) et l’E. coli enterohemorrhagique (EHEC),

souvent responsables des diarrhées chroniques chez l’enfant et des colites hémorragiques

(Sherman et al., 2005). Aussi que le probiotique doit être vivant pour avoir un effet

protecteur, alors qu’un contact direct avec les cellules de l’intestin n’est pas nécessaire (Jandu

et al., 2009). L. helveticus R0052 s’est révélé protéger l’intégrité de l’épithélium de la

barrière intestinale (Sherman et al., 2005).

Il y a aussi des autre Probiotiques comme Lactococcus mais il n'est utilise pas comme

Probiotique dans l'industries laitiers puisque il est sensible a l'acidité mais elle utilisée dans le

vaccination (Drider D, 2009).


30

c) Les principaux effets des Probiotiques

L'amélioration de la digestibilité de lactose.

L'abaissement du taux de cholestérol sanguin.

Des effets sur l'activité du système immunitaire.

L'inactivation de composés toxiques et la protection contre certaines infections

intestinales.

stabilisation de la fonction barrière de la muqueuse initiale.

modification de l'écologie intestinale.

utilises pour lutter contre la bactérie hélichobactèe polyré, associée l’ulcérer et au

cancer de l’estomac, certaine Propiotiques pourraient protéger du cancer du colon en

s’opposant à la fixation de micro-organismes cancérogènes et en diminuant la

présence de toxique et les processus inflammatoires (Laurent et al., 1998).

Figure 15: Le rôle de bactéries dans la fabrication des aliments fermentés.

Conclusion

Conclusion

31

Conclusion

Les bactéries lactiques occupent une place très importante dans notre vie douées de

plusieurs activités, elles sont considérées comme additif alimentaires ou elles sont trouvées

naturellement dans le produit. Un intérêt industriel tout particulier a été porté pour les

bactéries lactiques, avec les nouvelles techniques de conservation des produits alimentaires

plus particulièrement les produits de Pêche qui constituent un substrat bactériologique

potentiellement dangereux, et aussi de pouvoir bénéficier des produits frais prêt à l'emploi

incuit et une longue durée de conservation comparant avec la conservation chimique, elles

sont utilisées aussi pour améliorer des caractères organoleptiques de produit ( le gout, la

saveur, la texture, l'arome de produits par exemple le lait fermente, le yaourt, le fromage, le

pain et les produits carnée…etc).

Pour ces raisons industriellement les bactéries lactiques sont commercialisées pour

l’utilisation en fermentation et préservation des produits alimentaires.

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.

L’utilisation des bactéries lactiques dans la fermentation industrielle

Résumé :

Dans cette étude bibliographique nous avons illustré l'utilisation des bactéries lactiques dans les

différents domaines agro-alimentaires.

Les bactéries lactiques sont économiquement utilisées dans la fermentation des produits alimentaires

(fromages, yaourts, lait fermentée; les produits carnés fermentés…...) car elles ont la capacité de dégrader

les sucres en donnant une grande quantité d’acide lactique ainsi que d’autres produits tel que les

bactériocines qui assurent la biopréservation des produits alimentaires fermentés et les produits aromatiques

qui assurent les caractères organoleptiques… , qui ont aussi un rôle active a la prévention d’empoisnnement,

et l’augmentation de la valeur nutritive.

Mots clés: Les bactéries lactiques, acide lactique, les ferments industriels, biopreservation, caractères

organoleptiques.

The use of lactic acid bacteria in industrial fermentation

Summary:

In our literature review we have illustrated the use of these bacteria in different agro-food

industries.

Lactic acid bacteria are economically used in the fermentation of food products (cheese, yoghurt,

fermented milk, fermented meat products...) because they have the ability to degrade sugars to give a large

amount of lactic acid and other products such as bacteriocins that provide bioconservation the ferment

product food and aromatics ..., which also have active role in the prevention of poisoning, increased

nutritional value and improve the organoleptic characteristics of food .

Keywords: Lactic acid bacteria, lactic acid, industrial enzymes, prevention, organoleptic characteristics of

food.

.

الصناعيةات في التخمرن بكتيريا حمض اللباستخدام

:ملخص

. بكتيزيا حًض انهبٍ في يختهف يجاالث انتغذيت انشراعيتاستعًاليٍ خالل دراستُا انُظزيت هذِ أظهزَا

(...األجباٌ، انياغىورث، انحهيب انًخًز، انهحىو انًتخًزة ) في تخًيز انًىاد انغذائيت اقتصادياتستعًم بكتيزيا حًض انهبٍ

الٌ نها انقذرة عهً تفكيك انسكزياث نتعطي كًيت كبيزة يٍ حًض انهبٍ و يىاد أخزي يثم انبكتيزيىسيٍ انتي تؤيٍ انحفع و

. و تحسيٍ خصائص انًؤثزاث انحسيت انغذائيت ، كًا نها دور فعال في انىقايت يٍ انتسًى و سيادة انقيًت انغذائيت…يىاد عطزيت

. بكتيزيا حًض انهبٍ، حًض انهبٍ، انتخًزاث انصُاعيت، انىقايت، خصائص انًؤثزاث انحسيت انغذائيت: الكلمات المفتاحية

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