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Comment Streptococcus thermophilus et Lactobacillus bulgaricus précipitent-ils le caillé du fromage suisse ?

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J'ai appris dans mon cours de microbiologie alimentaire que Streptococcus thermophilus et Lactobacillus bulgaricus précipitent le caillé du fromage suisse. Cependant, je me demandais quel type de mécanismes ces bactéries utilisent pour accomplir ce processus.


les bactéries lactiques fermentent le lactose disaccharidique présent en grande quantité dans le lait en un composé à trois carbones, l'acide lactique, qui acidifie le lait. cela provoque la dénaturation et la coagulation des protéines également présentes dans le lait, formant des caillés. d'autres causes/méthodes de caillage peuvent être l'application de chaleur, de sels ou l'ajout de l'enzyme chymosine (rennine).


Processus de fermentation du fromage | Microbiologie

Le fromage peut être défini comme un caillé consolidé de solides du lait dans lequel la matière grasse du lait est piégée par la caséine coagulée. Contrairement aux laits fermentés, les caractéristiques physiques du fromage sont très éloignées de celles du lait.

En effet, la coagulation des protéines se produit dans une plus grande mesure en raison de l'utilisation d'enzymes protéolytiques et une grande partie de la teneur en eau du lait se sépare et est éliminée sous forme de lactosérum. Typiquement, le rendement en fromage à partir de lait est de l'ordre de 10 %.

La fabrication du fromage peut être décomposée en un certain nombre d'opérations unitaires relativement simples. De légères variations de ceux-ci et l'utilisation de différents laits se combinent pour générer la vaste gamme de fromages disponibles aujourd'hui, qui comprendrait 78 types différents de fromage bleu et 36 camemberts à eux seuls.

La classification des fromages est rendue difficile par cette diversité et les distinctions parfois assez subtiles entre les différents types. L'approche la plus réussie est probablement celle basée sur la teneur en eau, avec une subdivision supplémentaire en fonction du type de lait et du rôle des micro-organismes dans l'affinage du fromage (tableau 9.7).

Le fromage est un moyen précieux de conserver de nombreux éléments nutritifs du lait. Chez de nombreuses personnes, il évoque une réponse similaire au vin, jouant un rôle indispensable dans le régime alimentaire des gastronomes et incitant Brillat-Savarin (1755-1826) à inventer l'aphorisme plutôt inconfortable que le dessert sans fromage est comme une jolie femme avec un seul œil’.

Malgré cela, l'attrait d'un fromage bien affiné échappe à beaucoup de gens et il est parfois difficile de comprendre comment quelque chose qui peut sentir distinctement pédaler peut produire des saveurs aussi merveilleuses. Ce paradoxe a été résumé par un poète, Léon-Paul Fargue, qui a décrit le camembert comme « les pieds de Dieu ».

Aujourd'hui, la fabrication du fromage est une industrie majeure dans le monde, produisant près de 10 millions de tonnes par an. Une grande partie est encore pratiquée à une échelle relativement petite et explique la riche diversité des fromages encore disponibles.

Cependant, la production industrialisée à grande échelle est de plus en plus importante et est dominée par une variété, le Cheddar, qui est maintenant produit dans le monde entier, loin de la petite ville du Somerset d'où il est originaire.

Le fromage cheddar est particulièrement apprécié pour sa texture onctueuse et ses bonnes qualités de conservation, bien que les produits partageant ce nom puissent varier considérablement en saveur. Dans ce qui suit, nous décrirons les étapes de base de la fabrication du fromage avec une référence particulière à la fabrication du fromage Cheddar.

Le lait de vache destiné à la production de fromage doit être exempt d'antibiotiques et d'agents désinfectants qui pourraient interférer avec la fermentation. Bien qu'il ne soit pas obligatoire, un traitement thermique équivalent à la pasteurisation est généralement appliqué au début de la transformation. Cela contribue à garantir un produit sûr et une fermentation fiable, bien que les fromages fabriqués à partir de lait cru (non pasteurisé) aient été revendiqués comme possédant une meilleure saveur.

Le lait est ensuite refroidi à la température de fermentation qui, dans le cas du Cheddar et d'autres fromages anglais comme le Stilton, Leicester et Wensleydale, est de 29-31 °C. Les germes de démarrage utilisés dans la plupart des fabrications fromagères sont décrits comme des démarreurs mésophiles, des souches de Lactococcus lactis et de ses sous-espèces.

Les starters thermophiles tels que Lactobacillus helveticus, Lb. casei, Lb. lactis, Lb. delbrueckii subsp. bulgaricus et Strep, salivarius subsp. thermophiles sont utilisés dans la production de fromages comme l'Emmental et le Parmesan où une température d'incubation plus élevée est utilisée.

Le rôle des organismes starter dans la fabrication du fromage est à la fois crucial et complexe. Leur fonction centrale est la fermentation du lactose du sucre du lait en acide lactique. Ceci et la diminution du pH qui en résulte contribuent à la durée de conservation et à la sécurité du fromage et donnent une saveur piquante et fraîche au caillé.

La stabilité de la suspension colloïdale de caséine est également affaiblie et du calcium est libéré des micelles de caséine améliorant l'action de la chymosine. Une fois la protéine coagulée, l'acide contribue à l'expulsion de l'humidité et au retrait du caillé, processus qui régissent la texture finale du fromage.

Il existe deux systèmes différents pour l'absorption et le métabolisme du lactose dans les bactéries lactiques. Dans la plupart des lactobacilles et Strep, salivarius subsp. thermophilus, le lactose est capté par une perméase spécifique puis hydrolyse intracellulairement par la β-galactosidase.

Le glucose produit est fermenté par la voie EMP dans laquelle pénètre également le galactose après conversion en glucose-6-phosphate par la voie Leloir (Figure 9.7). La plupart des lactocoques et certains lactobacilles tels que Lb. casei absorbe le lactose par un système de phosphotransférase (PTS) dépendant du phosphoénolpyruvate (PEP) qui phosphoryle le lactose lorsqu'il est transporté dans la cellule.

Le lactose phosphate est ensuite hydrolysé par la phospho-β-galactosidase en glucose, qui entre dans la voie EMP, et le galactose-6-phosphate qui est finalement converti en pyruvate via la voie tagatose-6-phosphate.

Ces voies sont d'une importance pratique dans la fabrication du fromage chez les lactocoques, l'utilisation du lactose est une caractéristique instable codée par un plasmide et la perte de ces gènes peut clairement avoir de graves conséquences pour la fermentation du lait.

En utilisant des techniques de transduction, les biologistes moléculaires ont produit des souches de Lactococcus lactis dans lesquelles cette propriété a été stabilisée par l'intégration des gènes d'utilisation du lactose dans le chromosome.

Les lactobacilles thermophiles, qui emploient une lactose perméase et une -galactosidase, métabolisent préférentiellement le glucose produit, ne se transformant en galactose que lorsque le lactose devient limitant. Cela peut être un problème dans certains produits. L'accumulation de galactose peut donner lieu à une coloration brune lors du traitement thermique du fromage Mozzarella.

Dans les fromages suisses tels que l'Emmental, le galactose résiduel peut affecter la saveur du produit car les bactéries de l'acide propionique le fermentent de préférence au lactate. Ce faisant, ils produisent une prépondérance d'acide acétique (éthanoïque) qui ne confère pas la saveur de noisette habituelle associée aux concentrations équimolaires d'acétate et de propionate produites par la bactérie Propionibacterium à partir de lactate.

Les bactéries lactiques sont exigeantes sur le plan nutritionnel et nécessitent des nucléosides préformés, des vitamines, des acides aminés et des peptides pour soutenir leur croissance. Pour atteindre des densités cellulaires élevées et produire rapidement de l'acide dans le lait, les ferments laitiers doivent avoir une activité protéolytique pour surmonter la limitation imposée par le faible pool d'azote non protéique dans le lait natif.

Ces systèmes sont constitués de protéinases, associées à la surface de la paroi cellulaire bactérienne, qui peuvent hydrolyser les protéines de caséine. Les peptidases dans la paroi cellulaire dégradent les oligopeptides produits jusqu'à une taille qui peut être transportée dans la cellule (4-5 résidus d'acides aminés) où ils sont encore dégradés et utilisés.

Bien que cette capacité soit essentielle à la fonction de démarrage, elle joue également un rôle important dans le développement de la saveur du fromage au cours de l'affinage ou de la maturation. La fermentation du citrate en diacétyle est requise dans certaines variétés de fromage et les cultures de démarrage pour celles-ci comprennent des espèces telles que Lactococcus lactis subsp. diacetylactis ou Leuconostoc cremoris.

Le dioxyde de carbone est un autre produit de cette voie et est important dans la production des petits yeux dans le fromage hollandais comme le Gouda ou pour donner une texture ouverte qui facilitera la croissance de moisissures dans les fromages à pâte persillée. Dans d'autres fromages, comme le Cheddar, cela serait considéré comme un défaut de texture.

Pour produire du fromage Cheddar, une culture de démarrage est ajoutée à un niveau permettant d'obtenir 10 6 -10 7 cfu ml -1 . Dans le passé, ces cultures étaient élevées en laiterie à partir de cultures mères ou de préparations lyophilisées achetées auprès de fournisseurs commerciaux. De nos jours, les cultures concentrées surgelées ajoutées directement à la cuve à fromage sont de plus en plus utilisées en raison de leur facilité de manipulation et de la plus grande sécurité qu'elles offrent au fromager.

Ceci s'applique particulièrement au risque d'inhibition bactériophage de la fermentation qui a été une préoccupation majeure du fromager depuis qu'il a été identifié pour la première fois en Nouvelle-Zélande dans les années 1930. Les problèmes d'infection par les phages ne se limitent pas à la fabrication du fromage mais ont également été rencontrés dans la production de yaourt et de viandes fermentées.

Un bactériophage est un virus bactérien qui dans son état virulent infecte la cellule bactérienne, se multiplie en son sein, provoquant éventuellement l'éclatement de la cellule (lyse). Lorsque cela se produit lors d'une fermentation fromagère, l'acidification ralentit, voire s'arrête, entraînant des pertes financières pour le producteur ainsi qu'un risque accru de prolifération d'agents pathogènes.

On pense qu'une source importante de phages dans la fabrication du fromage sont les organismes de culture starter eux-mêmes qui portent en eux des phages lysogènes qui peuvent être induits dans un état virulent. Des problèmes surviennent en particulier lorsque les starters contiennent une seule souche ou seulement quelques souches et que la même culture est réutilisée sur une période prolongée.

Pendant ce temps, des phages spécifiques à cet organisme s'accumulent dans la plante et peuvent être isolés du lactosérum et des sources environnementales telles que les égouts et l'atmosphère, augmentant le risque d'échec de la fermentation.

Dans le passé, le contrôle de ce problème a été basé sur l'observation d'une hygiène rigoureuse dans la laiterie, la rotation de cultures de démarrage avec différentes sensibilités aux phages et la propagation de ferments dans des milieux inhibiteurs de phages qui contiennent des sels de phosphate pour chélater Ca 2+ et Mg 2+ requis pour une adsorption réussie du phage dans la cellule bactérienne.

Les bactéries lactiques possèdent leurs propres mécanismes de résistance à l'infection par les phages, notamment la restriction/modification de l'ADN non hôte, l'inhibition de l'adsorption des phages par altération ou masquage de récepteurs spécifiques à la surface cellulaire et la réduction de la taille de l'éclatement (le nombre de phages libérés par cellule infectée ).

La plupart de ces mécanismes semblent être codés par des plasmides, ce qui a ouvert la voie à de nouvelles stratégies de contrôle des phages, de sorte que des trans-conjugants avec une résistance accrue aux phages sont désormais disponibles.

Une évolution dans le temps pour la production de fromage Cheddar montrant des changements de pH et le calendrier des différentes étapes du processus est illustrée à la figure 9.8. Un bon démarreur devrait produire environ 0,2% d'acidité en une heure d'incubation. Il se multipliera jusqu'à environ 10 8 -10 9 cfu g -1 dans le caillé produisant une acidité de 0,6-0,7% avant que sa croissance ne soit stoppée par le salage.

Après environ 45 min, la présure est ajoutée. Le temps d'emprésurage et la quantité ajoutée sont d'autres variables importantes dans la fabrication du fromage qui diffèrent selon le type de fromage. La présure est une préparation du quatrième estomac ou caillette de veaux, d'agneaux ou de chèvres allaitants.

Son composant le plus important est l'enzyme protéolytique rénine ou chymosine qui clive la k-caséine, la protéine responsable de la stabilité de la micelle de caséine, entre la phénylalanine 105 et la méthionine 106.

Cela libère un macro-peptide de 64 acides aminés dans le lactosérum, laissant la para-k-caséine hydrophobe attachée à la micelle. La perte du macropeptide conduit à la formation de liaisons croisées entre les micelles pour former un réseau emprisonnant l'humidité et les globules gras.

La chymosine authentique est produite en tant que sous-produit d'abattoir, mais des présures microbiennes sont disponibles, produites à partir de champignons tels que Mucor miehei, Mucor pusillus et Endothia parasitica. Ceux-ci n'ont pas la spécificité de la présure animale et ont été associés à la production de peptides amers dans le fromage.

Maintenant, cependant, les gènes de la chymosine ont été clonés dans un certain nombre d'organismes et une chymosine identique à la nature est disponible dans le commerce, produite à l'aide de la bactérie E. coli et de levures.

Après 30-45 min, la coagulation du lait est terminée et le processus d'expulsion du lactosérum est lancé en coupant le caillé en cubes d'environ 1 cm. L'expulsion du lactosérum est en outre facilitée par le processus connu sous le nom d'échaudage lorsque le caillé, chauffé à 38-42 °C, rétrécit et devient plus ferme.

Les organismes de démarrage ne sont pas inhibés par de telles températures et continuent à produire de l'acide qui favorise le retrait du caillé. Les fromages produits à l'aide de ferments thermophiles peuvent être ébouillantés à des températures plus élevées sans arrêter le développement d'acide. Lorsque l'acidité a atteint le niveau souhaité (généralement de l'ordre de 0,25%), le lactosérum s'écoule de la cuve à fromage.

C'est à ce stade que se produit le processus connu sous le nom de cheddarisation. Le caillé est formé en blocs qui sont empilés pour comprimer et fusionner le caillé, expulsant plus de lactosérum. De nos jours, le processus manuel traditionnel est mécanisé dans une tour de cheddarisation.

A la fin de la cheddarisation, le caillé a un aspect fibreux caractéristique ressemblant à du blanc de poulet cuit. Les blocs de caillé sont ensuite broyés en petits copeaux. Cela facilite la répartition uniforme du sel qui, dans le Cheddar, est ajouté à un niveau compris entre 1,5 et 2 % p/p. Le caillé salé est formé en blocs qui sont ensuite pressés pour expulser l'air et le lactosérum piégés.

Enfin, le fromage est affiné ou affiné à 10°C pour permettre le développement des arômes. Au cours de cette étape, qui peut durer jusqu'à cinq mois pour produire un Cheddar doux, la microflore est dominée par des lactobacilles non levains et une combinaison complexe de réactions bactériennes et enzymatiques donne au fromage sa saveur caractéristique.

En particulier, les protéases et peptidases de la culture starter continuent d'agir, même si l'organisme ne peut plus se développer. Avec d'autres protéases de la présure, elles libèrent des acides aminés libres (principalement de l'acide glutamique et de la leucine dans le Cheddar) et des peptides qui contribuent à la saveur du fromage.

Dans certains cas cela peut donner lieu à un défaut de saveur : les protéines de caséine contiennent une forte proportion de résidus d'acides aminés hydrophobes tels que la leucine, la proline et la phénylalanine et si elles sont dégradées pour produire des peptides riches en résidus hydrophobes, le fromage aura un goût amer .

Les activités lipolytiques et protéolytiques des moisissures jouent un rôle important dans la maturation de certains fromages. Dans les fromages bleus comme le Stilton, Penicillium roquefortii et P. glaucum poussent dans tout le fromage.

Les deux peuvent croître à des tensions d'oxygène réduites, mais l'aération est améliorée en ne pressant pas le caillé et en perçant les blocs de caillé avec des aiguilles. P. camembertii et P. caseicolum sont associés aux fromages à pâte molle affinés en surface tels que le camembert et le brie.

Les qualités de conservation du fromage varient selon le type mais sont toujours très supérieures à celles du lait. Ceci est principalement le résultat du pH réduit (autour de 5,0 dans le Cheddar), de la faible activité de l'eau produite par l'élimination du lactosérum et la dissolution du sel dans l'humidité restante.

Dans ces conditions, les levures et les moisissures sont les principaux organismes préoccupants. Ces derniers sont efficacement contrôlés par des procédures traditionnelles pour exclure l'air comme le cirage ou par des raffinements modernes comme l'emballage sous vide.


Comment Streptococcus thermophilus et Lactobacillus bulgaricus précipitent-ils le caillé du fromage suisse ? - La biologie

Les micro-organismes présents dans le fromage sont responsables d'une grande partie de l'unicité et du caractère que nous connaissons et aimons tous

Que sont les microbes ?

"Microbe" est l'abréviation de micro-organisme - tout organisme vivant microscopique*. Il y a beaucoup de choses trouvées dans cette branche de l'arbre évolutif. Dans le fromage, nous trouvons généralement des bactéries, des levures et des moisissures. Même en ne regardant que ces catégories, des milliers et des milliers de microbes pourraient potentiellement être trouvés dans le fromage. Par souci de concision, nous allons couvrir uniquement les bases (donc le « 101 »). Il y a beaucoup nous ne couvrirons pas ici. Si vous recherchez un examen plus approfondi des microbes et du fromage, consultez notre MicrobialFoods.org.

*Pour éviter les répétitions excessives, nous utiliserons indifféremment « microbe », « organisme » et « insecte ». Je vais essayer de faire de mon mieux pour bien faire l'orthographe et ne pas dire à quel point les orgasmes sont importants pour la fabrication du fromage.

Microbes dans le fromage

Les bactéries, moisissures, levures, etc. qui se retrouvent dans le fromage peuvent être ajoutées intentionnellement par le fromager ou l'affineur. Et par intentionnellement, je veux dire qu'une personne a porté un jugement et a choisi quel organisme ajouter au fromage. La multitude de microbes qui sont introduits dans le fromage sans aucune décision directe de la part du fromager/affineur est plus intéressante et importante. C'est là qu'un fromage prend son soi-disant « terroir ». Les microbes natifs du lait seront transmis au fromage et au fur et à mesure que le fromage est fabriqué et vieilli, de nombreux organismes ambiants s'y infiltrent.

Des microbes sont introduits dans le fromage à chaque étape du processus de fabrication du fromage

Bactéries lactiques

Ce sont les microbes (bactéries) qui sont ajoutés au lait très tôt dans le processus de fabrication du fromage qui induisent le processus de fermentation. La principale réaction qui a lieu ici est la conversion du lactose en acide lactique, acidifiant le lait, ce qui explique d'où ils tirent leur nom. Vous avez peut-être également entendu parler de ces types appelés « cultures de démarrage ». Voici des exemples de cette catégorie :

    - Lactococcus lactis ssp. lactis et Lactococcus lactis ssp. cremoris sont des bactéries lactiques courantes qui sont utilisées pour fabriquer des fromages comme le cheddar - Streptocoque salivaire ssp. thermophile est un exemple d'une culture utilisée dans le fromage comme la mozzarella - Lactobacillus helveticus est un exemple de culture couramment utilisée dans les fromages suisses et alpins. L. helveticus est aussi couramment utilisé en complément. (au dessous de)

Les bactéries lactiques sont une culture starter omniprésente

Cultures auxiliaires

Les adjuvants sont des microbes qui sont ajoutés pour des raisons autres que la simple production d'acide lactique.Dans de nombreux cas, des additifs sont ajoutés pour favoriser le développement de la saveur du fromage. Lactobacillus helveticus (voir ci-dessus) est un exemple courant, donnant souvent aux fromages une saveur sucrée agréable et favorisant la croissance des cristaux de tyrosine.

Lactobacillus helveticus donne souvent une saveur sucrée aux fromages comme le Gouda vieilli

NSLAB

Concernant les compléments, Nau-Starte Ll'actique UNEcid Bles acterias sont des bactéries lactiques qui se développent au fur et à mesure de l'affinage du fromage et qui n'ont pas été ajoutées dans le but exprès d'acidifier le lait. Habituellement, ces microbes sont présents naturellement dans le lait ou sont ramassés en cours de route lors de la fabrication du fromage. À mesure que le fromage vieillit, le nombre de NSLAB augmente tandis que les cultures de démarrage meurent. Chacun de leurs rôles exacts dans le développement de la saveur du fromage essaie encore d'être complètement compris. Les exemples comprennent:

Oeil Formers

Le fromage suisse (et le Gouda dans une moindre mesure) ont une formation d'œil (trou) prononcée due à l'action de certaines bactéries. Propionibacterium freudenreichii ssp. shermanii est une bactérie spécifique qui convertit l'acide lactique en dioxyde de carbone, en acide propionique et en acide acétique. Le dioxyde de carbone s'infiltre dans le corps du fromage et produit les yeux que nous connaissons et aimons tous. Les autres produits du métabolisme de Propionibacterium donnent également les saveurs caractéristiques communément associées aux fromages suisses.

Propionibactérie produire du CO2 et forme les yeux en suisse

Le gouda a souvent aussi des yeux, bien que généralement à un degré plus petit que le suisse. Dans ce cas, ce ne sont pas les propionibactéries qui sont responsables, mais le plus souvent des bactéries telles que Leuconostoc mesenteroides et Lactococcus lactis ssp lactis biovar. diacétylactis. Dans ce cas, c'est l'acide citrique qui est converti en dioxyde de carbone et en diacétyle (arôme de beurre).

Moules

Les deux principales moisissures que l'on trouve dans/sur le fromage sont respectivement la bleue et la blanche. Bien qu'il existe des moules spécifiques que les fromagers ajoutent pour obtenir le fromage qu'ils souhaitent, il existe de nombreux moules qui se développent naturellement à la surface du fromage pendant l'affinage. Nous couvrirons le premier.

Moisissure blanche

Penicillium camemberti (fka Penicillium candidum) est l'espèce de moisissure la plus populaire qui est responsable de la belle pelouse blanche sur les surfaces de fromages comme le camembert et le brie. Le métabolisme de cette moisissure est responsable de certains des arômes caractéristiques associés aux fromages à moisissure blanche (champignon, ammoniaque, etc.) ainsi que de la texture (bonté de la soupe). Vous pouvez souvent le voir en regardant une coupe transversale d'un morceau de jeune brie. Vous observerez une pensionnaire spongieuse translucide entourant un centre crayeux.

Penicillium camemberti couvre le brie et le camembert

Moisissure bleue

Pénicillium roqueforti et Pénicillium glaucum sont les grands acteurs du monde de la moisissure bleue. C'est ce qui donne les bleus aux bleus. Les pigments sont créés par les moisissures ainsi que la saveur unique et la texture distinctive. Comme mentionné dans le paragraphe d'ouverture de l'article, ces moules sont vivants respiration organismes. Les priver d'oxygène modifiera leur métabolisme et ils changeront de couleur et produiront des saveurs désagréables. Pour cette raison, il est préférable de ne jamais emballer sous vide les fromages bleus (ou tout fromage contenant de la moisissure d'ailleurs). Une idée fausse commune est que lorsque les fromages bleus sont percés pendant le processus de vieillissement, de la moisissure est injectée. En fait, ces aiguilles sont là pour créer des canaux d'air. La moisissure est généralement ajoutée au lait lors des étapes préliminaires de fabrication du fromage ou au caillé avant qu'il ne soit cerclé. Le perçage ne sert qu'à favoriser la croissance des moisissures en introduisant de l'oxygène.

Pénicillium roqueforti est une moisissure bleue courante ajoutée au fromage
Bayley Hazen Blue - Jasper Hill

Levure ressemblant à de la moisissure

je voudrais aussi mentionner Geotrichum candidum qui est une levure qui présente des tendances de moisissure. Ce microbe est responsable de l'aspect « cerveau » de certains fromages.

Geotrichum candidum est responsable de l'aspect cérébral de certains fromages

Bactéries mûries en surface

Linge de maison Brevibacterium est l'une des bactéries les plus courantes qui composent les bactéries « frottis ». Il est également responsable de l'odeur des pieds, ce qui explique l'odeur de nombreux fromages affinés en surface. Cette bactérie produit une multitude de composés dont ceux qui donnent naissance à l'arôme distinctif. Corynébactéries sont une autre classe de bactéries que l'on trouve couramment sur ces fromages. Il est important de se rappeler que le combinaison de micro-organismes est ce qui fait la magie de nombreux fromages.

Linge de maison Brevibacterium et la levure produit souvent des pigments de couleur orange

Levures

Souvent oubliée, mais les levures sont couramment utilisées dans les fromages moulés et affinés en surface. Ils sont aussi naturellement présents dans de nombreux fromages à croûte naturelle. Ce sont des parties importantes du processus de vieillissement de nombreux fromages. Dans de nombreux cas, il existe un équilibre minutieux entre levures, moisissures et bactéries qui donnent naissance à des écorces naturelles. Celui-ci aura son propre poste un jour.

Ici, nous avons parlé des microbes séparément pour la plupart. Il est important de se rappeler que le fromage fait souvent équipe avec toute une série de microbes qui interagissent les uns avec les autres et avec l'environnement. C'est la combinaison de bactéries, levures, moisissures, etc. qui fait que la magie opère.


2] Coagulation du lait

Dans le processus de fabrication du fromage, les protéines du lait sont coagulées pour former un caillé solide. Dans le lait, la caséine protéique est d'environ 82 % et 18 % de protéines de lactosérum. Dans le caillé formé après la coagulation, le lait contient des globulines grasses, des matières hydrosolubles et de l'eau. La coagulation du lait peut se faire de deux manières : -

  • Coagulation du lait à l'aide de ferments lactiques – Le lait est acidifié par fermentation du lactose en acide lactique en utilisant certaines cultures bactériennes. Les cultures bactériennes utilisées dans la coagulation du lait sont Streptococcus cremoris, Streptococcus lactis, Streptococcus thermophilus, Lactobacillus bulgaricus et Lactobacillus helveticus. La culture bactérienne est correctement mélangée au lait jusqu'à ce que l'acidité atteigne 0,17 à 0,2 %, puis l'enzyme de coagulation est ajoutée au lait.
  • Coagulation du lait à l'aide d'enzymes – Un certain nombre de préparations enzymatiques différentes sont couramment utilisées pour coaguler le lait. Les enzymes telles que la présure, le porc, la pepsine et la protéase provenant de micro-organismes sélectionnés sont les plus couramment utilisées. Dans la fabrication du fromage cheddar, l'enzyme la plus couramment utilisée est l'enzyme présure. L'enzyme présure coagule la caséine en 20 à 40 minutes. La protéine de caséine se coagule à son point isoélectrique à un pH de 4,7.

Les microbes dans le bien-être humain Questions supplémentaires importantes Type de réponse très courte

Question 1.
Quelle bactérie est responsable de la formation de caillé à partir du lait ?
Réponse:
Lactobacillus mais Agaricus (Bactéries lactiques).

Question 2.
Qu'est-ce que le brassage ?
Réponse:
Le brassage est un processus de fermentation complexe, qui implique la production de boissons maltées telles que la bière, l'ale, le porter et le stout à l'aide de souches de Saccharomyces cerevisiae.

Question 3.
Nommez le type d'association que le genre Glomus présente avec la plante supérieure. (CBSE2014)
Réponse:
Mycorhize- Association symbiotique.

Question 4.
Laquelle des levures suivantes est la levure de boulanger utilisée dans la fermentation : Saccharum Barberi, Saccharomyces cerevisiae ou Sonalika ? (CBSE2009)
Réponse:
Saccharomyces cerevisiae.

Question 5.
Le lait commence à coaguler lorsque des bactéries lactiques (LAB) sont ajoutées au lait comme levain. Mentionnez deux avantages offerts par LAB. (CBSE 2009)
Réponse:

  1. LAB contrôle la croissance des microbes pathogènes.
  2. LAB transforme le lait en caillé et augmente également la qualité nutritionnelle en augmentant la vitamine B12.

Question 6.
Donnez le nom scientifique de l'organisme source à partir duquel le premier antibiotique a été produit. (Exemple de document CBSE 2018-19)
Réponse:
Penicillium Notatum

Question 7.
Nommez les différentes vitamines produites par les micro-organismes.
Réponse:

  1. La riboflavine ou vitamine B2 est produite par des levures et des bactéries.
  2. La vitamine B12 ou cobalamine est produite par des bactéries et des actinomycètes.

Question 8.
Nommez la souche sauvage originale de la moisissure par laquelle la vitamine B2 est produite.
Réponse:
Ashbya Gossypii.

Question 9.
Qu'est-ce qu'une protéine unicellulaire (SCP) ?
Réponse:
La protéine unicellulaire (SCP) fait référence à toute biomasse microbienne produite par des organismes uni et multicellulaires et peut être utilisée comme additif alimentaire ou alimentaire.

Question 10.
Nommez un microbe utilisé pour la production de statines. Comment les statines abaissent-elles le taux de cholestérol sanguin ?
Réponse:
Microbe:
Mécanisme de Monascus Purpureus : Les statines sont des inhibiteurs compétitifs des enzymes nécessaires à la synthèse du cholestérol. Par conséquent, jouez un rôle dans la diminution du taux de cholestérol dans le corps.

Question 11.
Le « fromage suisse » se caractérise par la présence de gros trous. Nommez la bactérie qui en est responsable. (CBSE Delhi Hors 2019)
Réponse:
Propionibacterium sharmanii

Question 12.
Pour quoi les virus Nudeopolyhedra (NVP) sont-ils utilisés de nos jours ? (CBSE, Delhi 2014, 2019C)
Réponse:
Les virus Nudeopolyhedro sont utilisés pour tuer les insectes et autres arthropodes ravageurs des cultures. Les virus n'ont aucun effet sur les plantes et les animaux non ciblés. Ainsi utilisé dans la lutte biologique contre les ravageurs.

Question 13.
Comment la découverte des antibiotiques a-t-elle aidé l'humanité dans le domaine de la médecine ?
Réponse:
Les antibiotiques ont aidé l'humanité à traiter la plupart des maladies bactériennes et fongiques mortelles de l'homme.

Question 14.
Pourquoi la distillation est-elle nécessaire pour produire certaines boissons alcoolisées ?
Réponse:
Pour augmenter le titre alcoométrique ou la concentration des boissons.

Question 15.
Quelle est la boue primaire ?
Réponse:
Tous les solides qui se déposent à partir des eaux usées lors du traitement primaire constituent des boues primaires.

Question 16.
Quelle est la relation entre la DBO et la matière organique dans les eaux usées ?
Réponse:
Plus la DBO des eaux usées est élevée, plus la quantité de matière organique dans les eaux usées est élevée.

Question 17.
Nommez deux gaz produits lors du traitement secondaire par les eaux usées.
Réponse:

Question 18.
Que sont les bioréacteurs ?
Réponse:
Dans l'usine pilote, les cuves en verre sont remplacées par des cuves en acier inoxydable. On les appelle des bioréacteurs.

Question 19.
Nommez les bactéries qui peuvent être utilisées pour la formation du yaourt.
Réponse:

Question 20.
Qu'est-ce que la bacitracine ?
Réponse:
C'est un antibiotique obtenu à partir de Bacillus Licheniformis.

Question 21.
Nommez le groupe d'organismes et le substrat sur lequel ils agissent pour produire du biogaz. (CBSE 2009)
Réponse:
Les méthanogènes tels que la bactérie Méthanol agissent sur les boues activées pour produire du biogaz.

Question 22.
Écrivez le nom scientifique du microbe utilisé pour la fermentation des céréales maltées et des jus de fruits. (CBSE 2011)
Réponse:
Saccharomyces cerevisiae

Question 23.
Écrivez une autre source de protéines pour la nutrition animale et humaine. (CBSE 2014)
Réponse:
Protéines unicellulaires.

Question 24.
En quoi les membres du genre Glomus sont-ils utiles aux agriculteurs biologiques ? (CBSE Delhi Hors 2019)
Réponse:
De nombreux membres du genre Glomus forment des associations mycorhizes-symbiotiques avec les racines des plantes supérieures. La composante fongique de ces associations contribue à l'absorption du phosphore du sol. Il rend également la plante résistante à la sécheresse.

Les microbes dans le bien-être humain Questions supplémentaires importantes Type de réponse courte

Question 1.
Développez le "LAB’. Comment les LAB sont-ils bénéfiques pour l'homme ? (Écrivez deux avantages) (CBSE 2019 C)
Réponse:
Avantages des bactéries lactiques LAB :

  • Trouvé dans le caillé. Ils améliorent la qualité nutritionnelle des aliments.
  • Le yaourt est préparé à partir de lait par Lactobacillus Bulgaricus.

Question 2.
Qu'est-ce que la cyclosporine A ? Quelle est son importance ?
Réponse:
Cyclosporine A. Il s'agit d'un oligopeptide cyclique à onze chaînons obtenu par l'activité fermentaire du champignon Trichoderma Polysporum.

Importance. Il a des propriétés antifongiques, anti-inflammatoires et immunosuppressives. Il inhibe l'activation des cellules T et, par conséquent, empêche les réactions de rejet dans la transplantation d'organes.

Question 3.
Comment agissent les antibiotiques ?
Réponse:
Les antibiotiques n'ont pas les mêmes effets sur tous les microbes nocifs. Tous inhibent la croissance ou détruisent les bactéries, les virus et les champignons. En effet, les molécules antibiotiques devraient perturber un maillon vital du métabolisme du microbe et ce maillon est leur cible ou point d'impact.

Question 4.
Écrivez les différentes étapes de la fermentation.
Réponse:
Les principales étapes de la fermentation sont :

  1. Stérilisation du fermenteur et du milieu à la vapeur. Elle est réalisée sous pression et à haute température.
  2. Inoculation d'une souche sélectionnée de levure.
  3. Récupération du produit.

Question 5.
Quelles sont les deux manières par lesquelles les micro-organismes peuvent être cultivés dans des bioréacteurs ?
Réponse:
Les micro-organismes peuvent être cultivés dans les bioréacteurs de deux manières :

  1. Sous forme de couche ou de film à la surface du milieu nutritif. Il est connu comme un système de croissance de soutien.
  2. En mettant en suspension des cellules ou des mycéliums dans un milieu liquide contenu dans le récipient de croissance. Il est connu comme un système de croissance en suspension.

Question 6.
Qu'est-ce que les eaux usées? En quoi cela peut-il être nocif ?
Réponse:
Les eaux usées sont utilisées et les eaux usées constituées d'excréments humains, d'eaux de lavage, de déchets industriels et agricoles qui pénètrent dans le système d'égouts. En général, les eaux usées contiennent 95,5 % d'eau et 0,1 à 0,5 % de matières organiques et inorganiques. Ils sont très nocifs pour nous en raison de la présence d'une variété de microorganismes en eux, dont la plupart sont hautement pathogènes. Les eaux usées ont une valeur DBO élevée, qui développe des conditions anaérobies dans l'eau entraînant la mort d'animaux aquatiques et émettant une odeur nauséabonde due à l'oxydation incomplète des matières organiques dans les eaux usées.

Question 7.
Quelle est la principale différence entre le traitement primaire et secondaire des eaux usées ?
Réponse:
Le traitement primaire des déchets est le criblage et l'élimination des matières particulaires insolubles, par addition d'alun et d'autres coagulants. Il s'agit de l'élimination physique de 20 à 30 % des matières organiques présentes dans les eaux usées sous forme de particules. Le traitement secondaire des déchets est l'élimination biologique de la matière organique dissoute par des filtres à ruissellement, des boues activées, des lagunes, des systèmes d'aération étendus et des digesteurs anaérobies.

Question 8.
Dessinez un diagramme simple pour montrer un digesteur de boues anaérobie.
Réponse:

Digesteur de boues anaérobie.

Question 9.
Donnez la forme complète de Bt. Nommez les insectes tués par Elle.
Réponse:
La forme complète de Bt est Bacillus Ttiuringiensis. Il tue un large éventail d'insectes comme les mites, les coléoptères, les moustiques, les pucerons et les termites.

Question 10.
Pourquoi les biofertilisants ou les biopesticides sont-ils préférés aux engrais chimiques ou aux pesticides ? (CBSE Delhi 2011)
Réponse:
Les biofertilisants ou biopesticides sont préférés aux engrais chimiques ou pesticides car

  • Ils sont sûrs à utiliser et sont d'origine biologique.
  • Ils ne gâchent pas la qualité du sol et sont spécifiques à une cible.
  • Ils ne polluent pas l'atmosphère et sont non toxiques.
  • Ils sont moins chers et biodégradables.

Question 11.
Nommez les espaces vides a, b, c et d à partir du tableau ci-dessous : (CBSE 2008)

Type de microbe Nom scientifique Produit Demande médicale
(i) Champignon une Cyclosporine B
(ii) c Mascus Purpureus Statine

Réponse:
(a) Trichoderma polypore
(b) Transplantation d'organes (Immunosuppresseur)
(c) Levure
(d) Agent hypocholestérolémiant

Question 12.
Comment l'ajout d'une petite quantité de caillé au lait frais aide-t-il à la formation de caillé ? Mentionnez une qualité nutritionnelle qui s'ajoute au caillé. (CBSE Delhi 2010 et en dehors de Delhi 2019)
Réponse:

  1. Le caillé est préparé à partir de lait.
  2. Des micro-organismes tels que les lactobacilles et d'autres communément appelés bactéries lactiques (LAB) se développent dans le lait et le transforment en caillé.
  3. Au cours de la croissance, les bactéries lactiques produisent des acides qui coagulent et digèrent partiellement les protéines du lait.
  4. Une petite quantité de caillé ajoutée au lait frais sous forme d'inoculum ou de démarreur contient des millions de LAB qui, à des températures appropriées, se multiplient, transformant ainsi le lait en caillé, ce qui améliore également sa qualité nutritionnelle en augmentant la vitamine B12.
  5. Dans notre estomac aussi, le LAB joue un rôle très bénéfique dans la vérification des microbes pathogènes.

Question 13.
Nommez une bactérie libre et symbiotique qui sert de biofertilisant. Pourquoi s'appellent-ils ainsi ? (CBSE en dehors de Delhi 2016)
Réponse:
Bactéries libres fixatrices d'azote Azotobacter et Bacillus Polymyxa Bactéries symbiotiques fixatrices d'azote. Rhizobium.

Ces micro-organismes enrichissent le sol en fixant l'azote. Ils améliorent la disponibilité des nutriments pour les cultures, ainsi appelés biofertilisants.

Question 14.
(i) Pourquoi les jus de fruits achetés sur le marché sont-ils plus clairs que ceux fabriqués à la maison ?
Réponse:
Les jus en bouteille sont clarifiés par l'utilisation de pectinases et de protéases.

(ii) Nommez les molécules bioactives produites par Trichoderma Polysporum et Monascus Purpureus. (CBSE Delhi 2013)
Réponse:
(a) Les molécules bioactives produites par Trichoderma polypore sont la cyclosporine A. Elle est utilisée comme agent immunosuppresseur chez les patients transplantés.
(b) Les molécules bioactives produites par Monascus Purpureus sont des statines. C'est un agent hypocholestérolémiant.

Question 15.
Votre avis est sollicité pour améliorer la teneur en azote du sol à utiliser pour la culture d'une culture terrestre non légumineuse.
(i) Recommandez deux microbes qui peuvent enrichir le sol en azote.
Réponse:
Azospirillum, Azotobacter, Anabaena, Oscillatoria (deux)

(ii) Pourquoi les cultures de légumineuses ne nécessitent-elles pas un tel enrichissement du sol ? (CBSE 2018)
Réponse:
Les cultures légumineuses ne nécessitent pas un tel enrichissement du sol car elles ont une association symbiotique avec la bactérie Rhizobium qui piège l'azote directement de l'atmosphère et le fournit à la plante et obtient à son tour nourriture et abri.

Question 16.
Que sont les « floes », formés lors du traitement secondaire des eaux usées ? (CBSE Delhi 2019)
Réponse:
Les floes sont des masses de bactéries, associées à des filaments fongiques pour former des structures en forme de maille.

Question 17.
Écrivez deux endroits où des méthanogènes peuvent être trouvés. (CBSE Delhi 2019)
Réponse:
Les méthanogènes peuvent être trouvés dans les endroits suivants :

  1. Dans les boues anaérobies (digesteur) d'une station d'épuration
  2. Dans le rumen (intestin/estomac) des bovins ou des ruminants
  3. Zones marécageuses
  4. Rizières inondées
  5. Usine de biogaz Méthane, H2S et C02 sont produits lors de la digestion microbienne des composés organiques en cas de traitement secondaire des eaux usées.
  6. Le fumier du bétail produit du méthane dans les usines de biogaz.

Les microbes dans le bien-être humain Questions supplémentaires importantes Type de réponse longue

Question 1.
Donnez des exemples pour prouver que les microbes libèrent des gaz pendant le métabolisme.
Réponse:

  1. Les gros trous dans le « fromage suisse » sont dus à la production d'une grande quantité de C02 par une bactérie nommée Propionibacterium shamanic.
  2. L'aspect gonflé de la pâte est dû à la production de C02 gaz par la levure, Saccharomyces cerevisiae.
  3. Méthane, H2S et CO2 sont produits lors de la digestion microbienne des composés organiques dans le cas du traitement secondaire des eaux usées.
  4. Le fumier du bétail produit du méthane dans les usines de biogaz.

Question 2.
Faites un tableau montrant les produits industriels obtenus à partir des activités des bactéries.
Réponse:
produits industriels obtenus à partir des activités d'utilisation de bactéries :

Question 3.
Que sont les baculovirus ? Écrivez leur signification.
Réponse:
Les baculovirus sont les virus qui attaquent les insectes et autres arthropodes, par ex. Nuclepolyèdrevirus.

  • Les baculovirus sont des insecticides spécifiques à l'espèce et à spectre étroit.
  • Ils n'ont aucun impact négatif sur les plantes, les oiseaux, les mammifères ou même d'autres insectes non ciblés.
  • L'aspect souhaitable Dans la conservation des insectes utiles dans le programme global de lutte intégrée contre les ravageurs (IPM) comme dans une zone écologiquement sensible.

Question 4.
Quels fixateurs d'azote sont disponibles sur une base commerciale sur le marché ? Aussi, nommez la culture bénéfique.
Réponse:

Culture bénéfique

Question 5.
Distinguer les rôles des floes et du digesteur de boues anaérobie dans le traitement des eaux usées. (CBSE Delhi 2016)
Réponse:
Les floes sont des masses de bactéries associées à des filaments fongiques pour former des structures en forme de maille. Ces microbes digèrent beaucoup de matière organique, la convertissent en biomasse microbienne et libèrent beaucoup de minéraux. Le digesteur de boues anaérobies est un grand réservoir dans lequel les microbes anaérobies digèrent la masse anaérobie ainsi que les microbes aérobies des boues. Le biogaz est produit par les méthanogènes. Il est inflammable et source d'énergie.

Question 6.
Dressez la liste des antibiotiques courants, des organismes qui les produisent et des organismes sensibles à ces antibiotiques.
Réponse:

Nom de l'antibiotique

Organismes sensibles

Question 7.
Donnez un organigramme du traitement des eaux usées.
Réponse:
Organigramme du traitement des eaux usées :

Organigramme du traitement des eaux usées

Question 8.
Énumérez les événements qui conduisent à la production de biogaz à partir d'eaux usées dont la DBO a été considérablement réduite. (CBSE Dethi 2016)
Réponse:

  1. Pendant le traitement secondaire des eaux usées, les champignons des eaux usées se forment.
  2. La DBO diminue. Lorsqu'elles diminuent à 10-15% des eaux usées d'origine, les eaux usées sont acheminées vers un grand réservoir de décantation où le foyer de champignons des eaux usées s'installe.
  3. Le surnageant peut être transféré dans des plans d'eau ou traité davantage.
  4. Les sédiments organiques sont passés dans un digesteur de boues anaérobies où les microbes anaérobies méthanogènes décomposent la matière organique.
  5. Elle s'accompagne de la production de blogs et de la formation de fumier ou de compost.

Question 9.
Expliquer les bases du contrôle biologique des mauvaises herbes.
Réponse:
Base du contrôle biologique des mauvaises herbes :

  1. La lutte biologique contre les mauvaises herbes implique l'élevage d'insectes qui se nourriraient sélectivement d'une mauvaise herbe ou l'utilisation de certains micro-organismes qui produiront des maladies dans les mauvaises herbes et les élimineront.
  2. Certaines plantes cultivées ne permettent pas la croissance de mauvaises herbes à proximité. On les appelle plantes plus lisses comme l'orge, le seigle, le sorgho, le millet, etc. Elles éliminent les mauvaises herbes grâce à des produits chimiques.
  3. Dans certains cas, des plantes spécialement adaptées, appelées plantes transgéniques, ont été introduites et ont une tolérance aux mauvaises herbes.
  4. En Inde et en Australie, la prolifération des cactus a été freinée par l'introduction de la cochenille (Cactoblastis cactorum).
  5. La dernière technique consiste à utiliser des spores fongiques pour lutter contre les mauvaises herbes. Ceux-ci sont adaptés car ils peuvent être conservés longtemps et résistent également aux conditions défavorables.

Question 10.
Que sont les biofertilisants ? Quelles sont les principales sources de fixation biologique de l'azote ? Nommez deux organismes qui fixent l'azote de manière symbiotique et deux organismes qui se fixent de manière symbiotique.
Réponse:
Les biofertilisants sont des organismes capables d'enrichir le sol en éléments nutritifs par leur activité biologique.

  • Sources de biofertilisants : Bactéries, cyanobactéries et champignons.
  • Fixation biologique de l'azote : La conversion de l'azote atmosphérique en composés azotés par l'intermédiaire d'organismes vivants est appelée fixation biologique de l'azote.

Organismes fixateurs d'azote en symbiose :

  • Rhizobium leguminosarum, Frankia Bacillus radicicola.
  • Organismes libres/Asymbiotiques fixateurs d'azote-Cyanobactéries, Azotobacter.

Question 11.
(a) Qu'est-ce que le biogaz ? Quels sont ses composants ? Quelle est la valeur calorifique du biogaz ? (CBSE en dehors de Delhi 2013)
Réponse:
Le biogaz est un gaz combustible riche en méthane produit par décomposition anaérobie ou digestion de la biomasse à l'aide de bactéries méthanogènes.

Composants du biogaz : méthane, dioxyde de carbone, sulfure d'hydrogène, hydrogène et azote.
Pouvoir calorifique 23-28 MJ/m 3 .

(b) Pourquoi une boue de bouse de bétail (gobar) est-elle ajoutée aux biodéchets dans le réservoir d'une usine à gaz de gobar pour la production de biogaz ? (CBSE Delhi 2019 C)
Réponse:
Le lisier constitué d'excréments de bouse de bovin communément appelé gobar est riche en bactéries méthanogènes. Il est utilisé pour la production de biogaz. Ces bactéries appelées bactérie du méthane se développent de manière anaérobie et décomposent la cellulose des excréments pour libérer des gaz tels que le méthane, le C02, et H2.

Question 12.
(?) Nommez la toxine produite par B. Thuringiensis.
Réponse:
-exotoxine, -exotoxine, -exotoxine et facteur pou

(ii) Les fixateurs d'azote sont-ils disponibles commercialement sur le marché ? De plus, nommez la culture bénéfique et les microbes utilisés dans le tableau suivant.

Culture bénéfique

Réponse:
A. Rhizobium B. Légumineuse C. Légumineuse

(iii) Développer la DBO et la DCO
Réponse:
DBO- Demande biologique en oxygène DCO- Demande chimique en oxygène

Question 13.
Par un organigramme montrant les étapes de la méthanisation lors de la production de biogaz.
Réponse:


Étapes de la digestion anaérobie pendant la formation du biogaz

Question 14.
Ci-dessous se trouve une liste de six micro-organismes. Énoncez leur utilité pour l'homme.
(i) Nucléopolyèdre
(ii) Saccharomyces cerevisiae
(iii) Monascus purpureus
(iv) Trichoderma polypore
(v) Penicillium notatum
(vi) Propionibacterium chamanique. (CBSE Delhi 2016)
Réponse:

Nom des micro-organismes

Question 15.
Expliquer les différentes étapes du traitement secondaire des eaux usées. (Exemple de document CBSE 2018-19)
Ou
Le traitement secondaire des eaux usées est également appelé traitement biologique. Justifiez cette affirmation et expliquez le processus. (CBSE 2018)
Réponse:

  1. Le traitement secondaire des eaux usées est un processus biologique qui utilise les bactéries hétérotrophes naturellement présentes dans les eaux usées.
  2. L'effluent du traitement primaire passe dans de grands bassins d'aération, où il est constamment agité et l'air y est pompé.
  3. Cela permet la croissance rapide des microbes aérobies en « floes » qui consomment la matière organique des eaux usées et réduisent la demande biologique en oxygène (DBO). Plus la DBO des eaux usées est élevée, plus leur potentiel polluant est important.
  4. Lorsque la DBO des eaux usées est réduite de manière significative, l'effluent est envoyé dans un bassin de décantation, où les «floes» sont autorisés à sédimenter pour former la boue activée.
  5. Une petite partie des boues activées est réinjectée dans les bassins d'aération.
  6. La majeure partie restante des boues est pompée dans des digesteurs de boues anaérobies, où les bactéries anaérobies digèrent les bactéries et les champignons dans les boues produisant du méthane, du sulfure d'hydrogène et du dioxyde de carbone,
    je. e. biogaz. C'est pourquoi le traitement secondaire des eaux usées est également appelé traitement biologique.
  7. L'effluent après traitement secondaire est rejeté dans les plans d'eau comme les ruisseaux ou les rivières.

Question 16.
Les microbes peuvent être utilisés pour réduire l'utilisation d'engrais chimiques. Expliquez comment cela peut être accompli. (CBSE Delhi 2019)
Réponse:

  1. Les bactéries Rhizobium présentes dans les nodules racinaires des légumineuses (famille des pois) forment une association symbiotique et fixent l'azote atmosphérique sous forme organique sous forme de nitrates/nitrites qui sont utilisés par la plante comme nutriment.
  2. Les bactéries libres dans le sol Azospirillum et Azotobacter peuvent fixer l'azote atmosphérique, enrichissant ainsi la teneur en azote du sol.
  3. De nombreux membres du genre Glomus (Fungi) forment des associations symbiotiques mycorhiziennes avec des plantes supérieures. Dans ceux-ci, le symbiote fongique absorbe le phosphore du sol et le transmet à la plante.

Question 17.
(?) Les agriculteurs biologiques préfèrent le contrôle biologique des maladies et des ravageurs à l'utilisation de produits chimiques dans le même but. Justifier.
Réponse:
Les méthodes chimiques tuent souvent indistinctement les êtres vivants utiles et nuisibles. L'agriculteur biologique estime que l'éradication des créatures souvent décrites comme nuisibles est non seulement possible mais également indésirable, car sans elles, les insectes prédateurs et parasites bénéfiques qui en dépendent comme nourriture ou hôtes ne pourraient pas survivre. Ainsi, l'utilisation de mesures de lutte biologique réduira considérablement notre dépendance aux produits chimiques toxiques et aux pesticides.

(ii) Donnez un exemple d'une bactérie, d'un champignon et d'un insecte qui sont utilisés comme agents de lutte biologique. (CBSE 2018)
Réponse:
Insectes = Coccinelle et Libellules. Bactéries = Bacillus thuringiensis. Champignon = Trichoderma

Question 18.
Les trois microbes sont énumérés ci-dessous. Nommez le produit fabriqué par chacun d'eux et mentionnez leur utilisation.
(i) Aspergillus niger
(ii) Trichoderma polypore
(iii) Monascus Purpureus (CBSE Delhi 2018C)
Ou
(i) Un patient avait subi un infarctus du myocarde et des caillots ont été trouvés dans ses vaisseaux sanguins. Nommez un « destructeur de caillots » qui peut être utilisé pour dissoudre les caillots et le micro-organisme à partir duquel il est obtenu.
(ii) Une femme venait de subir une greffe de rein. Un médicament moléculaire bioactif est administré pour s'opposer au rejet des reins par l'organisme. Quelle est la molécule bioactive ? Nommez le microbe à partir duquel cela est extrait.
(iii) Que prescrivent les médecins pour abaisser le taux de cholestérol sanguin chez les patients présentant un taux de cholestérol sanguin élevé ? Nommez l'organisme source à partir duquel ce médicament peut être obtenu. (CBSE en dehors de Delhi 2019)
Réponse:
(i) Aspergillus niger produit de l'acide citrique. L'acide citrique est utilisé comme agent aromatisant et comme conservateur alimentaire.
(ii) Trichoderma Polysporum produit une molécule bioactive, la cyclosporine A. Elle est utilisée comme agent immunosuppresseur chez les patients transplantés d'organes.
(iii) Monascus Purpureus produit des statines. Les statines sont capables d'inhiber de manière compétitive les enzymes nécessaires à la synthèse du cholestérol. Par conséquent, il est utilisé comme agents hypocholestérolémiants.
Ou
(i) Streptokinase-‘Clot buster »peut être utilisé pour dissoudre les caillots. Il est obtenu à partir de la bactérie Streptococcus.
(ii) La molécule bioactive est la cyclosporine A qui est utilisée comme agent immunosuppresseur dans la transplantation d'organes. Il est produit par le champignon Trichoderma Polysporum.
(iii) Les médecins prescrivent des statines pour abaisser le cholestérol sanguin. Il est obtenu à partir du champignon Monascus Purpureus.

Question 19.
Les baculovirus sont de bons exemples d'agents de lutte biologique. Justifiez en donnant les raisons. (CBSE Delhi 2018C)
Réponse:
Les baculovirus tuent les insectes et autres arthropodes, ils sont donc utilisés comme agents de lutte biologique, en particulier les nucléopolyédrovirus.

  • Ces virus sont spécifiques à une espèce et ont des applications insecticides à spectre étroit.
  • Ils ne nuisent pas aux organismes non ciblés comme les autres insectes, oiseaux, animaux, etc.
  • Il est très utile dans les programmes de lutte intégrée contre les ravageurs ou le traitement des zones écologiquement sensibles.

Question 20.
Décrire le traitement primaire et secondaire des eaux usées domestiques avant leur rejet pour réutilisation. (CBSE, 2014)
Réponse:
Traitement des eaux usées domestiques. Les eaux usées municipales sont traitées dans une station d'épuration des effluents (ETP) avant d'être rejetées dans les plans d'eau.

Il se compose de 3 étapes : primaire, secondaire et tertiaire.
1. Traitement primaire. Il comprend des processus physiques, tels que la sédimentation, la flottation, le déchiquetage (fragmentation et filtrage). Ces processus éliminent la plupart des gros débris.

2. Traitement secondaire. C'est une méthode biologique. Méthode des boues activées. Les eaux usées, après traitement primaire, sont pompées dans des bassins d'aération ou des bassins d'oxydation. Ici, il est mélangé à de l'air et des boues contenant des algues et des bactéries. Les bactéries consomment de la matière organique. Le processus entraîne la libération de C02 et la formation de boues ou de biosolides. Les algues produisent de l'oxygène pour les bactéries. L'eau, qui est maintenant presque exempte de matière organique, est chlorée pour tuer les micro-organismes.

3. Traitement tertiaire. Ça implique. élimination des nitrates et des phosphates. L'eau, après le traitement ci-dessus, est ensuite libérée. Il peut être réutilisé.

Question 21.
Expliquer la lutte biologique contre les ravageurs et les agents pathogènes des plantes avec des exemples.
Réponse:
Le coléoptère très familier avec des marques rouges et noires la coccinelle et les libellules sont utiles pour se débarrasser des pucerons et des moustiques, respectivement.

Rôle de Bacillus Thuringinesis :
Bt La bactérie Bacillus thuringiensis (souvent écrite comme Bt) est la bactérie Bacillus thuringiensis qui peut être introduite pour lutter contre les chenilles de papillon. Ceux-ci sont disponibles dans des sachets de spores séchées qui sont mélangées à de l'eau et pulvérisées sur des plantes vulnérables telles que Brassica et arbres fruitiers, où elles sont mangées par les larves d'insectes. Dans l'intestin des larves, la toxine est libérée et les larves sont tuées.

La maladie bactérienne tuera les chenilles, mais laissera les autres insectes indemnes. En raison du développement des méthodes de génie génétique au cours de la dernière décennie environ, les scientifiques ont introduit les gènes de la toxine de B. thuringiensis dans les plantes. Ces plantes sont résistantes aux attaques d'insectes nuisibles. Le coton Bt en est un exemple qui est cultivé dans certains états de notre pays.

Contrôle biologique des agents pathogènes des plantes : Un contrôle biologique développé pour une utilisation dans le traitement des maladies des plantes est le champignon Trichoderma. Trichoderma sp. sont des champignons libres qui sont très communs dans les écosystèmes du sol et des racines. Ce sont des agents efficaces de lutte biologique contre plusieurs agents pathogènes des plantes.

Les baculovirus sont des agents pathogènes qui attaquent les insectes et autres arthropodes. La majorité des baculovirus utilisés comme agents de lutte biologique appartiennent au genre Nucleopolyhedrovirus. Ces virus sont d'excellents candidats pour des applications insecticides à spectre étroit spécifiques aux espèces.

Il a été démontré qu'ils n'avaient aucun impact négatif sur les plantes, les mammifères, les oiseaux, les poissons ou même sur les insectes non ciblés. Ceci est particulièrement souhaitable lorsque les insectes utiles sont conservés pour aider à un programme global de LAI (gestion intégrée des parasites), ou lorsqu'une zone écologiquement sensible est en cours de traitement.

Question 22.
Comment les biofertilisants enrichissent-ils le sol ?
Réponse:
Les biofertilisants jouent un rôle vital pour résoudre les problèmes de fertilité et de productivité des sols.

  1. Anabaena azollae, une cyanobactérie, vit en association symbiotique avec la fougère aquatique flottante, Azolla. Le système symbiotique complexe Azolla-Anabaena est connu pour apporter 40 à 60 mg N ha-1 par culture de riz. En plus de cela, les cyanobactéries ajoutent de la matière organique, sécrètent des substances favorisant la croissance comme les auxines et les vitamines, mobilisent le phosphate insoluble et améliorent ainsi la nature physique et chimique du sol.
  2. Rhizobium Leguminoserum et Azospirillum fixent l'azote atmosphérique sous forme de nitrates et de nitrites.
  3. Les mycorhizes formées par une association de bactéries et de racines de plantes supérieures augmentent la fertilité des sols.

Question 23.
Discutez du rôle des microbes en tant que biofertilisants. (CBSE Delhi 2011, 2015, 2019)
Réponse:
Rôle des microbes comme biofertilisants :
Les bactéries, les cyanobactéries et les champignons (mycorhizes) sont les trois groupes d'organismes utilisés comme biofertilisants.
1. Bactéries :
(a) Bactérie symbiotique Rhizobium.
(b) Bactéries libres Azospirillum et Azotobacter.
(c) Ils fixent l'azote atmosphérique et enrichissent les éléments nutritifs du sol.

2. Cyanobactéries, par ex. Anabaena, Nostoc, Aulosira, Oscillatoria, etc.
(a) Ils fonctionnent comme des biofertilisants en fixant l'azote atmosphérique et
(b) Augmenter la matière organique du sol grâce à leur activité photosynthétique.

3. Champignons/mycorhizes :
(a) Les champignons forment une association symbiotique avec les racines des plantes supérieures (mycorhizes), par ex. Glomus.
(b) Le champignon absorbe le phosphore et le transmet à la plante.
(c) Les autres bienfaits des mycorhizes sont :

  • résistance aux pathogènes racinaires.
  • tolérance à la salinité.
  • tolérance à la sécheresse.
  • l'augmentation globale de la croissance et du développement des plantes

Question 24.
Vous avez été délégué par votre directeur d'école pour former les villageois locaux à l'utilisation des installations de biogaz. À l'aide d'un croquis étiqueté, expliquez les différentes parties de l'installation de biogaz. (CBSE en dehors de Delhi 2013)
Réponse:
Installation de biogaz:


3 PRODUCTION DE COMPOSÉS BIOACTIFS PENDANT LA PRODUCTION DE FROMAGE

Plusieurs composés bioactifs sont libérés à la suite de la croissance et du métabolisme microbiens au cours de la production et de la digestion du fromage, notamment des peptides bioactifs, des EPS, des SCFA et des CLA. Ces composés définissent le profil fonctionnel du fromage, et en concevant les paramètres de fermentation et d'affinage, la disponibilité de ces composés peut être augmentée. En outre, des études approfondies sont nécessaires pour démontrer les effets bénéfiques sur la santé de ces produits fromagers fonctionnels de créateurs. De nombreuses études ont suggéré des solutions possibles pour l'amélioration des composés bioactifs dans le fromage, comme décrit dans les sections suivantes.

3.1 Production de peptides bioactifs

Les peptides bioactifs sont des fragments de protéines spécifiques qui démontrent un impact positif sur les conditions de santé (Santiago-López et al., 2018 Wu et al., 2020). Ces peptides affectent les fonctions corporelles primaires et les systèmes physiologiques, y compris les systèmes gastro-intestinal, nerveux, cardiovasculaire et immunitaire (Daliri, Oh, & Lee, 2017). La fonctionnalité des peptides bioactifs diffère selon l'hydrolyse spécifique des séquences de protéines et d'acides aminés des peptides, ce qui conduit à l'expression de propriétés bioactives variables (tableau 1). Les peptides bioactifs dérivés du lait sont générés pendant la fermentation du lait et les étapes de traitement ultérieures, telles que les conditions de maturation et de stockage (Figure 2). Les principaux peptides bioactifs du fromage comprennent les deux tripeptides, Isoleucine-Proline-Proline (IPP) et Valine-Proline-Proline (VPP), qui démontrent une activité inhibitrice de l'enzyme de conversion de l'angiotensine I (ACEI) (Fan et al., 2019).La quantification de l'IPP et du VPP dans 44 fromages traditionnels à pâte molle, semi-dure et dure par HPLC suivie d'une spectrométrie de masse triple a révélé que la concentration maximale d'IPP et de VPP était respectivement de 95 et 224 mg/kg. L'activité ACEI des tripeptides a été déterminée, qui variait entre IC50 valeur de 2,0 à 29,5 mg/ml de fromage (Ueli Bütikofer, Meyer, Sieber, & Wechsler, 2007 ). De même, la concentration d'IPP et de VPP dans 11 variétés de fromage suisse variait de 1,6 à 424,5 mg/kg de fromage (Bütikofer et al., 2008).

Peptide Bioactivité Organisme La source Référence
-CN f(194−209) ACE-inhibition Lactobacillus helveticus LH-B02 Fromage de Prato Baptista et al., 2018
-CN f(43−52) ACE-inhibition Lactococcus lactis ssp. lactis Fromage de Saare Taivosalo et al., 2018
??s1-CN f(1−6) ACE-inhibition Lactobacillus acidophilus Fromage scamorza Albenzio et al., 2015
-CN f(70−77) Antidiabétique Lactococcus lactis ssp. lactis ATCC19435 fromage gouda Uenishi, Kabuki, Seto, Serizawa et Nakajima, 2012
??s1-CN f(24-32) ACE-inhibition Lactobacillus casei 279 Fromage cheddar Ong, Henriksson et Shah, 2007
-CN f(99-101) ACE-inhibition Lactobacillus helveticus Fromage Grana Padano Stuknyte et al., 2015
-CN f(33-38) ACE-inhibition Lactobacillus casei Fromage cheddar Lu et al., 2016
??s1-CN f(157-164) ACE-inhibition Pénicillium roqueforti PR-R Fromage danois Crinière, Ciocia, Beck, Lillevang et McSweeney, 2019
-CN f(159-169) Antimicrobien Lactobacillus delbrueckii ssp. bulgare Fromage Minas Fialho et al., 2018
-CNf (193-209) ACE-inhibition Lactobacillus helveticus LHB02 Fromage de Prato Baptista, Negrão, Eberlin et Gigante, 2020
??s1-CN f (30-37) Antimicrobien Lactobacillus acidophilus Fromage Parmigiano Reggiano Martini et al., 2020
-CN f(193−207) Immunomodulation Lactobacillus rhamnosus GG Fromage de type camembert Galli et al., 2019

L'activité protéolytique des micro-organismes associés au processus d'affinage affecte les propriétés ACEI du fromage. Le fromage Cheddar vieilli a été identifié comme une source importante de peptides inhibiteurs de l'ACEI qui incluent EKDERF, VRYL, YPFPGPIPN, FFVAP, en dehors de VPP et IPP. Les types de peptides ACEI et la concentration dans le fromage Wisconsin Cheddar augmentaient avec l'allongement du temps d'affinage, atteignant des valeurs maximales de 2,8, 7,4 et 5,3 mg/100 g de fromage pour IPP, VPP et EKDERF, respectivement. Cependant, l'activité ACEI des fractions d'extraits hydrosolubles (WSE) du fromage Cheddar a diminué avec une augmentation du temps d'affinage jusqu'à 2 mois par rapport au fromage jeune (3 à 6 jours), qui a été suivie d'une activité ACEI stable ou accrue (Lu et al., 2016). Ces résultats mettent en évidence l'importance du vieillissement dans le potentiel antihypertenseur des peptides du fromage.

La capacité d'activité protéolytique et de biosynthèse de peptides bioactifs est étudiée en appliquant des LAB individuelles pour la production de fromage. Une activité ACEI élevée et une production de peptides antioxydants ont été signalées dans le fromage Pecorino Siciliano fermenté par Kg. rhamnosus PRA331 et Lactobacillus casei PRA205 (Solieri, Rutella et Tagliazucchi, 2015 ). Kg. casi Le lait fermenté PRA205 a été examiné pour contenir du VPP et de l'IPP, avec des concentrations de tripeptides atteignant jusqu'à 32,88 mg/L, qui confèrent une propriété significative d'inhibition de l'ECA (IC50 valeur : 54,57 µg/mL Solieri et al., 2015 ). De la même manière, Kg. helveticus Il a été rapporté que la LH-B02 améliore la libération du peptide ACEI β-CN f(194-209) pendant l'affinage du fromage Prato (Baptista et al., 2018 ). Profilage peptidique MALDI ToF/MS du fromage de type camembert après ajout de Kg. rhamnosus GG en tant que culture d'appoint, a révélé la présence de 15 peptides à potentiel bioactif. Le peptide β-CN f(193-209) a été trouvé à une intensité maximale, qui est connue pour l'ACEI et les propriétés antimicrobiennes (Galli et al., 2019 ).

Le profil peptidique du fromage change lors de la digestion gastro-intestinale, ce qui peut entraîner une altération de l'étendue de la bioactivité des peptides. Il a été démontré que l'activité ACEI du Gamalost et du fromage Norvegia était augmentée pendant la digestion gastro-intestinale, entraînant la production de peptides bioactifs, d'acides aminés aromatiques tels que Trp, Tyr et Phe, et d'acides aminés chargés positivement, Lys et Arg (Qureshi, Vegarud, Abrahamsen et Skeie, 2013). La digestion a également conduit à la dégradation de certains peptides bioactifs, mais cela n'affecte pas l'activité globale en raison de la formation de nouveaux peptides, maintenant l'équilibre de l'activité de l'ACEI. Des peptides antihypertenseurs, par exemple AYFYPEL, VKEAMAPK, EMPFPK, LHLPLP et YQEPVL, ont été identifiés dans le fromage Valdeòn après une digestion gastro-intestinale simulée (Sánchez-Rivera et al., 2014). In vitro la digestion gastro-intestinale du fromage Grana Padano pourrait augmenter d'environ deux fois les phosphopeptides de caséine bioactifs (Cattaneo, Stuknytė, Ferraretto et De Noni, 2017). Dans une autre étude, le sort de huit peptides inhibiteurs de l'ECA a été suivi après la in vitro digestion gastro-intestinale statique en utilisant UPLC/HR-MS (Stuknyte, Cattaneo, Masotti, & De Noni, 2015). Au cours de la digestion gastro-intestinale, les tripeptides IPP, VPP, ainsi que HLPLP et LHLPLP ont dominé la protéolyse, avec une activité ACEI inchangée. Ces rapports impliquent le rôle de la digestion gastro-intestinale dans les profils peptidiques bioactifs du fromage et leur fonctionnalité lors de la consommation. Le défi du fromage riche en peptides bioactifs réside dans la stabilité de ces peptides pendant l'affinage et la digestion gastro-intestinale. Par conséquent, la culture starter peut être sélectionnée pour la production de peptides bioactifs, qui sont résistants aux enzymes digestives ou leur digestion successive peut conduire à la production de peptides, avec une activité plus élevée.

La libération de peptides immunomodulateurs, αs1-CN f(194-199), -CN f(193-207) et αs1-CN f(1-23), a été observé lors de l'affinage du camembert en utilisant Kg. rhamnosus GG (Galli et al., 2019 ). Le profilage peptidique du fromage Coalho par LC-MS/MS a révélé la présence de peptides immunomodulateurs, -CN f(193-209) et αs1-CN f(1-23) (Fontenele, Bastos, dos Santos, Bemquerer, & do Egito, 2017 ). Le fromage au lait de vache à pâte dure produit à partir de présure de différentes origines s'est avéré être enrichi en peptides antioxydants, EIVPN, DKIHPF et VAPFPQ, avec une activité élevée de chélation des métaux (Timón, Andrés, Otte et Petrón, 2019). Maturation et in vitro la digestion gastro-intestinale a entraîné la libération de plusieurs peptides bioactifs du fromage Parmigiano-Reggiano, par exemple, des immunomodulateurs (QEPVL et YPFPGPI), des peptides inhibiteurs de la dipeptidyl peptidase IV (INNQFLPYPY, IPIQY, YPFPGPIPN), des peptides antioxydants , FYPEL, AVPYPQR), et des peptides hypocholestérolémiants (GLDIQK et IIAEK) (Martini, Conte, & Tagliazucchi, 2020). Les hexapeptides dérivés de la -caséine (EAMAPK et AVPYPQ) ont été trouvés en abondance dans les digestions gastro-intestinales du fromage à pâte molle Stracchino (Pepe et al., 2016). Les peptides ont montré une activité antioxydante ainsi qu'une régulation à la hausse de la superoxyde dismutase, une réponse antioxydante Nrf2 et une réduction du niveau d'espèces réactives de l'oxygène. Des études sur de nombreux produits fromagers inexplorés peuvent conduire à l'identification de nouveaux peptides ayant des avantages spécifiques et multifonctionnels pour la santé.

3.2 EPS microbien

Les EPS sont des macromolécules glucidiques bioactives produites par les souches microbiennes de démarrage et d'appoint pendant la fermentation des aliments. Les polymères EPS sont présents sous forme de longues chaînes constituées de dérivés de sucres substitués ramifiés, d'unités de sucre répétées ou de sucres substitués, y compris des groupes de substitution phosphate ou acétyle (Sanlibaba & Çakmak, 2016). Les EPS sont produits dans les produits laitiers fermentés, notamment le yaourt, le fromage, le babeurre et le kéfir par l'action des LAB (Pessôa et al., 2019). En plus d'être prébiotique, l'EPS pourrait également conférer divers effets bénéfiques pour la santé lors de la consommation (Jiang et al., 2018 Nampoothiri et al., 2016). Diverses études ont rapporté l'application de souches de LAB libérant des EPS dans la production de fromage aux propriétés bioactives. Le fromage Prato pourrait être préparé en utilisant des souches productrices d'EPS, par exemple, L. lactis ssp. cremoris, L. lactis ssp. lactis, et S. thermophilus, sans modifier les caractéristiques sensorielles et les propriétés physiologiques du fromage (Nepomuceno, Costa Junior, & Costa, 2016 ). Le fromage cheddar avait été fabriqué à partir de souches productrices d'EPS, L. lactis, Lb. plantaire SKT109, et Kg. plantaire JLK0142 avec un rendement et un potentiel antioxydant améliorés (Costa et al., 2010 Wang, Wu, Fang, & Yang, 2019 ). Fromage cheddar préparé avec Kg. plantaire JLK0142 en combinaison avec un démarreur de fromage non producteur d'EPS a montré des taux significativement élevés de 2,2-diphényl-1-picrylhydrazyl (DPPH) et de 2,2′-azino-bisactivités de piégeage de l'acide (3-éthylbenzothiazoline-6-sulfonique) (ABTS) en plus des effets inhibiteurs sur la croissance des cellules tumorales -amylase, ACE et HT-29 (Wang et al., 2019 ).

Dans une étude comparative, EPS produisant des probiotiques, Kg. plantaire, a été isolé du lait de chamelle, qui, lorsqu'il est utilisé pour la production de fromage Akawi, a donné un produit ayant des propriétés d'élimination des radicaux élevées par rapport au fromage produit à l'aide de souches non productrices d'EPS (Al-Dhaheri et al., 2017 ). En outre, le stockage de fromage avec des souches productrices d'EPS a abouti à un produit ayant des activités ACEI et antiprolifératives élevées (Al-Dhaheri et al., 2017). La présence d'EPS dans le fromage est associée à une rétention accrue d'eau et de graisse, ce qui entraîne une augmentation du rendement en fromage, en plus d'une amélioration des bienfaits pour la santé (Xu et al., 2019 ). Production d'EPS capsulaire S. thermophilus MTC360 avec démarreur LAB, Kg. helveticus La LH100 avait été utilisée pour produire du fromage Mozzarella avec des niveaux d'humidité accrus, et par la suite une augmentation du rendement en fromage (Mohamed, 2015). Le fromage allégé de type Caciotta fabriqué en utilisant S. thermophilus ST446 avec Kg. rhamnosus LRA et Kg. plantaire LP en tant que cultures d'appoint a démontré une rétention d'humidité élevée, des rendements plus élevés et des niveaux significativement élevés d'acides aminés libres, par rapport à la variante riche en graisses (Di Cagno et al., 2014). Les produits fromagers enrichis en EPS nécessitent une étude plus approfondie et une validation pour des avantages spécifiques pour la santé par des études animales et des essais cliniques.

3.3 Amélioration du CLA

Parmi les acides gras conjugués du milieu naturel, les isomères de CLA sont considérés comme des molécules lipidiques fonctionnelles. Le CLA est constitué d'un groupe d'isomères géométriques et de position de l'acide linoléique avec une double liaison conjuguée. Les principaux isomères de l'ALC comprennent les substances biologiquement actives cis-9, trans-11 CLA, trans-10, et cis-12 CLA (de Almeida et al., 2015 ). Les CLA dérivés du fromage présentent des propriétés antioxydantes, antihypertensives, anticancérigènes, antiadipogéniques, anti-inflammatoires, antidiabétiques et anti-obésité (Tableau 2 Bassaganya-Riera et al., 2012 Florence et al., 2009 Gutiérrez, 2016 Koba & Yanagita, 2014 Murru et al., 2018 Renes et al., 2019 ). Les isomères de l'ALC sont naturellement présents dans le lait et se forment lors de la biohydrogénation incomplète des acides gras alimentaires dans le rumen des vaches. La teneur en CLA du fromage varie de 0,05 % à 2,86 % des acides gras totaux, ce qui dépend de paramètres environnementaux, géographiques et physiologiques, outre la capacité des souches bactériennes présentes lors de la fermentation (Abd El-Salam & El-Shibiny, 2014 ). La formation de CLA dépend du temps de fermentation, de la composition du CLA dans le lait cru et de l'activité linoléate isomérase des LAB (Salsinha, Pimentel, Fontes, Gomes, & Rodríguez-Alcalá, 2018). LAB utilise des enzymes hydratase, déshydrogénase, isomérase et réductase pour la biohydrogénation des acides gras, similaire à Propionibactérie et les bactéries du rumen (Salsinha et al., 2018 ).

Isomères CLA Bioactivité La source Bactéries lactiques Enzyme Référence
c9, t11-CLA Cardioprotecteur Fromage cheddar Lactobacillus plantarum ZS2058 Isomérase de linoléate Yang et al., 2014
c9, t11-CLA Antioxydant Fromage Pico Kg. plantaire L3C1E8 Isomérase de linoléate Ribeiro et al., 2018
c9, t11-CLA Antioxydant Fromage miniature Kg. plantaire L200 Isomérase de linoléate Ares-Yebra et al., 2019
t10, c12-CLA Antidiabétique Fromage de cornichon blanc Kg. paracasei E10 Isomérase de linoléate Gursoy et al., 2012
t10, c12-CLA Antidiabétique Fromage de cornichon blanc Kg. acidophile O16 Isomérase de linoléate Gursoy et al., 2012
c9, t11-CLA Antioxydant Fromage Arzua-Ulloa Kg. paracasei L45 Isomérase de linoléate Ares-Yebra et al., 2019
c9, t11-CLA Antioxydant Fromage scamorza Bifidobacterium longum et Bifidobacterium lactis Isomérase de linoléate Albenzio et al., 2013
c9, t11-CLA Antioxydant Fromage scamorza Kg. acidophile Lipase, Linoléate isomérase Albenzio et al., 2013
c9, t11-CLA Antioxydant Fromage de charbon Kg. acidophile LA5 Isomérase de linoléate Barbosa et al., 2016
c9, t11-CLA Antioxydant Fromage au lait de brebis Kg. plantaire TAUL 1588 Isomérase de linoléate René et al., 2019

MATÉRIAUX ET MÉTHODES

Produits chimiques.

Acides aminés, acides α-céto, NADH, pyridoxal 5-phosphate, KG, érythromycine (ERY), lysozyme, éther diéthylique, N-undécalactone et tridécane ont été achetés auprès de Sigma Chemical Co. (St. Louis, Mo.).

Souches bactériennes et plasmides.

Lactococcus lactis D11 (8) et L. casei LC202 ont été obtenus auprès de Rhodia, Inc. (Madison, Wisconsin), L. casei ATCC 334 a été obtenu auprès de l'American Type Culture Collection (Manassas, Virginie), et Escherichia coli SURE a été obtenu auprès de Promega Corp. (Madison, Wisconsin). Les stocks de chaque culture ont été maintenus à �ଌ, et des échantillons de travail ont été préparés à partir de stocks congelés par deux transferts dans un milieu de bouillon approprié. Lactococcus lactis D11 a été propagé à 30 °C dans du lait écrémé reconstitué stérile, tandis que les lactobacilles ont été cultivés à 37 °C dans du bouillon MRS (Difco, Detriot, Mich.). E. coli a été cultivé à 37ଌ dans un bouillon Luria-Bertani (30) avec agitation. Le plasmide pTRKH2 (29) a été obtenu auprès de T.R. Klaenhammer de North Carolina State University, Raleigh.

Construction de souche isogénique.

Le gène codant L. casei LC202 d -Hic (dhic) a été isolé par PCR et cloné dans le vecteur à nombre de copies élevé pTRKH2. L'amplification a été réalisée avec l'ADN polymérase Expand High Fidelity (Roche Diagnostics, Indianapolis, Ind.), en utilisant des amorces oligonucléotidiques avant 31-mère (5′-AAGCACTCGAGATACCGGTGACTTACCATGG-3′) et inverse (5′-CGTTATCTGCAGATTGCCGTCTCCTTGTTCG-3′) conçu à partir du L. casei dhic (24) et concaténées avec des lieurs Xhol et PstI, respectivement. L'ADN matrice pour la PCR a été isolé comme décrit précédemment (25), puis l'amplification d'un fragment d'ADN de 1,5 kpb codant dhic a été réalisée dans un réacteur thermique Hybaid (National Labnet Co., Woodbridge, N.J.) programmé pour 35 cycles de 92ଌ pendant 30 s, 55ଌ pendant 30 s et 68ଌ pendant 180 s. L'amplicon a été coupé avec XhoI et PstI, ligaturé dans XhoI et PstI pTRKH2 à double digestion, puis transformé en E. coli SURE par électroporation en utilisant des méthodes de laboratoire standard (30). Les transformants ont été sélectionnés sur gélose Luria-Bertani qui contenait 500 μg d'ERY par ml, l'ADN plasmidique a été isolé de Ery r CFU par la méthode de lyse alcaline (30), et la présence de dhic L'ADN d'insertion a été confirmé par électrophorèse sur gel d'agarose et analyse de séquence d'ADN. Le pTRKH2 :dhic La construction plasmidique d'un clone représentatif a été sélectionnée pour un travail ultérieur et désignée pHADH.

Transformation de L. casei L'ATCC 334 a été réalisée essentiellement comme décrit par Ahrne et al. (2). En bref, les cellules en phase stationnaire ont été inoculées à 2% dans 500 ml de bouillon MRS (Difco) et incubées à 37ଌ jusqu'à ce que la suspension atteigne un UNE600 de 0,8. Les cellules ont été récoltées par centrifugation à 5 000 × g, lavé deux fois avec de l'eau distillée stérile et mis en suspension dans 2,5 ml de polyéthylène glycol 1450 à 30 % glacé et stérile (Sigma Chemical Co.). Trois microlitres de pHADH ou pTRKH2 ont été mélangés avec 100 μl de suspension cellulaire dans une cuvette d'électroporation de 0,2 cm et placés sur de la glace pendant 3 min. Une impulsion électrique a été délivrée dans un Bio-Rad Gene Pulser (Bio-Rad Laboratories, Richmond, Californie) réglé sur les paramètres suivants : 2,5 kV, 25 㯏 et 200 Ω. Après électroporation, 0,9 ml de bouillon MRS réchauffé (à 37 °C) a été ajouté et les cellules ont été incubées à 37 °C pendant 2 h. Les transformants ont été collectés sur de la gélose MRS contenant 5 μg d'ERY par ml, puis des lysats cellulaires ont été préparés par la méthode d'Anderson et McKay (3) et l'absorption de pTRKH2 ou de pHADH a été confirmée par électrophorèse sur gel d'agarose. Isolats représentatifs de L. casei ATCC 334 transformés avec pTRKH2 ou pHADH ont été sélectionnés pour des travaux ultérieurs et désignés L. casei 334e et le L. casei souche HADH, respectivement.

D -Hic activité.

L'activité d -Hic dans les lysats cellulaires de L. casei 334e et le L. casei La souche HADH a été mesurée par spectrophotométrie comme décrit précédemment (20) avec de l'acide phénylpyruvique (PPA), de l'acide indole pyruvique, pl'acide -hydroxyphénylpyruvique et le 2-cétoisocaproate comme substrats. L'activité spécifique a été exprimée en micromoles de NADH consommées par milligramme de protéine par minute, et les valeurs rapportées représentent les moyennes d'expériences en double répliquées sur deux jours distincts.

Fabrication de fromage.

Préparations de cellules congelées de L. casei 334e et le L. casei La souche HADH (environ 10 8 UFC par ml après décongélation) a été préparée par Rhodia, Inc., puis des cuves en double de fromage Cheddar allégé à 50 % ont été fabriquées le même jour et à partir du même approvisionnement en lait à l'Université du Wisconsin&# x02014Madison à partir de lots de 250 kg de lait pasteurisé (1,3 % de matière grasse) comme décrit précédemment (8). Le fromage a été fabriqué avec trois mélanges de cultures de démarrage différents : 1,5 % (p/p) Lactococcus lactis Levain en vrac D11 cultivé pendant la nuit dans du lait écrémé sans contrôle du pH (pH 𢏄,6), 1,5% de démarreur D11 plus 25 ml de L. casei préparation cellulaire 334e, et 1,5% starter D11 plus 25 ml de L. casei préparation de cellules souches HADH.Après broyage, une moitié du caillé de chaque cuve a été salé à sec avec 2,8% de chlorure de sodium (p/p), tandis que l'autre moitié a été salée avec 2,8% de NaCl plus 2% (p/p) de KG. Les fromages ont été cerclés en blocs de 9 kg, pressés pendant une nuit, puis emballés sous vide et affinés à 7°C.

Des échantillons de chaque fromage (environ 20 g) ont été collectés à des intervalles d'un mois pour le dénombrement des bactéries starter et non starter comme décrit précédemment (8). Dénombrement des L. casei Les souches 334e et HADH dans le fromage ont été réalisées par incubation à 37°C sur de la gélose MRS qui contenait 5µx003bcg d'ERY par ml.

Analyse volatile du fromage.

L'étude des composés volatils du fromage a été réalisée en utilisant la chromatographie en phase gazeuse et la spectrométrie de masse (GC-MS) par la méthode de Colchin et al. (dix). Environ 100 g de chaque échantillon ont été collectés après 3 mois de maturation et conservés dans des bocaux en verre à �ଌ jusqu'à utilisation. Des échantillons pour GC-MS ont été préparés à partir de 10 g de fromage râpé mélangés à 40 ml d'eau distillée. N-Undécalactone et tridécane ont été ajoutés à 1 μg par g de fromage comme étalons internes, et les extraits de fromage ont été purgés avec de l'azote gazeux à un débit de 800 ml par min pendant 40 min dans un bain-marie à circulation (35 ± 1&# x000b0C). Les pièges adsorbants (ORBO-100 Supelco, Bellefonte, Pennsylvanie) utilisés pendant la purge de l'échantillon ont ensuite été élués avec de l'éther diéthylique distillé. Les 2 premiers ml d'éluat de solvant ont été collectés et concentrés sous azote à environ 100 μl pour l'injection de l'échantillon. La séparation des composés volatils prélevés dans les échantillons de fromage a été réalisée à l'aide d'un chromatographe en phase gazeuse Hewlett-Packard (Avondale, Pennsylvanie) modèle 6890 équipé d'une colonne capillaire StabilWax DA de 60 m sur 0,25 mm (diamètre intérieur) (Restek, Bellefonte, Pennsylvanie. ) avec une épaisseur de film de 0,5-μm. Les paramètres de chromatographie comprenaient une température initiale de 40 °C pendant les 4 premières minutes, qui a été augmentée à une vitesse de 7 °C par minute jusqu'à une température finale de 220 °C. Un débit de colonne de 1,5 ml par minute a été maintenu après l'injection d'un échantillon 2-μl.

La MS (série Hewlett-Packard 5973) des produits volatils du fromage a été réalisée en mode d'ionisation par impact électronique avec une température de source d'ions de 230 ° C, une tension d'ionisation de 70 eV et une plage de balayage de masse comprise entre 29 et 400 m/z. Les identités et les quantités de composés volatils ont été déterminées par les réponses d'intégration corrigées des normes internes des normes connues et par comparaison des spectres de masse avec ceux d'une base de données standard (base de données bibliothèque de spectres de masse, version 1.6d National Institute of Standards and Technology, Gaithersburg, Md) .

Évaluation sensorielle.

Les attributs sensoriels des fromages âgés de 3 mois ont été évalués en double (2 échantillons de chaque traitement × 2 évaluations par échantillon) par des juges avec plus de 150 h de formation individuelle en analyse sensorielle descriptive du fromage. Les fromages ont été évalués pour 16 attributs de saveur définis par un langage sensoriel descriptif pour la saveur du fromage Cheddar (13, 14).

Statistiques.

Les effets du traitement de la culture ou de l'ajout de KG sur les substances volatiles et le caractère sensoriel du fromage ont été évalués par analyse statistique de la variance (ANOVA) avec le logiciel SAS (SAS Institute, Inc., Cary, N.C.) en utilisant les aires de pic standardisées à partir des données GC-MS. Lorsque les effets du traitement étaient significatifs, des tests de comparaison par paires de différence la moins significative ont été effectués pour identifier le traitement qui a produit l'effet. Certaines données ont été soumises à des transformations logarithmiques non linéaires pour normaliser les données et répondre aux hypothèses de variance homogène.


Chapitre 9. La fermentation comme méthode de conservation des aliments

ce chapitre, un accent particulier est mis sur la façon dont ces changements sont également bénéfiques en termes de prolongation de la durée de conservation du produit.

Les humains sont incapables de survivre sans nourriture ni boisson. Par conséquent, l'approvisionnement de ces éléments essentiels a eu un impact majeur

impact sur le développement de l'espèce humaine et continue de le faire encore aujourd'hui. L'augmentation rapide

la population mondiale nécessite que la quantité de nourriture gaspillée en raison de la détérioration soit réduite au minimum. Nourriture

la production n'est qu'une partie du processus pour assurer un approvisionnement alimentaire continu, diversifié et sûr pour répondre aux demandes des consommateurs. Les aliments doivent également être stockés et conservés pour atteindre cet objectif. L'obligation de stocker

et conserver les aliments est reconnu depuis longtemps, bien avant la connaissance de la microbiologie. La fermentation, avec le salage, la cuisson, le fumage et le séchage au soleil, est l'une des premières traditions anciennes développées par les cultures du monde entier pour prolonger la durée de conservation possible des aliments. Avant le

l'initiation de la technologie de conservation, les humains devaient souvent choisir entre la famine et manger gâté

aliments et en subir les conséquences possibles. Depuis des milliers d'années, les ingrédients bruts d'origine animale et végétale sont fermentés. Les fruits fermentés ont probablement été parmi les premiers aliments fermentés consommés [1,2]. Les

les méthodes de fermentation ont été développées par essais et erreurs et à partir des expériences de plusieurs générations.

Une sélection des aliments fermentés les plus courants qui ont une large répartition géographique est présentée dans

Tableau 9.1. Les principaux types de micro-organismes associés à ces aliments sont également inclus.

Exemples d'aliments fermentés les plus courants

Remarque : LAB, bactéries lactiques.

La fermentation comme méthode de conservation des aliments

La fermentation comme méthode de conservation

Au fur et à mesure que de nouvelles techniques de conservation ont été développées, l'importance des processus de fermentation pour les aliments

la conservation a diminué. Pourtant, la fermentation peut être efficace pour prolonger la durée de conservation des aliments et peut souvent

être effectué avec un équipement de base relativement peu coûteux. Par conséquent, cela reste une méthode très appropriée

pour une utilisation dans les pays en développement et les communautés rurales avec des installations limitées. De plus, la non-dépendance de la fermentation à l'utilisation d'additifs chimiques dans l'aliment séduit le consommateur « plus averti ».

marché. La composition chimique de la plupart des aliments est relativement stable, par conséquent, la conservation est généralement

basée sur l'élimination des micro-organismes ou le contrôle de leur croissance et de la composition globale du

microflore. Pour réduire ou prévenir la détérioration microbienne des aliments, quatre principes de base peuvent être appliqués :

1. Minimiser le niveau de contamination microbienne sur les aliments, en particulier de « à haut risque »

2. Inhiber la croissance de la microflore contaminante

3. Tuez les micro-organismes contaminants

4. Éliminez les micro-organismes contaminants

Les fermentations utilisent une combinaison des trois premiers principes. Les fermentations ne devraient pas être censées stériliser des produits bruts de qualité inférieure, mais devraient plutôt utiliser des substrats de haute qualité. Les micro-organismes peuvent améliorer

leur propre compétitivité en modifiant l'environnement afin qu'il devienne inhibiteur ou mortel pour d'autres organismes tout en stimulant leur propre croissance, et cette sélection est la base de la conservation par fermentation. UNE

nombre de facteurs bactéricides et bactériostatiques différents pouvant être produits par les bactéries lactiques (BL)

sont présentés dans le tableau 9.2. La fermentation améliore la sécurité des aliments en diminuant les risques d'agents pathogènes et

toxines atteignant le niveau infectieux ou toxigène, et prolonge la durée de conservation en inhibant la croissance de la détérioration

agents, qui provoquent les changements sensoriels qui rendent l'aliment inacceptable pour le consommateur.

Contamination microbienne des aliments

Les aliments sont dérivés d'autres organismes vivants et au cours de leur développement et de leur préparation, ils sont

continuellement exposés à une contamination microbienne. La microflore contaminante qui en résulte peut avoir différents effets sur les aliments. Ceux-ci incluent des effets négatifs tels que la détérioration, où la nourriture devient impropre

pour la consommation humaine ou des risques pour la santé lorsque des micro-organismes infectieux ou toxigènes sont présents.

Des effets négligeables sur les aliments se produisent lorsque la microflore ne provoque pas de maladie ou

changements dans la nourriture. Cependant, des avantages peuvent également être tirés de l'action des micro-organismes lorsqu'ils

leur activité améliore l'attractivité de la nourriture. Dans les pays développés, l'amélioration

l'attrait est la principale raison de la

fermentations des aliments se poursuivent aujourd'hui.

La teneur en nutriments et intrinsèque

les propriétés de nombreux aliments crus les rendent

Facteurs produits par l'activité métabolique de

environnements idéaux pour la réplique microbienneMicroorganismes pouvant contribuer à l'augmentation

tion. La vitesse à laquelle les micro-organismes

Stabilité et sécurité des aliments fermentés

croître dépend non seulement de l'intrinsèque

propriétés de l'aliment (pH, potentiel redox,

Acides organiques, par exemple l'acide lactique, l'acide acétique et l'acide formique

activité de l'eau, etc.) mais aussi sur le potentiel redox condiLow

sous lesquelles il est stocké, le

Accumulation d'inhibiteurs, par exemple de toxines, de bactériocines [117],

facteurs extrinsèques, par exemple la température.

antibiotiques, lactococcines, nisine, natamycine, peroxyde d'hydrogène

Par conséquent, de nombreux types d'aliments crus doivent être

consommé peu après la production pour être de

haute valeur nutritionnelle. Sans conservateurDioxyde de carbone

mesures de tion, les retards conduisent aux nutriments

Source : Adams, M.R. et Moss, M.O., Food Microbiology, The

étant dégradé et utilisé par la contaRoyal Society of Chemistry, Cambridge, Royaume-Uni, 2000.

Manuel de conservation des aliments, deuxième édition

Exemples de produits finaux métaboliques microbiens

Avantages potentiels des aliments fermentés

Niveaux d'antinutritionnels

Une considération majeure doit être que dans des conditions idéales, les micro-organismes peuvent se développer très rapidement,

pouvoir doubler de nombre en peu de temps. Il faut également noter qu'il existe une variation

les conditions environnementales optimales pour différents types et espèces de micro-organismes, par exemple,

les micro-organismes peuvent être classés en grands groupes tels que les aérobies et les anaérobies en fonction de leur

tolérance et utilisation de l'oxygène et des psychrophiles, mésophiles et thermophiles en fonction de la température

gamme optimale pour leur croissance. De plus, l'activité biochimique des différents micro-organismes varie

et peut changer en réponse aux fluctuations des facteurs environnementaux, conduisant à une gamme de fin métabolique

produits (tableau 9.3). En manipulant les conditions environnementales, il est possible de sélectionner pour des

types de micro-organismes qui confèrent un goût, une odeur, une texture ou une apparence particulière aux aliments. C'est le

Avantages des aliments fermentés

Les micro-organismes en soi peuvent être utilisés comme sources de nourriture, mais dans de nombreux cas, ce sont leurs effets sur d'autres

sources de nourriture d'un intérêt majeur. L'acceptabilité d'un aliment pour le consommateur repose principalement sur

ses propriétés sensorielles. Les propriétés sensorielles recherchées des aliments fermentés sont induites par la

activité biochimique des micro-organismes. Les aliments fermentés ont été développés simultanément par de nombreuses cultures pour deux raisons principales : (i) conserver les produits récoltés ou abattus, abondants à

certaines périodes et rares à d'autres et (ii) d'améliorer les propriétés sensorielles d'un produit abondant ou peu attrayant [1,3].

Cependant, une gamme d'avantages peuvent être obtenus à partir des fermentations alimentaires, dont certains sont montrés dans

Tableau 9.4. Par conséquent, les aliments et les boissons fermentés conservent toujours un rôle important dans l'alimentation humaine.

La fermentation a de faibles besoins énergétiques et peut souvent être effectuée sans technologie sophistiquée et sans

plantes désignées. Les techniques simples signifient que les procédures peuvent souvent être effectuées à la maison

[4]. De plus, un certain nombre d'études ont montré que les consommateurs considèrent les produits alimentaires fermentés comme sains et

naturelles, les demandes croissantes des consommateurs et leur rentabilité [5].

Micro-organismes utilisés dans les fermentations alimentaires

Divers groupes de micro-organismes sont fréquemment utilisés dans les aliments fermentés. Les principaux groupes sont

Les LAB jouent un rôle essentiel dans la conservation et la production d'aliments sains. Des exemples de fermentations lactiques comprennent (a) les légumes fermentés tels que la choucroute, les concombres marinés, les radis,

carottes et olives (b) laits fermentés tels que yaourt, kéfir et fromages (c) pains fermentés/au levain

tels que les pains au levain et (d) les saucisses fermentées (tableau 9.1). LAB ont été regroupés en

La fermentation comme méthode de conservation des aliments

Principaux groupes de micro-organismes utilisés pour

Caractéristiques communes aux bactéries lactiques

Anaérobies fermentaires aérotolérants

Produire la majeure partie de leur énergie cellulaire à partir de la fermentation

Produire de l'acide lactique à partir d'hexoses

Genres de bactéries lactiques couramment utilisées dans les fermentations alimentaires

Cocci ovales—paires ou chaînes

Cocci ovales—paires ou chaînes

Cocci—simples, paires ou chaînes courtes

Source : Modifié à partir d'Axelsson, L. dans Lactic Acid Bacteria : Microbiology and Functional Aspects, Marcel Dekker, New

York, 1998, 1-72 Adams, M.R. et Moss, M.O., Food Microbiology, The Royal Society of Chemistry, Cambridge, Royaume-Uni, 2000.

ils possèdent une gamme de propriétés communes (tableau 9.6) et tous produisent de l'acide lactique qui peut tuer ou inhiber

de nombreux autres micro-organismes [6]. L'acide lactique est principalement utilisé dans l'industrie alimentaire comme conservateur,

un acidulant, ou un conditionneur de pâte. Les principaux genres de LAB sont présentés dans le tableau 9.7. En général,

à l'exception de certains streptocoques, ils sont inoffensifs pour l'homme. Cela fait de LAB des agents idéaux pour la conservation des aliments. Les LAB sont subdivisés en fonction de leurs produits issus de la fermentation du glucose. Les homofermenteurs produisent de l'acide lactique comme produit principal ou unique à partir du glucose, tandis que les hétérofermenteurs produisent des équimolaires.

quantités de lactate, de dioxyde de carbone et d'éthanol. Les hétérofermenteurs ont un rôle important dans la production

composants aromatiques tels que les acétaldéhydes et le diacétyle. LAB dispose d'une gamme de méthodes pour concurrencer

autres micro-organismes (tableau 9.2). Leur mécanisme le plus efficace est de se développer facilement dans la plupart des aliments, produisant de l'acide, ce qui abaisse rapidement le pH à un point où les autres organismes concurrents ne peuvent plus se développer.

[3]. Les lactobacilles ont également la capacité de produire du peroxyde d'hydrogène [7], qui inhibe la détérioration

germes [3], tandis que les lactobacilles sont relativement résistants au peroxyde d'hydrogène [8]. Le rôle de l'hydrogène

le peroxyde en tant qu'agent de conservation est susceptible d'être mineur, surtout par rapport à la production d'acide. Carbone

Le dioxyde produit par les hétérofermenteurs a également un effet conservateur, résultant en partie de sa contribution à l'anaérobiose [3].

Les consommateurs s'intéressent de plus en plus à la qualité des aliments et créent une demande d'aliments « santé naturels » sans produits chimiques. Cela a stimulé des recherches approfondies sur les applications des LAB pour les deux

le contrôle des micro-organismes pathogènes et d'altération et aussi pour la promotion de la santé. Une gamme de potentiel

les bienfaits pour la santé ont été associés à la consommation de LAB. Certains avantages sont la conséquence de

leur croissance et leur activité au cours des fermentations alimentaires, et certaines de la colonisation résultante du tractus gastro-intestinal (tableau 9.8). Beaucoup de ces allégations de santé sont encore controversées [9] et font l'objet de

recherche pour identifier et justifier des rôles spécifiques [9–11].

Un deuxième groupe de bactéries ayant une importance dans les fermentations alimentaires sont les producteurs d'acide acétique. Acétique

l'acide est l'un des plus anciens produits chimiques connus, il tire son nom du mot latin pour vinaigre "acetum".

Manuel de conservation des aliments, deuxième édition

Les bactéries acétiques sont tolérantes aux acides, se développent bien à des niveaux de pH

en dessous de pH 5,0, sont des bâtonnets mobiles à Gram négatif et sont obligatoires

aérobies. Ils tirent leur énergie de l'oxydation de l'éthanol en

l'acide acétique suivant la réaction indiquée ci-dessous.

On les trouve dans la nature où l'éthanol est produit à partir de la

fermentation des glucides par les levures, comme dans les nectars de plantes

et les fruits endommagés. D'autres bonnes sources sont les boissons alcoolisées

comme le cidre frais et la bière non pasteurisée. Dans les liquides, ils se développent comme un

film de surface en raison de leur demande en oxygène.

Les bactéries de l'acide acétique se composent de deux genres, Acetobacter

et Gluconobacter. Acetobacter peut éventuellement oxyder l'acétique

acide en dioxyde de carbone et eau en utilisant les enzymes du cycle de Krebs

appelé suroxydation. Ce n'est pas le cas avec

Gluconobacter. L'action la plus souhaitable des bactéries de l'acide acétique

est dans la production de vinaigre. La même réaction peut également se produire

dans les vins, lorsque l'oxygène est disponible, et ici l'oxydation des

l'alcool en acide acétique est un changement indésirable, donnant au vin

Avantages potentiels pour la santé de lactique

Valeur nutritionnelle améliorée, par exemple, production

de vitamines ou d'acides aminés essentiels

Toxicité réduite, par exemple par dégradation de

Digestibilité et assimilabilité accrues

Contrôle des infections intestinales

Meilleure digestion du lactose

Inhibition de la croissance tumorale

Abaissement du taux de cholestérol sérique

Source : Drouault, S. et Corthier, G., Vet. Rés.,

Les levures sont largement répandues dans les habitats naturels riches en nutriments et riches en glucides, tels que

comme fruits et nectars de plantes [12]. Les levures sont rarement toxiques ou pathogènes et sont généralement acceptables pour les consommateurs [13]. Après une étude approfondie, les levures ont été classées en environ 500 espèces [14]. Cependant, seulement

un petit nombre est régulièrement utilisé pour fabriquer des boissons alcoolisées [12]. Saccharomyces cerevisiae est le plus

fréquemment utilisé et de nombreuses variantes sont disponibles. Saccharomyces cerevisiae fermente le glucose mais ne

fermenter directement le lactose ou l'amidon. Les levures sont utilisées pour produire de l'éthanol, du CO2, de la saveur et de l'arôme. La réaction

peut être représenté par l'équation suivante :

alcool éthylique et dioxyde de carbone

D'autres produits métaboliques comprennent des quantités mineures d'acétate d'éthyle, d'alcools de fusel (pentanol, isopentanol et

isobutanol), des composés soufrés et des fuites d'acides aminés et de nucléotides qui peuvent tous contribuer aux changements sensoriels induits par les levures [13].

La majorité des espèces fongiques ont des hyphes filamenteux et sont appelées moisissures. ils sont regroupés

en quatre classes principales basées sur la physiologie et les méthodes de production de leurs spores. Moules

sont aérobies et ont la plus grande gamme d'enzymes. Certains moules sont utilisés dans l'industrie alimentaire pour produire

enzymes spécifiques telles que les amylases utilisées dans la fabrication du pain. Ils sont relativement tolérants à l'extrême

environnements et sont capables de coloniser et de se développer sur la plupart des aliments. Les moisissures sont importantes pour l'industrie alimentaire, à la fois en tant que spoilers et conservateurs des aliments et en particulier dans les fermentations pour le développement de la saveur.

Certaines moisissures produisent des antibiotiques [15,16], tandis que la production de mycotoxines par d'autres est une cause émergente

préoccupante dans l'industrie alimentaire.

Les espèces d'Aspergillus sont souvent responsables de changements indésirables dans les aliments, bien que certaines espèces

tels que A. oryzae sont utilisés dans les fermentations du soja pour faire du miso et de la sauce soja. Mucor et

Les rhizopus sont également utilisés dans certaines fermentations alimentaires traditionnelles. Rhizopus oligosporus est considéré comme essentiel dans la production de tempeh à partir du soja. Les moisissures du genre Penicillium sont associées à

l'affinage et la saveur distinctive des fromages. Par exemple, lors de l'affinage du Roquefort et du bleu

fromages, P. roqueforti est cultivé dans les veines d'air à travers le caillé, et les saveurs distinctives se développent au fur et à mesure que le

les lipides du lait sont décomposés en méthyléthylcétone et les protéines sont structurellement altérées.

La fermentation comme méthode de conservation des aliments

Les aliments fermentés peuvent être produits par l'action de micro-organismes fermentaires naturellement présents sur

les matières premières ou dans l'environnement de production. Cependant, pour améliorer la fiabilité des « cultures de démarrage »

sont fréquemment utilisés. Les cultures starter peuvent être des cultures pures ou mixtes. L'utilisation de cultures de démarrage mixtes peut

réduire les risques d'infection bactériophage [17] et améliorer la qualité des aliments lorsque les organismes sont mutuellement bénéfiques. Les fermentations alimentaires impliquent fréquemment une succession complexe de micro-organismes induite par des conditions environnementales dynamiques. Les micro-organismes fermentaires doivent être sûrs pour

manger même en grand nombre et doit produire des quantités substantielles du ou des produits finaux souhaités. Pour

Pour des raisons pratiques, les organismes doivent être faciles à manipuler et doivent bien se développer, leur permettant de supplanter les micro-organismes indésirables. L'organisme doit également être génétiquement stable avec des

performances à la fois pendant et entre les lots d'aliments. Dans de nombreuses fermentations traditionnelles, le naturel

la microflore a été utilisée pour la fermentation. Même ainsi, une certaine forme d'inoculation était fréquemment effectuée à l'aide de techniques simples telles que l'utilisation d'un lot d'aliments pour inoculer le lot suivant, ou le

utilisation répétée du même récipient [18]. Les fermentations naturelles ont un degré d'imprévisibilité,

ce qui peut être insatisfaisant lorsqu'un procédé est industrialisé. Les cultures starter sont de plus en plus utilisées pour

améliorer non seulement la fiabilité, mais aussi la reproductibilité et la vitesse à laquelle la fermentation est

initié. Les produits défectueux, de mauvaise qualité ou dangereux entraînent une perte de clients et de revenus, donc leur

l'incidence doit être minimisée.

La composition des ferments lactiques est basée sur la connaissance de la génétique microbienne de qualité alimentaire [19,20],

métabolisme et physiologie ainsi que leurs interactions avec les aliments [20]. Les cultures starter sont maintenant développées principalement par conception plutôt que par criblage [21,22]. L'objectif global est d'exploiter les propriétés

des cultures de démarrage pour garantir des normes reproductibles de sécurité et de qualité [23].

Classification des produits fermentés

Les aliments fermentés sont classés de différentes manières. Ils peuvent être regroupés en fonction des micro-organismes, de la biochimie ou du type de produit [24]. Campbell-Platt (1987) a identifié sept groupes pour

classification, nommément (1) boissons, (2) produits céréaliers, (3) produits laitiers, (4) produits de la pêche, (5) fruits et

les produits végétaux, (6) les légumineuses et (7) les produits carnés [25], alors que Steinkraus (1997) a classé

fermentations selon le type de fermentation, par exemple, vins et bières alcoolisées, et alcalines

Dawadawa nigérian [26]. Dans ce chapitre, les fermentations sont regroupées en termes de produits biochimiques utilisés pour transformer l'aliment, par exemple, la production d'acide lactique, d'acide acétique, d'éthanol et de CO2.

Tout au long de l'histoire, les boissons alcoolisées ont eu leur place dans la plupart des cultures. Ils ont besoin de l'alcoolique

fermentation de fruits ou d'autres matières à haute teneur en sucre par des levures. La teneur en alcool de la boisson agit

comme agent de conservation et bon nombre de ces produits ont une longue durée de conservation. Au fil des années, les levures de bière ont

évolué par sélection et mutations, et ont été développés par génie génétique. Des avancées majeures

ont été faites dans l'amélioration des caractéristiques des souches de fermentation entraînées par le revenu élevé

liés à l'industrie des boissons alcoolisées.

La bière est produite par la fermentation de grains de céréales partiellement germés, appelés malt, par des levures.

Les bières ont une teneur finale en éthanol d'environ 3% à 8%. Une grande variété de bières existe et elles comprennent des ales,

les lagers et les stouts. Les lagers et les ales peuvent être d'apparence claire ou foncée. La bière est produite en utilisant

Saccharomyces cerevisiae, une levure de fermentation haute, tandis que les lagers sont produites à partir de cultures pures de

Saccharomyces carlsbergensi, une levure de fermentation basse. Les ales sont produites par fermentation à chaud

températures, 12°C–18°C et la température de fermentation lager est généralement froide, 8°C–12°C [12]. Plus

la bière produite est de la variété lager.

Manuel de conservation des aliments, deuxième édition

Plusieurs étapes sont nécessaires pour faire de la bière. Tout d'abord, l'orge est trempée dans l'eau pendant 5 à 7 jours pour faire du malt

[27,28]. Au cours de cette étape, les grains germent partiellement et produisent des enzymes, principalement des amylases et des protéases indispensables au processus de brassage. Les amylases dégradent l'amidon en glucose, un sucre nécessaire à la

la fermentation de la levure, et les protéases solubilisent les composés dans le grain et le houblon, ce qui est important pour

la qualité de la bière. Après la germination, de la chaleur est appliquée pour arrêter la germination et pour sécher le grain.

Pour développer la couleur et l'arôme, le malt est torréfié pendant 4 à 5 h à une température de 80°C à 105°C. Les réactions de Maillard sont responsables de la formation de la couleur et de l'arôme au cours du touraillage. Le malt séché et broyé est mis en suspension dans de l'eau et mélangé à des adjuvants de malt bouillis, tels que du riz moulu et du maïs. L'amylase est généralement

ajouté à ce stade pour assurer une hydrolyse complète de l'amidon. La purée est ensuite incubée à 65°C–70°C pendant

un court laps de temps pour permettre à l'amylase de dégrader l'amidon en glucose. La température est ensuite augmentée

à 75°C pour inactiver les enzymes et le milieu est laissé à décanter. Les matières insolubles tombent dans le

fond et sert de filtre car le liquide, appelé moût, est extrait du récipient. Houblon ou extraits de houblon

sont ensuite ajoutés au moût. Le houblon est un ingrédient indispensable car il agit comme un clarifiant causant des protéines

pour précipiter, ils donnent un arôme spécifique et un goût amer. Le houblon possède également des propriétés antibiotiques et

avec l'éthanol et le dioxyde de carbone contribuent à la stabilité de la bière [29-31]. De plus, le

La teneur en protéines du houblon améliore la capacité de mousse de la bière. Le mélange est bouilli pendant 1,5 à 2,5 h

pour obtenir le bon goût de houblon délicat [32]. Le mélange moût/houblon est ensuite bouilli pour concentrer le

moût, tuent de nombreux micro-organismes d'altération, inactivent les enzymes dans la purée et solubilisent les composés importants dans le houblon et la purée. Le moût est ensuite séparé, refroidi et fermenté.

La fermentation est initiée en ajoutant la levure appropriée au moût. La fermentation de la bière est terminée

lorsque le pH est abaissé à environ 3,8, généralement en 7 à 12 jours de bière blonde avec des valeurs de pH de 4,1 à 4,2 est

terminé en 5 à 7 jours [33]. Pendant la fermentation, le glucose contenu dans le moût est transformé en éthanol et en CO2.

Le moût fermenté est ensuite vieilli à 0°C pendant des semaines ou des mois. Pendant cette période, la levure

se déposent au fond du récipient, les saveurs amères sont adoucies et d'autres composés se forment qui

rehausser la saveur. La bière est ensuite filtrée ou centrifugée pour éliminer les cellules de levure avant conditionnement et pasteurisation. La bière est finie par l'ajout de CO2 jusqu'à une teneur finale de 0,45 % à 0,52 %. Enfin, la pasteurisation de la bière à 60°C ou plus peut être effectuée pour détruire les micro-organismes d'altération [34].

Il existe un certain nombre de facteurs qui protègent la bière de la croissance de micro-organismes contaminants.

Ceux-ci comprennent un faible pH, un potentiel redox et des niveaux de sources de carbone facilement disponibles, les isohumulones

de houblon qui inhibent les bactéries Gram-positives et l'alcool produit par la levure [35]. La détérioration de

la bière est causée principalement par les bactéries acétiques, les bactéries lactiques et les levures sauvages. La détérioration industrielle des bières est

communément appelées infections de la bière [34].

Le vin peut être produit à partir de n'importe quel jus de fruit avec des niveaux suffisants de sucres fermentescibles, dans la plupart des cas

le vin est une boisson obtenue par fermentation alcoolique totale ou partielle de raisins frais, foulés ou de raisins

jus (moût), avec un processus de vieillissement. Les raisins de type vin provenant de cultivars de vignes de Vitis vinifera sont le plus couramment utilisés pour produire des vins [29]. La vinification comporte une série d'étapes. Premièrement, les grappes de raisin sont

nettoyé des baies pourries et séchées, puis séparé des tiges. Les raisins sont ensuite

écrasé et pressé pour libérer le jus, le moût. Les peaux et pépins de raisin restants, appelés marc, sont

puis retiré après une seconde pression. En vinification rouge, le moût est fermenté avec la peau pour

extraire de la peau les pigments rouges, qui ne sont libérés que lors de la fermentation. L'extraction de

les pigments rouges est parfois facilitée en élevant la température à 50°C avant la fermentation du

moût, ou à 30°C après la fermentation principale, suivie d'une courte fermentation complémentaire.

Le moût doux frais est traité au dioxyde de soufre pour supprimer la croissance de micro-organismes indésirables et empêcher le brunissement enzymatique et l'oxydation, stabilisant ainsi la couleur du vin. Le must est alors

inoculé avec Saccharomyces cerevisiae var. ellipsoides ou pastorianus et laisser fermenter pendant 3 à 5

jours à des températures comprises entre 21°C et 32°C. Pendant cette période, le niveau d'éthanol peut atteindre 14 % à 18 %.

La fermentation du vin rouge est plus longue que celle du vin blanc, jusqu'à ce que la bonne quantité de couleur soit extraite

de la peau. Le vin est soutiré pour éliminer les sédiments. Le vin est soutiré ou décanté en fûts, cuves ou cuves pour un élevage dont la durée peut varier entre 3 et 9 mois. Au cours de cette étape,

le vin s'éclaircit et développe des arômes. Le vin est ensuite sorti des cuves et mis en bouteilles dans

dont le vieillissement se poursuit [36]. Suite à la fermentation alcoolique, une fermentation malolactique peut être

La fermentation comme méthode de conservation des aliments

initié pour réduire l'acidité et assouplir le vin. Au cours de la fermentation malolactique, l'acide malique est

dégradé en acide lactique par de nombreuses bactéries lactiques, principalement des genres Lactobacillus, Leuconostoc (L. oenos), et

Pediococcus (P. cerevisiae) [35]. L'acide lactique n'est pas aussi acide que l'acide malique d'où l'acidité du vin

est réduite. Le vin peut être soumis à certains défauts microbiens et chimiques. La détérioration microbienne peut

être causée par des moisissures [37], des bactéries lactiques [38] et des bactéries acétiques [39,40]. Les défauts chimiques conduisent principalement à

le brunissement du vin résultant des réactions oxydatives des composés phénoliques qui, dans les vins rouges, peuvent

entraînent une floculation complète des pigments de couleur [41].

Les fermentations évoquées ci-dessus ne peuvent produire qu'une teneur maximale en alcool d'environ 17 %.

Des concentrations supérieures à celles-ci inhibent le métabolisme des levures. Pour obtenir des concentrations en alcool plus élevées, le produit fermenté doit ensuite être distillé. Whisky, gin, vodka, rhum et liqueurs

sont des exemples de spiritueux distillés. Bien que le processus de fabrication de la plupart des produits de ces types soit assez

similaire à celle des bières, la teneur en alcool des produits finis est considérablement plus élevée.

Le yaourt est un produit laitier coagulé obtenu par fermentation lactique par action de

Streptococcus thermophilus et Lb. delbrueckii subsp. bulgarique. Le yaourt est préparé en utilisant soit

ou du lait écrémé, où les solides du lait écrémé sont augmentés à 12%-15 % en concentrant le lait, ou en ajoutant

lait écrémé en poudre ou lait concentré. Le lait concentré est pasteurisé à 82°C-93°C pendant 30-60

min et refroidi à la température d'incubation de démarrage de 40 °C à 45 °C. Le démarreur de yaourt est ensuite ajouté à un niveau

d'environ 2 % en volume et incubé pendant 3 à 5 h, ou jusqu'à ce que l'acidité titrable du produit final atteigne

0,85%-0,90% ou un pH de 4,4-4,6 [34]. Le yaourt est ensuite refroidi à 5°C pour inhiber une nouvelle production d'acide.

La croissance symbiotique des deux organismes de la culture de démarrage de yaourt a été examinée par de nombreux

auteurs [42–44]. La croissance symbiotique des deux organismes est mieux observée lorsqu'ils existent dans un rapport 1:1

rapport et cela se traduit par une production d'acide lactique et d'acétaldéhyde à un taux supérieur à celui produit par

soit en croissance seule [42]. Les streptocoques produisent de l'acide lactique, de l'acide formique et du dioxyde de carbone. Formique

l'acide stimule la croissance des lactobacilles. Les lactobacilles libèrent certains acides aminés nécessaires à la croissance

des streptocoques et produisent de l'acétaldéhyde et davantage d'acide lactique pour amener le pH à 4,4–4,6.

L'acétaldéhyde est le composé qui contribue principalement à la saveur typique du yogourt, tandis que l'acétoïne,

le diacétyle et l'éthanol sont produits à des concentrations plus faibles [45]. La saveur du yaourt change continuellement pendant la fabrication et le stockage. Les changements de saveur peuvent varier selon les cultures, la formulation du mélange et

conditions d'incubation et de conservation [46]. Lactobacillus acidophilus peut être ajouté à la culture de yaourt pour

réduire l'excès d'aldéhyde et pour les bienfaits pour la santé. Le type de levain de yaourt utilisé peut modifier les caractéristiques physiques du produit de yaourt final. Par exemple, les cultures filandreuses utilisées pour augmenter la viscosité de

Les types de yogourt « brassé » comprennent Streptococcus salivarius ssp. thermophilus et souches de Lactobacillus

[47]. Les levains « Nonropy » sont utilisés pour la fabrication de yaourts de type « fixe ». D'autres moyens d'augmenter la

viscosité du yogourt et diminuer par la suite la synérèse du lactosérum comprennent l'ajout de stabilisants, l'augmentation des solides du lait écrémé, l'allongement du temps et l'augmentation de la température de pasteurisation.

Le fromage est un produit laitier concentré obtenu après coagulation et séparation du lactosérum de lait, crème ou

lait partiellement écrémé, babeurre ou un mélange de ces produits. Le fromage peut être consommé frais ou

après maturation. Le fromage est généralement fabriqué à partir de lait de vache, de brebis, de chèvre ou de bufflonne. La majorité des fromages

sont fabriqués à partir de lait pasteurisé. L'utilisation du traitement thermique de sous-pasteurisation du lait ou de thermisation est

également pratiqué pour limiter les changements induits par la chaleur dans le lait sans compromettre la sécurité microbiologique.

Il existe plus de 400 variétés de fromages représentant moins de 20 types distincts, et ceux-ci sont regroupés

ou classés selon la texture ou la teneur en eau, qu'ils soient affinés ou non, et s'ils sont affinés,

que ce soit par des bactéries ou des moisissures [34]. Le tableau 9.9 présente la classification des fromages selon leur affinage

Manuel de conservation des aliments, deuxième édition

Variétés de fromages et leur classification

Principales caractéristiques de durcissement et exemples

Pas de durcissement - doit être fabriqué à partir de lait pasteurisé

Cottage, Quark, Crème, Mozzarella

Mûri par des bactéries et des micro-organismes de surface

Limburger, Brique, Port du Salut

Mûri principalement par des bactéries, sans yeux

Provolone, Edam, Gouda, Cheddar, Parmesan,

Mûri principalement par des bactéries, avec des yeux

Mûri principalement par la croissance interne des moisissures

Roquefort, Stilton, Gorgonzola, Cheshire, Bleu Danois

caractéristiques. La plupart des fromages, à l'exception du

Mettre (cailler) le lait

les fromages de lactosérum, sont fabriqués en utilisant des variations de la même base

processus, comme illustré à la figure 9.1. De légères variations de ces

et l'utilisation de différents laits se combinent pour générer l'énorme

gamme de fromages disponibles aujourd'hui.

En général, le processus de fabrication commence par le prépaCuisson du caillé

ration de lait. Le lait reçoit généralement un traitement équivalent à

pasteurisation au début de la transformation. Le lait est alors

Égoutter le lactosérum ou tremper le caillé

refroidi à la température de fermentation, qui dépend de la

type de fromage à fabriquer, 29°C–31°C pour le Cheddar,

Stilton, Gouda, Camembert et Leicester températures plus élevées

sont employés dans la fabrication de fromages fortement échaudés tels

comme l'emmental, le gruyère et les fromages italiens. Le lait est inoculé

avec un starter lactique approprié. La culture starter produit la transformation du caillé (certaines variétés)

l'acide lactique qui, additionné de présure, donne lieu à la formation de caillé. De plus, l'acide lactique est également responsable de la fraîcheur

saveur acide des fromages non affinés et joue un rôle majeur dans la

suppression des micro-organismes pathogènes et de certains micro-organismes d'altération

et dans la production de composés aromatiques volatils et la synthèse d'enzymes lipolytiques et protéolytiques impliquées dans l'affinageFIGURE 9.1 Étapes de base de la fabrication du fromage.

processus de fabrication du fromage. Les organismes starters les plus utilisés pour

la production de fromages sont des ferments mésophiles, des souches de Lactococcus

lactis et ses sous-espèces. Les starters thermophiles tels que Lb. helveticus, Lb. casei, Lb. lactis, Lb. delbrueckii

subsp. bulgaricus et Streptococcus thermophilus sont utilisés dans la production de fromages où une plus

la température d'incubation est utilisée. Des bactéries propioniques, des moisissures telles que Penicillium camemberti, P. candidum, P. roqueforti et des cultures à taches rouges ou jaunes telles que Bacterium Lins sont également ajoutées, selon le type de fromage à fabriquer. Le moment de l'emprésurage et la quantité ajoutée diffèrent selon

type de fromage. Après coagulation du lait, le caillé est coupé en petits cubes pour l'expulsion du lactosérum. Le caillé est

encore rétréci en le chauffant puis pressé pour expulser plus de lactosérum, suivi d'un salage. Enfin, le fromage

est affiné dans des conditions appropriées au fromage en question.

L'affinage du fromage implique une série complexe de réactions chimiques et biochimiques. La protéolyse et la lipolyse sont deux processus principaux dans l'affinage du fromage avec une variété de facteurs chimiques, physiques et microbiologiques.

La fermentation comme méthode de conservation des aliments

changements se produisant dans des conditions environnementales contrôlées [48,49]. Ces réactions sont importantes pour

le développement de la saveur et de la texture des fromages [50–52]. Les composés aromatiques comprennent des peptides et des acides aminés,

acides gras libres, méthylcétones, alcanes, lactones et esters aliphatiques et aromatiques.

Bien que la plupart des fromages affinés soient le produit des activités métaboliques des bactéries lactiques, plusieurs fromages connus

doivent leur caractère particulier à d'autres organismes apparentés.Dans le cas du fromage suisse, Propionibacterium

shermanii est ajouté à la bactérie lactique Lb. bulgaricus et Streptococcus thermophilus. Propionibactéries

contribuent à la saveur et à la texture typiques du fromage de type suisse [53]. Les activités lipolytiques et protéolytiques des moisissures jouent un rôle important dans la maturation de certains fromages. En fromage bleu comme le Roquefort

et Stilton, Penicillium roqueforti pousse dans tout le fromage et donne l'aspect veiné de bleu

caractéristique de ce type de fromage. Penicillium camemberti est associé à des feuilles molles mûries en surface

fromages comme le camembert et le brie.

Un grand nombre de légumes sont conservés par fermentation lactique dans le monde. Le plus

les légumes fermentés commercialement importants dans l'ouest sont le chou (choucroute), les concombres et

Olives. D'autres incluent les carottes, le chou-fleur, le céleri, le gombo, les oignons et les poivrons. Typiquement, ces fermentations n'impliquent pas l'utilisation de ferments lactiques et reposent sur la flore naturelle. Les solutions de saumure sont préparées lors de la fermentation de la choucroute, des cornichons et des olives. La concentration de sel dans la saumure

varie de 2,25% pour la choucroute à 10% pour les olives. La fermentation donne l'acide lactique comme principal

produit. Le sel extrait le liquide du légume, qui sert de substrat pour la croissance des bactéries lactiques.

La croissance de micro-organismes de détérioration indésirables est limitée par le sel. Les conditions aérobies doivent être

maintenu pendant la fermentation pour permettre aux micro-organismes naturels de se développer et de produire

suffisamment d'acide lactique, et pour empêcher la croissance de micro-organismes d'altération. Les olives reçoivent un traitement spécial avant la saumure en ce sens que les olives vertes sont traitées avec une solution de lessive de 1,25% à 2% (hydroxyde de sodium),

généralement à 21°C–25°C pendant 4-7 h. Ce traitement est nécessaire pour éliminer une partie de l'oleuropéine, un composé amer des olives. Dans certains pays, la fermentation des concombres est contrôlée par l'ajout d'acide acétique pour empêcher la croissance de micro-organismes d'altération, tamponné avec de l'acétate de sodium ou

l'hydroxyde de sodium, et inoculé avec Lb. plantarum seul ou en association avec Pediococcus cerevisiae. La fermentation contrôlée réduit les pertes économiques et conduit à un produit plus uniforme sur

une période de temps plus courte. De nombreuses recherches ont montré une implication séquentielle pour différentes espèces

de LAB [1,54–56]. Pour la production de choucroute, Leuconostoc mesenteroides pousse en premier, produisant de l'acide lactique, de l'acide acétique et du CO2, suivi de Lb. brevis et enfin Lb. plantarum pousse en produisant plus

acide et en abaissant le pH en dessous de 4,0, ce qui permet de conserver le chou pendant de longues périodes

dans des conditions anaérobies. Le LAB principalement responsable de la production de cornichons à haute teneur en sel sont initialement Pediococcus cerevisiae suivi du Lb plus tolérant aux acides. plantarum et Lb. bref.

Leuconostoc mesenteroides apporte peu de contribution dans les cornichons à haute teneur en sel mais est actif dans les cornichons à faible teneur en sel [57]. La microbiologie de la fermentation lactique de l'olive est complexe avec un certain nombre de

souches microbiennes impliquées. Vaughn et al., [58] ont divisé la fermentation normale des olives en

trois étapes. L'étape initiale est la plus importante du point de vue de la détérioration potentielle si le

les saumures ne sont pas acidifiées. L'acidification élimine la population contaminante d'origine des substances dangereuses

Bactéries d'altération Gram-négatives et Gram-positives et, en même temps, fournit un pH optimal

pour l'activité de LAB [59]. La flore naturelle des olives vertes, constituée d'une variété de bactéries, levures,

et les moisissures, effectue la fermentation avec LAB devenant proéminent au cours de l'étape intermédiaire.

Leuconostoc mesenteroides et Pediococcus cerevisiae sont les premiers lactiques à prédominer, suivis

par les lactobacilles, principalement Lb. plantarum et Lb. bref [60].

Produits animaux fermentés

La principale raison du développement de méthodes de fermentation de la viande et du poisson était de prolonger la durée de conservation de ces

aliments périssables très prisés. Les microcoques à Gram positif ont un rôle important dans ces fermentations

[61]. Plusieurs produits sont devenus populaires, notamment les saucisses fermentées, les sauces de poisson et les pâtes de poisson. De nombreux

des méthodes de fermentation traditionnelles sont encore utilisées bien que la principale raison de leur utilisation soit

conservation plus longue, mais parce que les produits sont appréciés pour leurs saveurs rehaussées.


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Levure, enzymes et yaourt Notes NEET | EduRev

BIOTECHNOLOGIE

DÉFINITION –

"Biotechnologie peut être défini comme l'utilisation de micro-organismes, d'animaux ou de cellules végétales ou de leurs produits pour générer différents produits à l'échelle industrielle et des services utiles aux êtres humains.

Une puissante industrie basée sur les microbes s'est développée ces derniers temps. Une sélection rigoureuse des souches microbiennes, une méthode améliorée d'extraction et de purification du produit, ont permis d'obtenir des rendements énormes.

L'utilisation d'organismes vivants dans des systèmes ou des processus pour la fabrication de produits utiles, peut impliquer des algues, des bactéries, des champignons, des levures, des cellules de plantes supérieures et d'animaux ou des sous-systèmes de l'un de ceux-ci ou des composants isolés de la matière vivante.

Les biotechnologies anciennes sont basées sur les capacités naturelles des micro-organismes. par exemple. formation d'acide citrique, production de pénicilline par Penicillium notatum La nouvelle biotechnologie est basée sur la technologie de l'ADN recombinant. par exemple. L'insuline productrice de gènes humains a été transférée et exprimée dans des bactéries comme E. coli.

Dans,biotechnologie moderne, différents types de produits de valeur sont produits à l'aide de la microbiologie, de la biochimie, de la culture tissulaire, du génie chimique et du génie génétique, de la biologie moléculaire et de l'immunologie.

MICROBES DANS LES PRODUITS MÉNAGERS

Un exemple courant est la production de caillé à partir de lait. Les micro-organismes tels que les lactobacilles et d'autres communément appelés bactéries lactiques (BL) croître dans le lait et le transformer en caillé. Au cours de la croissance, les bactéries lactiques produisent des acides qui coagulent et digèrent partiellement les protéines du lait. Une petite quantité de caillé ajoutée au lait frais sous forme d'inoculum ou de démarreur contient des millions de LAB qui, à des températures appropriées, se multiplient, transformant ainsi le lait en caillé, ce qui améliore également sa qualité nutritionnelle en augmentant la vitamine B12. Dans notre estomac aussi, les LAB jouent un rôle très bénéfique dans la lutte contre les microbes pathogènes.

La pâte, qui est utilisée pour fabriquer des aliments tels que le dosa et l'idli, est également fermentée par des bactéries. L'aspect gonflé de la pâte est dû à la production de gaz CO2. De même, la pâte, qui sert à faire du pain, est fermentée à l'aide de levure de boulanger (Saccharomyces cerevisiae). Un certain nombre de boissons traditionnelles (par exemple, le « Todi » préparé à partir de la sève des palmiers) et des aliments sont également fabriqués par fermentation par les microbes. Les microbes sont également utilisés pour fermenter le poisson, le soja et les pousses de bambou pour fabriquer des aliments. Le fromage est l'un des aliments les plus anciens dans lesquels des microbes ont été utilisés. Différentes variétés de fromages sont connues par leur texture, leur saveur et leur goût caractéristiques, la spécificité venant des microbes utilisés. Par exemple, les gros trous dans le « fromage suisse » sont dus à la production d'une grande quantité de CO2 par une bactérie nommée Propionibacterium sharmanii. Les 'Roquefort' sont affinés en cultivant sur eux un champignon spécifique qui leur confère une saveur particulière.

Louis Pasteur a montré au milieu du XIXe siècle que Bière et Babeurre sont le produit de la fermentation provoquée par "Levure". C'est un organisme unicellulaire microscopique -Saccharomyces cerevisiae.

Actuellement, cependant, des produits de levure destinés à la consommation humaine et animale sont produits à l'échelle commerciale. "De l'alcoolétait le premier produit de la biotechnologie ancienne"

Il existe essentiellement deux types de levures (i) La levure de boulanger (ii) La levure alcoolisée ou levure de bière La levure de boulanger utilise généralement lors de la préparation des aliments pour augmenter le goût des aliments, la saveur des aliments et les nutriments des aliments. Il est également utilisé comme "agent levant".

Par la dégradation incomplète des composés organiques complexes [saccharose] par la fermentation des levures, il se forme de l'alcool.

Certains autres produits courants de la fermentation de la levure sont -

[i] Bière - Il est fabriqué à partir de Hordeum VulgareLa teneur en malt et en alcool [à peine] est de 4 à 8 %

[ii] Vin – Produit à partir de les raisins, la teneur en alcool est de 10-20%.

[iii] Eau-de-vie – Produit par distillation du vin et la teneur en alcool est de 43-57%

[iv] Gin – Produit à partir de Céréales européennes à l'échelle du seigle.

[v] Rhum – Produit à partir de mélasse de canne à sucre et teneur en alcool est de 40%

Noter - Une autre levure qui fournit des aliments riches en nutriments pour l'Homme et les animaux est Torulopsis utilisé.

L'utilisation industrielle de la biotechnologie implique trois étapes -

[i] Processus à l'échelle du laboratoire

[iii] Unité de fabrication Le développement de l'échelle du laboratoire à l'unité de fabrication est « Passage à l'échelle à la production industrielle »

[i] Échelle de laboratoire - Dans ce processus de production d'un produit souhaitable, un micro-organisme approprié est recherché, puis une souche appropriée est sélectionnée et multipliée. Un milieu approprié permet également de découvrir sur quelle souche sélectionnée, produire le meilleur et plus de produit.

Nombreux nombre d'expériences réalisées en laboratoire pour l'analyse et la sélection de souches et de milieu. Tous les équipements sont utilisés en laboratoire, c'est-à-dire des appareils en verre. Tous les paramètres du processus élaborés et les précautions ne sont pas non plus en baisse pour le bon déroulement du processus tels que - stérilisation appropriée des nutriments et des microbessouches, requis - pH, aérateur approprié, élimination du CO2 en cas d'évolution, température, par produit ou inhibition ou stimulation du produit, temps de production optimale, séparation du produit et sa purification etc. En définitive, le processus à l'échelle du laboratoire finalisé et le transfert à l'échelle de l'usine pilote.

[ii] Échelle de l'usine pilote – C'est l'étape intermédiaire où le fonctionnement du processus à l'échelle du laboratoire est testé. À ce stade Coût et qualité de produit soigneusement contrôlé. Les appareils en verre sont remplacés par des équipements/conteneurs en acier inoxydable est appelé "bioréacteur".

Pour produire en grande quantité, le développement de bioréacteurs. où de grands volumes (100-1000 litres) de culture peuvent être traités, était nécessaire. Ainsi, les bioréacteurs peuvent être considérés comme des récipients dans lesquels les matières premières sont biologiquement converties en produits spécifiques, enzymes individuelles, etc., en utilisant des cellules microbiennes végétales, animales ou humaines. Un bioréacteur fournit les conditions optimales pour obtenir le produit souhaité en fournissant des conditions de croissance optimales (température, pH, substrat, sels, vitamines, oxygène).

Les bioréacteurs les plus couramment utilisés sont de type agitation

Un réacteur à cuve agitée est généralement cylindrique ou avec une base incurvée pour faciliter le mélange du contenu du réacteur.

L'agitateur facilite le mélange et la disponibilité de l'oxygène dans tout le bioréacteur. En variante, de l'air peut être mis à barboter à travers le réacteur. Le bioréacteur comprend un système d'agitation, un système d'administration d'oxygène et un système de contrôle de la mousse, un système de contrôle de la température, un système de contrôle du pH et des pièces d'échantillonnage afin que de petits volumes de la culture puissent être prélevés périodiquement.

Les micro-organismes peuvent être cultivés dans des bioréacteurs de deux manières :

(a) Soutenir le système de croissance – Dans cette méthode, les micro-organismes se développent sous la forme d'une couche mince ou d'un film dans le milieu solide.

(b) Système de croissance en suspension – En suspendant des cellules ou des mycéliums dans le liquide milieu est appelé système de croissance en suspension.

[iii] Unité de fabrication – Lors de la conception du bioréacteur pour le processus, il est souvent de très grande taille, de sorte qu'il peut accueillir une énorme quantité de milieu.

Execution en aval - Après l'achèvement de l'étape de biosynthèse, le produit doit être soumis à une série de processus avant d'être prêt à être commercialisé en tant que produit fini. Les processus comprennent la séparation et la purification, qui sont collectivement appelées traitement en aval. Le produit doit être formulé avec des conservateurs appropriés.

Une telle formulation doit subir des essais cliniques comme dans le cas des médicaments. Des tests de contrôle de qualité stricts pour chaque produit sont également requis. Les tests de contrôle de la qualité du traitement en aval varient d'un produit à l'autre.

Certains produits biotechnologiques importants qui sont fabriqués à l'aide d'organismes comme suit :

Total des enzymes connues 2 200 et seulement 1 à 1,5 % sont utilisées

(i) Présure – Fabrication"Du fromage"

Le fromage d'antan avait été préparé soit en utilisant la couche d'estomac de chèvre ou de mouton OU la sève de Figuier, contenant une enzyme spéciale–Ficin. En 1874, un chimiste danois – Christian Hansen extrait l'enzyme de présure pure de Ventre de veau pour la production industrielle de fromage. Tout d'abord, l'enzyme diastase a été identifiée par payen et persoz (1933) Le fromage est principalement de deux types différents.

I. Fromage non affiné - Mûri de l'extérieur - doux

II. Fromage affiné– Il est dur et affiné à l'extérieur comme à l'intérieur.

La fabrication du fromage implique les étapes suivantes.

(je) Le lait est inoculé avec une culture de démarrage de bactéries - Streptocoque lactis ou S. cremoris et réchauffé à 380C. Si la température est plus élevée [500C ou plus] alors S. thermophilus combiné avec Lactobaccilus lactis, L.bulgaricus ou L.helveticus.

(ii) Quand un certain acidité atteint dans le lait par l'activité d'espèces de bactéries, puis l'enzyme présure est ajoutée. Le caillage du lait se produit en une demi-heure à une heure.

(iii) Le caillé est retiré et le liquide se sépare, ce qui est appelé petit lait [contient 93 % d'eau et 5 % de lactose].

Le lactose de lactosérum est utilisé pour la fabrication de Acide lactique – Premier acide fermenté.

Si le fromage est utilisé à ce stade est appeléCottage cheese(stade non affiné).

(iv) Les sels mélangés avec du fromage cottage et mis dans les cadres et pressés de manière à permettre l'élimination du lactosérum.

Les sels accélèrent l'élimination de l'humidité et empêchent la croissance de microbes indésirables. Les cadres sont retirés dès que le fromage a suffisamment pris pour conserver sa forme.

La période de maturation varie de 1 à 16 mois mais elle est très savoureuse et nutritive. C'est un fromage à pâte dure et affiné qui contient environ 20-30% de matières grasses, 20-35% de protéines et une petite quantité de minéraux et de vitamines. [Le fromage préparé à la maison à l'aide de jus de citron s'appelle Fromage cru] Près de 400 variétés de fromages disponibles qui peuvent être classées selon le type suivant –

Type de fromage

Micro-organismes utilisés

Penicillium camemberti , Brevibacterium , Streptococcus liquifaciens , Brevibacterium

Mûrir par action de micro-organismes à la surface du caillé

Combinaison de croissances de surface et intérieures

Propionibacterium sp Geotrichum

Inoculation des organismes dans tout le caillé

(ii) Protéases – Cette enzyme obtenue à partir de Aspergillus orizae et Bacillus subtilis, Bacillus licheniformis et utilisé à partir de la formation de détergents dans l'industrie des détergents [Pour éliminer les contraintes protéiniques sur les vêtements]. Les jus de bouteille sont clarifiés par l'utilisation de pectinases et de protéases.

(iii) Amylases – Il travaille sur l'amidon et utilisé dans les industries de la bière, du pain et des textiles.

(iv) Amylase, Gluco amylase et Gluco isomérase – Par l’action de toutes ces enzymes maïs (maïs) amidon transformé en sirop de fructose de maïs. Ce sirop est plus clair que le saccharose et utilisé dans l'industrie des boissons pour aromatiserboissons non alcoolisées et dans l'industrie de la boulangerie pour sucrer les biscuits et les gâteaux.

(5) activateur tissulaire du plasminogène [TPA] ou streptokinase – Cette enzyme utilisée dans le domaine médicinal.

La streptokinase produite par la bactérie Streptococcus et modifiée par génie génétique est utilisée comme agent anticoagulant pour éliminer les caillots des vaisseaux sanguins de patients ayant subi une infraction du myocarde menant à une crise cardiaque.

Utilisations des enzymes :

(1) Détergents (je) Protéases (ii) une -Amylase (iii) Cellulases (iv) Lipases

(2) Industrie du cuir

(3) Industries de la laine

(4) Glucose de la cellulose

(5) Industries de l'alimentation, des produits laitiers, des jus et des boissons

(6) Production de sirop de glucose Molécule bioactive, cyclosporineA, qui est utilisé comme agent immunosuppresseur chez les patients ayant subi une transplantation d'organe, est produit par le champignon Trichoderma polysporum.

Statines produits par la levure Monascus purpureus ont été commercialisés comme agents hypocholestérolémiants. Il agit en inhibant de manière compétitive l'enzyme responsable de la synthèse du cholestérol.


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