Screening of lactic acid bacteria for their use as aromatic starters during fermentation of vegetables
Criblage des bactéries lactiques pour leur utilisation comme ferments aromatiques lors de la fermentation des légumes
Résumé
Lactic acid bacteria (LAB) have good growth capacities on various food matrices and produce very diverse enzymatic activities which are notably capable of positively modifying the organoleptic properties of fermented foods. Therefore, the selection of the LAB starters possessing good metabolic abilities and interesting enzymatic activities towards the plant matrix could improve the aroma profiles of fermented foods. The main objective of this study was to enhance the aroma profiles of fermented tomatoes by using the biotechnological pathway. To achieve this, firstly, 200 LAB isolated from Cambodian and Vietnamese fermented foods were screened for their β-glucosidase activity and duplicate isolates identified through RAPD-PCR analysis were discarded. Thereby, 40 strains were found positive for β-glucosidase using p-nitrophenyl-β-D-glucopyranoside as substrate. Among them, 14 displayed an activity greater than 10 nmol/min/mg dry cell. Thirteen were identified as Lactobacillus (Lactiplantibacillus) plantarum and one as Lactobacillus (Lactiplantibacillus) pentosus. Four strains of different phenotypes for β-glucosidase activity were tested for ADH activity. The highest reduction ability for hexanal and (E)-2-hexenal was obtained for Lactobacillus (Limosilactobacillus) fermentum V013-1A for which no β-glucosidase activity was detectable. The three other strains (L. plantarum C022-2B, C022-3B and V0023-4B2) exhibited a lower reduction ability and only for hexanal. Secondly, mashed tomatoes were fermented with these four strains individually to evaluate their ability to release volatile compounds from the tomato aroma precursors. Fifty-eight volatile compounds were identified and quantified by HS-SPME/GC-MS. Untreated tomatoes were rich in aldehydes. The tomatoes fermented with L. plantarum strains were rich in ketones whereas those with L. fermentum were rich in alcohols. However, for the generation of terpenoids that provide fruity and floral notes, our screening of β-glucosidase activity was not able to explain the differences among the strains. For ADH activity, L. fermentum exhibited high activity in fermentation as most of the target aldehydes and ketones disappeared and were replaced by their corresponding alcohols. The L. plantarum strains exhibited a lower activity, but with an important substrate-selectivity diversity. A better knowledge of the functionality of each LAB strain in the food matrix will permit to predict and shape the aroma profiles of fermented food.
Les bactéries lactiques (LAB) ont de bonnes capacités de croissance sur différentes matrices alimentaires et produisent des activités enzymatiques très diverses qui sont notamment capables de modifier positivement les propriétés organoleptiques des aliments fermentés. Par conséquent, la sélection des ferments (starters) LAB possédant de bonnes capacités métaboliques et des activités enzymatiques intéressantes envers la matrice végétale pourrait améliorer les profils aromatiques des aliments fermentés. Le principal objectif de cette étude était d'améliorer les profils aromatiques des tomates fermentées en utilisant la voie biotechnologique. Pour y parvenir, premièrement, 200 LAB isolés à partir d'aliments fermentés cambodgiens et vietnamiens ont été criblées pour leur activité β-glucosidase et les isolats en double identifiés par analyse RAPD-PCR ont été rejetés. Ainsi, 40 souches étaient positives pour la β-glucosidase en utilisant le p-nitrophényl-β-D-glucopyranoside comme substrat. Parmi eux, 14 présentaient une activité supérieure à 10 nmol/min/mg de poids sec. Treize ont été identifiés comme Lactobacillus (Lactiplantibacillus) plantarum et un comme Lactobacillus (Lactiplantibacillus) pentosus. Quatre souches de phénotypes différents pour l'activité β-glucosidase ont été testées pour l'activité ADH. La capacité de réduction la plus élevée pour l'hexanal et le (E)-2-hexénal a été obtenue pour Lactobacillus (Limosilactobacillus) fermentum V013-1A pour laquelle aucune activité β-glucosidase n'était détectable. Les trois autres souches (L. plantarum C022-2B, C022-3B et V0023-4B2) présentaient une capacité de réduction plus faible et uniquement pour l'hexanal. Deuxièmement, les purées de tomates ont été fermentées avec ces quatre souches individuellement pour évaluer leur capacité à libérer des composés volatils à partir des précurseurs d’arômes de tomate. Cinquante-huit composés volatils ont été identifiés et quantifiés par HS-SPME/GC-MS. Les tomates non traitées étaient riches en aldéhydes. Les tomates fermentées avec les souches de L. plantarum étaient riches en cétones tandis que celles avec L. fermentum étaient riches en alcools. Cependant, pour la génération de terpénoïdes apportant des notes fruitées et florales, notre criblage de l'activité β-glucosidase n'a pas pu expliquer les différences entre les souches. Pour l'activité ADH, L. fermentum a montré une activité élevée dans la fermentation car la plupart des aldéhydes et cétones cibles ont disparu et ont été remplacés par leurs alcools correspondants. Les souches de L. plantarum ont montré une activité plus faible mais avec une importante diversité de sélectivité du substrat. Une meilleure connaissance de la fonctionnalité de chaque souche LAB dans la matrice alimentaire permettra de prédire et de façonner les profils aromatiques des aliments fermentés.
| Origine | Version validée par le jury (STAR) |
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