Caractérisation et mise en évidence des effets fonctionnels de la consommation de fruits tropicaux lactofermentés - TEL - Thèses en ligne Access content directly
Theses Year : 2023

Characterization and highlighting of functional effects of consumption of lactofermented tropical fruits

Caractérisation et mise en évidence des effets fonctionnels de la consommation de fruits tropicaux lactofermentés

Marie Guérin
  • Function : Author
  • PersonId : 1273136
  • IdRef : 267414331

Abstract

Lactic acid fermentation (LAF) improves sensory quality, safety, and nutritional properties of fruits. LAF maintains or increases antioxidant activity, contrarily to other food transformation process. This modulation can be explained by the release of phenolic compounds, but also by the production of exopolysaccharides (EPS). This thesis aimed to characterize the modifications of fruit composition resulting from LAF and to identify functional effects on health of a diet enriched with fermented tropical fruits. Three fruit, pineapple, mango and papaya, were fermented with different strains of Lactiplantibacillus plantarum, Weissella cibaria or Leuconostoc pseudomesenteroides, and stored for several weeks. The composition of these fruit differs for mono and disaccharides, organic acids, vitamin C, phenolic compounds and carotenoids. During fermentation and subsequent storage, the pH of the low acidic mango fruit (pH 4.2) decreased. Glucose and fructose were consumed, leading to the production of acetic acid. Papaya fruit pH was reduced from 4.9 to 3.4 during LAF, but major changes in sugar nor organic acid composition were not detected. Glucose and fructose were converted into lactate or acetate during pineapple juice LAF, whose pH was 3.4, in a strain-dependent way. Vitamin C was better preserved when the strains Ltp. plantarum 17a or W. cibaria 21 were used for LAF. The antioxidant activity measured by the DPPH test was higher for pineapple and papaya compared to mango. Its degradation evolved in the same way for unfermented and fermented papaya purees during storage. The antioxidant activity of pineapple was significantly increased for the tested strains compared to the unfermented juice over a period of 28 days. EPS production was strongly dependent on the fermented fruit and the strain used. As EPS cannot be separated from dietary fibers from fruit for analytical purposes, a method was developed to quantify EPS production, by using media solidified with agar before recovery of EPS. With the availability of this quantification method, a 5-fold difference of EPS production level was shown depending on the strain used for fermentation. Addition of sucrose to pineapple stimulated EPS production, whereas a similar effect was observed on mango when pH was increased to 6. However, other factors limited EPS production on fruit, since EPS production on papaya purée was difficult to induce. The effects of lactofermented pineapple juice ingestion were studied in mice fed a high-fat diet (HFD). As expected, weight gain over six weeks was higher, in association with an increase of ingested volume, when sweetened water was proposed to mice, compared to fermented or unfermented juice. A negative effect on blood glucose and blood cholesterol was observed for HFD mice fed with the bacterium enriched sweetened water or unfermented juice, compared to the control (water), and in contrast to the fermented juice. While no change of intestinal permeability was detected, lactic acid bacterium composition of intestinal microbiota was modulated when fermented juice was proposed instead of water. At the metabolic level, HFD mice that ingested fermented pineapple juice showed very few differences with the control HFD animals that consumed water. Metabolic disorders induced by HFD were not increased with fermented pineapple juice ingestion contrarily to sweetened water, with or without added bacteria. This work shows that functional effects cannot be attributed to the production of EPS during fermentation but opens perspectives to optimize EPS production from fruit.
La fermentation lactique est une méthode qui améliore la conservation des fruits et à un effet sur leurs propriétés sensorielles et nutritionnelles. La littérature indique une augmentation ou un maintien de l'activité antioxydante pendant la fermentation, contrairement à d’autres procédés de conservation. Cette observation peut s’expliquer par la libération de composés phénoliques, mais aussi par la production d’exopolysaccharides (EPS). Cette thèse visait à caractériser les modifications de composition des fruits résultant de la fermentation lactique et à identifier les effets fonctionnels d’une alimentation enrichie en fruits tropicaux fermentés. Ananas, mangue et papaye, sous forme de jus ou de purée, ont été fermentés avec différentes souches de Lactiplantibacillus plantarum, Weissella cibaria ou Leuconostoc pseudomesenteroides, puis conservés plusieurs semaines. Ces trois fruits diffèrent dans leur composition en mono et disaccharides, acides organiques, vitamine C, composés phénoliques et caroténoïdes. La mangue, peu acide (pH 4,2), voit son pH diminuer significativement pendant la fermentation puis la conservation, du fait de la consommation de glucose et fructose au profit d’une production majoritaire d’acide acétique. La papaye voit son pH diminuer significativement de 4,9 à 3,4 pendant la fermentation, sans que des changements notables de composition en sucres simples ni acides organiques soient observés. En revanche, le glucose et le fructose de l’ananas, dont le pH est de 3,4, sont nettement consommés pendant la fermentation. Selon les souches, la production est orientée vers le lactate ou l’acétate. Ltp. plantarum 17a et W. cibaria 21 sont favorables à une meilleure préservation de la vitamine C. L’activité antioxydante mesurée par le test du DPPH est plus élevée pour l’ananas et la papaye par comparaison à la mangue. Sa dégradation évolue de la même façon pour la purée de papaye non fermentée et fermentée au cours de la conservation. L’activité antioxydante de l’ananas est significativement augmentée pour les souches testées par rapport au jus non fermenté sur une période de 28 jours. La formation d’EPS est fortement dépendante du fruit fermenté et de la souche utilisée. Les EPS ne peuvent être séparés des fibres des fruits en milieu liquide, ce qui limite leur quantification. Pour pouvoir disposer de données quantitatives, une méthode a été mise au point en milieu solide. Une différence de production d’un facteur 5 selon la souche a été montrée. Sur ananas, la production d’EPS est stimulée par l’ajout de saccharose, alors que sur mangue, elle est augmentée à un pH de 6. Toutefois, d’autres facteurs interviennent puisque la production d’EPS reste difficile à induire lors de la fermentation de papaye. La fonctionnalité du jus d’ananas lactofermenté a été évaluée in vivo chez la souris (modèle « high-fat diet », HFD). La prise de poids en six semaines a été plus élevée lorsque de l’eau sucrée était proposée, en lien avec une augmentation du volume ingéré, par rapport à un jus fermenté ou non. La glycémie et la cholestérolémie étaient négativement impactées chez les souris HFD ayant pris de l’eau sucrée enrichie en bactéries ou du jus non fermenté, comparativement au témoin (eau), et contrairement au jus fermenté. Si la perméabilité intestinale ne semblait pas affectée, l’équilibre des flores lactiques du microbiote intestinal était modulé par l’ingestion de jus fermenté par rapport à de l’eau. Au plan métabolique, les souris HFD ayant pris du jus d’ananas fermenté montrent très peu de différences avec les individus témoins ayant consommé de l’eau. L’ingestion de jus d’ananas fermenté permet de limiter les effets métaboliques délétères du régime HFD, contrairement à de l’eau sucrée, avec ou sans bactéries ajoutées. Ces travaux montrent que la production d’EPS au cours de la fermentation ne peut expliquer les effets fonctionnels, mais ouvrent des perspectives pour optimiser la production des EPS à partir de fruits.
Fichier principal
Vignette du fichier
23_01_M_GUERIN.pdf (16.29 Mo) Télécharger le fichier
Origin Version validated by the jury (STAR)

Dates and versions

tel-04171924 , version 1 (27-07-2023)

Identifiers

  • HAL Id : tel-04171924 , version 1

Cite

Marie Guérin. Caractérisation et mise en évidence des effets fonctionnels de la consommation de fruits tropicaux lactofermentés. Sciences agricoles. Université de la Réunion, 2023. Français. ⟨NNT : 2023LARE0001⟩. ⟨tel-04171924⟩
261 View
138 Download

Share

Gmail Mastodon Facebook X LinkedIn More