Au cours des 150 dernières années, près de 50 000 publications scientifiques sur les bactéries lactiques ont été publiées dans le cadre du SCI et il est rapporté que 3 453 de ces publications concernent uniquement l’année 2023 (Web of Science, 2024). Aujourd’hui, des milliers de scientifiques étudient encore de manière intensive sur le sujet et d’importantes des découvertes ont été faites.
Considérant que le marché des cultures starter, basées sur les bactéries lactiques, se chiffre en milliards de dollars à l’échelle mondiale, il devient clair à quel point les bactéries lactiques sont importantes. (Pour des informations détaillées, voir Cultures de départ; Définition, Classification et Caractéristiques)
Malheureusement, il est impossible de faire une définition et une classification précises (sur une base familiale) des bactéries lactiques. Compte tenu des développements taxonomiques récents et des données génétiques accumulées, on peut dire qu’ils représentent d’anciens organismes du sol de type Bacillus adaptés à de nouveaux environnements écologiques riches en nutriments.
Bien qu’ils perdent de nombreuses activités métaboliques au cours du processus d’adaptation; leurs propriétés efficaces, telles que les systèmes de fermentation, la production d’acide et la tolérance à l’acide, ont permis aux bactéries lactiques de rivaliser fortement avec d’autres micro-organismes.
Selon la classification biologique, les LAB sont membres de;
Domaine; des bactéries,
Phylum; des firmicutes,
Classe; de bacilles,
Ordre; des lactobacilles.
Les classifications actuelles et certaines caractéristiques basées sur les familles sont présentées dans le tableau;
*Certaines souches de Weissella peuvent être en forme de bacille. nd: non détecté
Principalement, Carnobacterium, Enterococcus, Lactobacillus (produits laitiers, viandes, légumes et produits céréaliers), Lactococcus (produits laitiers), Leuconostoc (légumes et produits laitiers), Oenococcus (vin), Pediococcus (légumes et produits carnés), Streptococcus et Weissella (produits laitiers) genre les bactéries lactiques sont utilisées comme cultures starter dans l’industrie alimentaire.
Les bactéries lactiques (LAB) sont généralement des bactéries non sporulées, hétérotrophes, anaérobies, microaérophiles, Gr (+), immobiles, en bâtonnets ou de forme sphérique, présentant une résistance aux acides relativement élevée.
Le rapport G+C dans leur ADN est inférieur à 55 %. Les génomes LAB sont caractérisés par de petites tailles allant de 1,23 Mb (Lactobacillus sanfranciscensis) à 4,91 Mb (Lactobacillus parakefiri).
En fermentant les glucides de manière homofermentaire ou hétérofermentaire, ils peuvent produire de l’acide lactique (produit principal), de l’acide acétique, de l’acide formique, de l’éthanol et du CO2. Selon les températures de croissance optimales, les LAB peuvent être divisées en mésophiles et thermophiles.
Le LAB mésophile peut croître de manière optimale entre 20 et 30°C, tandis que le LAB thermophile peut croître de manière optimale entre 30 et 45°C. C’est probablement la raison pour laquelle les produits des pays d’Europe occidentale et septentrionale ont des LAB principalement mésophiles, tandis que les produits des pays subtropicaux ont des LAB thermophiles.
Le lait et les plantes (légumes, fruits et céréales) constituent les habitats naturels des bactéries lactiques. Cependant, ils peuvent également être trouvés naturellement sur les surfaces muqueuses des animaux à sang chaud, comme la cavité buccale, l’intestin et le côlon.
Une souche membre du LAB peut être isolée de nombreux environnements différents tels que les humains, les plantes, les animaux et les produits laitiers. Cela indique que les LAB présentent une distribution étendue et une forte adaptation.
Outre le statut GRAS (généralement reconnu comme sûr) des LAB, l’augmentation de la résistance aux antibiotiques et la capacité de transmission à des bactéries pathogènes constituent un risque qui ne doit pas être ignoré.
Étant donné que les bactéries lactiques manquent de cytochromes et de protéines de transport d’électrons, elles ne peuvent pas obtenir d’énergie par la respiration aérobie. Par conséquent, les réactions de phosphorylation au niveau du substrat pendant la glycolyse sont la principale source d’ATP.
Bien qu’il existe des différences significatives dans la manière dont certains genres et espèces utilisent et métabolisent certains glucides, les bactéries lactiques manquent généralement de diversité métabolique. Les bactéries lactiques peuvent fermenter les glucides de deux manières.
Les LAB homofermentaires métabolisent la source de carbone via la voie Embden-Meyerhof-Parnas (EMP), produisant 2 moles d’ATP et 2 moles de pyruvate par mole d’hexose. Le pyruvate est ensuite réduit en lactate par la lactate hydrogénase, convertissant plus de 90 % de l’hexose initial en acide lactique.
Les LAB hétérofermentaires forment 1 mole d’ATP et au moins 50 % d’acide lactique et 50 à 30% d’alcool éthylique et/ou d’acide acétique et de CO2 en suivant la voie du pentose phosphate, de Leloir et de la phosphocétolase.
Les LAB sont bien adaptés à l’utilisation du lactose comme source d’énergie et de carbone et à l’utilisation de la caséine comme source d’azote. Les bactéries lactiques, qui ne peuvent pas utiliser l’azote inorganique, peuvent métaboliser les protéines et les peptides pour répondre à leurs besoins en acides aminés.
Les bactéries lactiques disposent de systèmes très efficaces capables de réduire les sous-fractions de caséine en fragments plus petits, fournissant ainsi tous les acides aminés nécessaires à leur croissance. Outre ses effets sur le développement, l’activité protéolytique des bactéries lactiques est très efficace sur l’affinage et la saveur, notamment dans la production fromagère.
En général, on peut dire que les bactéries lactiques ont des niveaux d’activité lipolytique très faibles. Cette activité est plus efficace sur les mono- et diglycérides. Dans certaines variétés de fromages et de beurre (à condition qu’elle ne soit pas élevée), la lipolyse peut être souhaitée pour augmenter la concentration d’acides gras volatils et obtenir le goût et l’arôme caractéristiques souhaités.
Bien que le métabolisme du citrate en diacétyle (arôme de beurre) et en acétoïne/2,3-butanediol soit standard chez de nombreuses bactéries lactiques, les bactéries Lactococcus et Leuconostoc sont technologiquement importantes.
Le métabolisme du citrate est le facteur le plus important dans la formation de l’arôme et de la saveur des produits laitiers. Le métabolisme du citrate nécessite de grandes quantités de pyruvate par rapport aux besoins de régénération du NAD+.
Le pyruvate nécessaire est fourni par la dégradation du citrate naturellement présent dans le lait (~1,5 mg/mL). Le point important ici est que le pH de l’environnement doit être inférieur à 6,0 pour que le citrate soit absorbé dans la cellule.
Il existe trois voies principales exposées par les LAB sur la formation d’arômes dans les produits fermentés: la glycolyse, la lipolyse et le métabolisme de la protéolyse. Alors que le principal produit issu de la conversion du lactose est le lactate, une partie du pyruvate intermédiaire est alternativement convertie en composés tels que le diacétyle, l’acétoïne, l’acétaldéhyde ou l’acide acétique.
LAB contribue relativement peu à la lipolyse, mais la protéolyse est la voie biochimique clé pour la formation des arômes. La dégradation des caséines par les enzymes présure et les protéinases et peptidases de l’enveloppe cellulaire produit de petits peptides et des acides aminés libres.
Pour un développement de saveur spécifique, ces acides aminés peuvent également être convertis en divers alcools, aldéhydes, acides, esters et composés soufrés.
Les espèces de bactéries lactiques utilisées comme culture starter dans les produits laitiers sont indiquées dans le tableau ci-dessous;
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| Espèces | Produit laitier | Rôle | Référence |
|---|---|---|---|
| Lactococcus lactis ssp. lactis | beurre, fromage et du babeurre | acidité, production de bactériocine | Akgul (2020), Broome et al. (2003), Wouters et al. (2002) |
| Lactococcus lactis ssp. lactis biovar diacetylactis | beurre, gouda, edam, crème sure, babeurre | acidité et arôme | Akgul (2020), Wood (1997), Leroy and De Vusyt (2004) |
| Lactococcus lactis ssp. cremoris | beurre, certains types de fromages, babeurre | acidité | Akgul (2020), Weerkam et al. (1996) |
| Streptococcus thermophilus | yaourt, certains types de fromages à pâte dure et mi-dure, | acidité | Broome et al. (2003), Beresford et al. (2001) |
| Lactobacillus acidophilus | yaourt, kéfir, beurre et certains types de fromages | caractère probiotique | Erkaya et al. (2015), Brigiler-Moarco et al. (2007) |
| Lactobacillus delbrueckii ssp. bulgaricus | yaourt, grana, emmental, mozzarella, taiogga, kéfir | acidité | Slaterry et al. (2010), Acculas and Auclair (1983), Dellaglio et al. (1994), Kılıç (2011) |
| Lactobacillus delbrueckii ssp. lactis | certains types de fromages | acidité | Broome et al. (2003), Giraffa et al. (2010) |
| Lactobacillus helveticus | cheddar, kéfir | arôme | Slattery et al. (2010) |
| Lactobacillus casei | certains types de fromages, kéfir | caractère probiotique | Minelli et al (2004), Kongo (2013) |
| Lactobacillus plantarum | yaourt, certains types de fromages | caractère probiotique | Leroy and De Vusyt (2004) |
| Lactobacillus rhamnosus | beurre, certains types de fromages | caractère probiotique, production d’exopolysaccharides | Akgul (2020), Coppola et al. (2005) |
| Lactobacillus brevis | feta, kéfir | arôme | Terzic-Vidojevic et al. (2015), Leroy and De Vusyt (2004) |
| Lactobacillus reuteri | cheddar | production d’exopolysaccharides | Lynch et al. (2014) |
| Lactobacillus johnsonii | yaourt | caractère probiotique | Leroy and De Vusyt (2004) |
| Lactobacillus kefir | kéfir | caractère probiotique | Leroy and De Vusyt (2004) |
| Lactobacillus kefiranofacies | kéfir | caractère probiotique | Leroy and De Vusyt (2004) |
| Leuconostoc mesenteroides ssp. cremoris | beurre, crème sure, certains types de fromages, edam, gouda, kéfir | arôme | Akgul (2020), Weerkam et al. (1996) Slattery et al. (2010) |
| Enterococcus faecium | certains types de fromages, fromage tulum d’Izmir | arôme, caractère probiotique | Terzic-Vidojevic et al. (2015), Yerlikaya and Akbulut (2019) |
| Enterococcus faecalis | Fromage UF d’Iran, cebreiro | arôme, caractère probiotique | Pirouzian et al. (2012), Centeno et al. (1999) |
| Enterococcus durans | fromage tulum d’Izmir | caractère probiotique | Yerlikaya and Akbulut (2019) |
| Weissella cibaria | cheddar | production d’exopolysaccharides | Lynch et al. (2014) |
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