ferments lactiques M1 Fichier - UHA

-1Ferments lactiques
1 Flore lactique
1.1 Définition
Microflore hétérogène dont la fonction principale est d’excréter de l’acide lactique.
Agents technologiques dans la transformation de la matière première mais aussi agents
d’altérations (piqûre acétique). La qualité sanitaire du produit n’est pas altérée mais sa valeur
marchande.
Remarque sur l’acide lactique (ou lactate) : il se présente donc sous forme de deux énantiomères :
D(–)-acide lactique
L(+)-acide lactique
1.2 Représentants
Microflore hétérogène dont la fonction principale est d’excréter l’acide lactique (D, L ou DL).
Caractères généraux :
- bactéries Gram +, coccoïdes ou coccobacillaires
- asporulées
- métabolisme fermentatif par voie homofermentaire (production d’acide lactique à partir
d’un substrat glucidique) ou hétérofermentaire (production d’acide lactique et d’autres
produits d’excrétion comme CO2, éthanol, acide acétique)
- anaérobies, catalase Genre
Lactococcus
Streptococcus
Leuconostoc
Pediococcus
Lactobacillus
Espèce
lactis ssp lactis
lactis ssp cremoris
lactis ssp diacetylactis
thermophilus
mesenteroïdes ssp
mesenteroïdes
mesenteroïdes ssp
cremoris
oenos
pentosaceus
acidilactici
delbrueckii bulgaricus
helveticus
acidopilus
casei ssp casei
casei rhamnosus
plantarum
curvatus
sake
brevis
Type
fermentaire
Homo
Isomère
acide
lactique
L(+)
Homo
Hétéro ( O )
Hétéro ( O )
Température Domaines d’utilisation
de croissance
10 - 40 °C
Fromages, laits et crèmes
fermentées
L(+)
D(-)
D(-)
40 - 45 °C
10 - 30°C
10 - 30°C
Laits fermentés, fromages
Formages, laits et crèmes
fermentés
Hétéro ( O )
Homo
D(-)
DL
Homo
D (- )
D(-)
D(-)
L(+)
L(+)
DL
DL
DL
DL
12 - 37 °C
25- 35 °C
35 - 50°C
45 - 50 °C
45 - 50 °C
45 - 50 °C
15 - 40°C
15 - 45 °C
15 - 40 °C
5 - 40 °C
5 - 40 °C
15 - 40 °C
Vins
Saucissons et ensilages
Saucissons et ensilages
Laits fermentés, fromages
Laits fermentés, fromages
Probiotiques
Fromages
Probiotiques
Saucissons, pains,
Ensilages, probiotiques
Viandes, saucissons
Saucissons, pains, kéfir
Hétéro ( F )
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-22 Généralités sur les propriétés technologiques
2.1 Aptitude acidifiante
Mesuré par la quantité d’acide lactique produite et la nature des produits et type d’acide lactique.
On peut estimer la vitesse de production de l’acide lactique :
1. La souche testée est ensemencée dans un lait écrémé reconstitué (incubation à 22 °C). On
note la capacité de coagulation de la souche :
- rapide, coagulation en moins de 18 heures (fast acid producer),
- lente, coagulation après 18 à 28 heures (slow acid producer)
2. Mise en évidence des capacités protéolytiques et acidifiantes des bactéries sur milieu gélosé
FSDA = fast slow differential agar. Milieu au lait écrémé tournesolé et glycérophosphate de
sodium. Incubation en anaérobiose à 30 °C pendant 24 à 48 h.
- colonies lactose + et protéolytiques rapides sont rouges, diamètre de 1 à 32 mm
- colonies lactose + et non protéolytiques lentes sont rouges, diamètres 0,2 à 0,5 mm
2.2 Aptitudes arômatisantes
Sécrétions de composés organiques source de flaveurs, d’arômes.
Production à partir du citrate de diacétyle, acétaldéhyde, acétate, dioxyde de carbone. Le diacétyle
est réduit en acétoïne et butanediol.
2.3 Aptitudes texturantes
Synthèse d’exopolysaccharides, de glucanes (dextranes) et fructosanes (levanes).
Mise en évidence par culture en milieu saccharosé liquide à 5 %.
Exopolysaccharides mis en évidence par précipitation à l’éthanol.
2.4 Aptitudes antagonistes
Capacités antagonistes développées par la production de métabolites excrétés et de substances
antibiotiques.
Métabolites acide lactique
antagonistes autres acides organiques diacétyle, peroxyde d’hydrogène
Substances Nisine : substance inhibitrice produite par Lc lactis ssp lactis (utilisée dans les
inhibitrices à fromages fondus pour inhiber la germination des spores de Clostridium)
activité
antagoniste Bactériocine : substance de nature protéique, à activité antibactérienne, inactivé
par les protéases et thermostable (Lc lactis ssp cremoris, Lc lactis ssp diacetylactis ..).
Ex : Pédiocine, Lactoccine ...
2.5 Aptitude à résister aux bactériophages
Les bactériophages peuvent s’attaquer aux bactéries lactiques, provoquer leur lyse et générer des
défauts d’acidification au cours de fermentations. La résistance assurée par le système de
restriction – modification.
Rm : la production d’acide lactique par un levain infecté par des phages peut s’arrêter en 30
minutes !
2.6 Aptitudes probiotiques
Préparations microbiennes vivantes utilisées comme additifs alimentaires ayant une action
bénéfique sur l’hôte en améliorant la digestion et l’hygiène intestinale.
Implantation dans le tube digestif, synthèse d’acides, de bactériocines à effets antagonistes à l’égard
de micro-organismes indésirables (Listeria, Salmonella, Staphylococcus ...)
Remarques : l’aptitude de rapidité d’acidification, l’aptitude antagoniste et probiotique et la
capacité de résistance aux bactériophages sont liées à la présence d’un plasmide.
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-33 Genre Lactobacillus
3.1 Caractères morphologiques
http://www.musee-afrappier.qc.ca/fr/index.php?pageid=3114c&image=3114c_lactobacillus




Bâtonnets Gram positifs (parfois faiblement)
Immobiles
Isolé, par deux ou en chaînettes
Acapsulés, asporulés et non ramifiés
3.2 Caractères culturaux
3.2.1 Bactéries exigeantes
 Nécessitent de nombreux facteurs de croissance : vitamines, acides aminés, acides gras…
Ex : 18 facteurs de croissance différents pour certaines souches
 Utilisés pour le dosage microbiologique des vitamines (Ex : vitamine B2)
 Les milieux de culture doivent contenir :
- glucide fermentescible (5%)
- peptones ou extrait de levure (facteurs de croissance)
- suppléments pour bactéries exigeantes : sang, jus de tomate, petit lait
- tampon (carbonate de calcium, CaCO3) car beaucoup d’acide produit (effet néfaste même
s’ils sont acido-tolérants).
 Milieu de culture le plus simple est le lait stérilisé écrémé additionné d’extrait de levure.
 Milieu de culture le plus utilisé est le milieu M.R.S(Man Rogosa Sharpe)
3.2.2 Bactéries anoxybiontiques
 Ne se développent pas aux pressions partielles en oxygène habituelles : bactéries
microaérophiles ou même anaérobies
 Source primaire d’énergie : fermentation des glucides
 Capacités respiratoires restreintes
 Particularité physiologique provient d’une déficience biosynthétique :
- incapables de fabriquer des pigments héminiques et donc ne contiennent pas de
système cytochromique
- oxydase -, nitrate réductase -, catalase –
- peuvent se développer en présence d’O2 (possèdent d’autres systèmes pour éliminer
l’H2O2)
 Fermentent principalement les oses et les diholosides et quelques fois l’amidon
 En conséquence, la culture doit se faire en milieu appauvri en oxygène obtenu par :
- Culture en boîte en double couche (parfois insuffisant)
- Culture en boîte en jarre avec système générateur de CO2
- Culture en tube sous vaseline ou paraffine
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-43.2.3 Bactéries acidophiles
 Se développent préférentiellement à pH  6 et supportent des pH  3,5
 Les limites de température admises par les Lactobacillus dépendent des espèces et sont le point
de départ de la classification des Lactobacillus (souvent croissance à +30°C)
3.2.4 Principaux caractères biochimiques
Catalase negative
Fermentent tous le glucose:
 Sans production de gaz : Lactobacillus homofermentaire ou homolactique
Fermentation homolactique : voie d’Embden Meyerhof
Pyruvate + NADH,H+
acide lactique + NAD+
donc 1 glucose +2 ADP +2 Pi  2 acides lactiques + 2 ATP

Avec production de gaz : Lactobacillus hétérofermentaire ou hétérolactique
Fermentation hétérolactique : voie de Dickens Horecker
Glucose + ADP + Pi
CO2 + acide lactique + éthanol + ATP
3.3 Habitat
Les Lactobacillus sont des saprophytes très répandus :
 Pratiquement absents du sol et des eaux (sauf contamination accidentelle)
 Présents sur les végétaux et dérivés (ensilages, moûts de fermentation, etc.)
 Commensaux et utiles dans le tractus digestif de l’Homme, dans le microbiote du vagin (L.
acidophilus ou bacille de Döderlein),
 Présents naturellement ou par ajout dans de nombreux produits alimentaires où, associés à
d’autres microorganismes, ils sont responsables de fermentation lactique (produits laitiers,
choucroute, marinades, …)
 Bactéries homofermentaires : surface des végétaux, vin, bière, corps des animaux à sang chaud…
 Bactéries hétérofermentaires : végétaux en décomposition, raisins, céréales…
3.4 Les lactobacilles et l’industrie alimentaire : roles utiles
3.4.1 Industrie laitière
 Les ferments lactiques (Lactobacillus et Streptococcus) abaissent le pH du lait ce qui entraîne la
coagulation de la caséine (fabrication du yaourt)
 Certains produisent des enzymes protéolytiques et lipolytiques indispensables dans l’affinage
des fromages
 D’autres produisent du diacétyle, arôme au « goût de noisette ».
Autrefois, l’industrie laitière utilisait des ferments lactiques naturellement présents dans le lait ;
actuellement on préfère ajouter des ferments sélectionnés dans du lait préalablement pasteurisé :
- Ferments acidifiants, comme Streptococcus lactis et Streptococcus cremoris,
- Ferments de l’arôme, comme Lactobacillus citrovorum, Streptococcus diacetylactis
Inconvénient : problème des phages
3.4.2 Autres industries agroalimentaires
Les bactéries lactiques sont utilisées pour favoriser la conservation par acidification de certains
aliments : chou, olives, charcuteries, ensilage d’aliments pour animaux …
L’acidité inhibe la croissance de germes indésirables sauf les champignons (intestin et flore
vaginale). Leur développement augmente les qualités nutritives des aliments en augmentant la
teneur en vitamines (groupe B) et en protéines, …
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-53.4.3 Rôles néfastes
 Production de gaz par les Lactobacillus hétérofermentaires (gonflement des fromages)
 Production de viscosité (lait, saumures, cidre, bière, vin …)
 Contamination des produits alimentaires conservés sous vide ou sous film plastifié, ce qui créé
les conditions de microaérophilie favorables au développement des Lactobacillus (exemple : les
Lactobacillus sont responsables du verdissement des viandes sous film plastifié par oxydation
de l’hémoglobine !). A noter que ces altérations des qualités organoleptiques des aliments ne
comportent aucun risque pour le consommateur, mais sont responsables de pertes
économiques importantes.
3.5 Classification
Le type de fermentation est le point de départ de la classification et peut être mis en évidence en
milieu spécial (cf. fiches milieux)
O
Thermobacterium : thermophiles 45 C
Lactobacillus homofermentaire
Streptobacterium : mésophiles +15 / +30 OC
Betabacterium : thermophiles +45 OC
Lactobacillus hétérofermentaire
En culture, ils sont peu protéolytiques, peu lipolytiques, gélatinase, indole, H 2S et nitrate négatifs.
L’identification des Lactobacillus se fait par l’étude de la capacité de fermenter 4 glucides :
l’arabinose, le lactose, le saccharose et le maltose. Elle peut être affinée par d’autres critères, tous
recherchés en milieux spéciaux
3.5.1 Différenciation des sous-genres de Lactobacillus
Gaz en glucose
Fermentation en ribose
Culture 15 OC
Culture 45OC
Thermobacterium
-
-
-
+
Streptobacterium
-
+
+
-(a)
Betabacterium
+
+
+ (b)
-(b)
(a) sauf L.rhamnosus
(b) sauf L.fermentum
3.5.2 Principales espèces de Lactobacillus
Espèces
Habitat, origine
Rôles en I.A.A (industries agroalimentaires)
Thermobacterium (homofermentaire, 45°C)
L. helveticus
L .bulgaricus
Lait cru, présure
L .lactis
Lait cru
L .acidophilus
Intestin, vagin
L .delbrucki
Végétaux
L. salivarius
salive
Fromages, yaourt
yaourt
fromages
Streptobacterium (homofermentaire, 15 / 30 OC)
L. casei
Lait, végétaux
Fromages
L .plantarum
Végétaux
L. fermenti
Présures, végétaux
Gonflement des fromages
L. buchneri
Végétaux
Verdissement des viandes
Choucroute, ensilage
Betabacterium (hétérofermentaire, 45 °C)
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-64 Flore lactique de forme sphérique
4.1 Présentation du groupe bactérien
Coques Gram + catalase – , immobiles, asporulés, en chaînettes de longueur variable ou par 2.
On y retrouve des genres très différents : Streptococcus, Lactococcus, Leuconostoc, Pediococcus ,
Saccharococcus thermophilus, Aerococcus et Gemella (sont des genres rares)
4.1.1 Habitat
Genres
Streptococcus
Lactococcus
Leuconostoc
Pediococcus
Saccharococcus
thermophilus
Habitat
Commensaux au niveau des muqueuses (buccale : Streptococcus «oraux »)
Saprophytes (en particulier dans le lait)
Saprophytes dans le lait et les fromages
Saprophytes : aliments acides et sucrés, végétaux
Saprophytes : végétaux
Présents dans les boissons (bière, vin, cidre), lait et produits laitiers (parmesan), saucissons,
préparations d’anchois salées
Saprophytes dans le lait, les fromages et les yaourts
4.1.2 Pouvoir pathogène
Genres
Streptococcus
Lactococcus, Leuconostoc,
Pediococcus, Saccharococcus
thermophilus
Pouvoir pathogène
Groupe A : angine, scarlatine, RAA… La contamination est respiratoire.
Groupe B : St. agalactiae provoque des mammites, infections diverses
Les aliments incriminés sont les œufs, le lait, la crème glacée, les pâtisseries.
Groupes C, G, E, F, G, H : infections diverses
Streptocoques « oraux » : caries dentaires
Autres streptocoques : non pathogènes
Non pathogène
4.2 Morphologie, caractères culturaux et identification
4.2.1 Morphologie
Les morphologies et groupements peuvent être divers :
Genres
Streptococcus
Morphologie
Groupes A, B, C, G, E, F, G, H : coques Gram + de 0, 5µm de diamètre, en longues
chaînettes flexueuses (parfois 50 éléments).
Streptocoques «oraux » : coques Gram + de 0, 8 µm de diamètre, en chaînettes de 3 à
10 éléments
Lactococcus
Leuconostoc
Pediococcus
Saccharococcus thermophilus
Coques Gram + 0, 8µm de diamètre, en longues chaînettes
Coques Gram + 0, 8 µm de diamètre, capsulés
Coques Gram + 0, 8 µm de diamètre, par paires ou en tétrades
Coques Gram + 0, 8 µm de diamètre, en chaînette de 3 à 10 éléments
4.2.2 Caractères culturaux et respiratoires
 Culture difficile sur les milieux ordinaires. Nécessitent des milieux enrichis : bouillon Todd
Hewitt, GS …
 Anaérobies facultatifs ou micro- aérophiles.
 Température et pH : variable en fonction des espèces
 Aw : 0, 92 – 0, 94
 Catalase -
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-7Aspect des cultures :
 en bouillon : trouble souvent faible, floconneux ou granuleux, dépôt au fond du tube.
 sur gélose : petite colonies, transparentes, type S. Le caractère hémolytique est très
important (hémolyses ,  ou NH pour non hémolytiques).
4.2.3 Différenciation entre les genres
 L’arrangement des cellules
 Le type de fermentation lactique : homofermentaire ou hétérofermentaire
4.3 Importance dans les bio-industries
4.3.1 Intérêts bénéfiques
 Fermentation homolactique : production à 95% d’acide lactique
acide pyruvique + 2 NADH, H+  acide lactique + 2 NAD+
donc 1 glucose +2 ADP +2 Pi  2 acides lactiques + 2 ATP
Cette fermentation est effectuée par tous les Streptococcus et Pediococcus. C’est la
fermentation principale de la transformation du lait en yaourt ou en fromage frais par
acidification et coagulation. C’est une étape importante de la fabrication des fromages mais
aussi de nombreux produits fermentés (ensilages, choucroute, olives…) et de produits de
charcuterie (saucisson, jambon…).
Ces micro-organismes ont une aptitude acidifiante liée à la synthèse d’acide lactique et qui
participe à l’acidification des produits transformés. Cette acidification entraîne soit une
meilleure conservation soit une transformation.

Fermentation hétérolactique : formation d’autres composés que l’acide lactique, en
particulier le CO2.
Production de kéfir : lait fermenté acide, légèrement alcoolisé.
Le CO2, forme des cavités (ouvertures) qui sont très importantes pour certains fromage
(fromages à pâtes persillées : Penicillium roquefortii se développe dans les cavités).
Exemples :
 Pediococcus : levain lactique dans les charcuteries
 Leuconostoc : ensilages, la fermentation des olives, de la choucroute, du café et du cacao.
 Leuconostoc mesenteroides : synthèse de dextranes (industrie cosmétique, peinture …)
 Leuconostoc oenos : fermentation malolactique des vins acides. Cette fermentation
transforme l’acide malique en acide lactique et en CO2. Les vins sont désacidifiés et ont une
« verdeur » indésirable.
4.3.2 Effets néfastes
 Streptococcus (groupe B) : responsable de mammites. Ils peuvent se trouver dans le lait
d’un animal malade.
 Pedioccocus : agents de dégradation en brasserie. La bière est rendue visqueuse par
accumulation de matériel polysaccharidique extracellulaire ; il peut y avoir formation de
diacétyle. Ces bactéries causent également des altérations dans les produits végétaux (olives,
choucroute…) et parfois les viandes et les poissons.
 Leuconostoc : synthése de dextranes à partir du saccharose. Certaines espèces de
Leuconostoc peuvent vivre dans les sirops et constituent un problème important dans les
raffineries de sucre. Ils sont souvent capsulés. La capsule peut être formée à partir du
saccharose d’un milieu hypersaccharosé. Ils sont hétérofermentaires et sont responsables
d’accidents de fabrication dans les produits alimentaires: fermentation malo-lactique du vin,
dégradation en surface de la viande (viscosité), décoloration de la viande.
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