Dried whey protein fractal aggregates for substituting texturizing additives in dairy products

International audienceWhey protein (WP) have been extensively studied in the past and are commonly used for their functional and nutritional properties in food products. Recently, fractal WP aggregates of different sizes and developed at laboratory scale have shown their ability to gel, increase viscosity, and texture low-fat emulsions1-5, making them good candidates for substituting non-dairy additives currently used in dairy industries. Moreover, the feasibility of producing such aggregates at continuous pilot scale (100 kg.h-1) as well as controlling their size thanks to process levers has been reported very recently6. The objective of this work is to go even further in the design of the technological route leading to these aggregates by adding a stabilization step by concentration and drying and to study the impact of these steps on the functional properties of aggregates in terms of viscosity, gelation and emulsion texturizing efficiency.This study shows that a post-aggregation occurs during drying, increasing the size of the aggregates formed upon heat treatment. Therefore, the resulting properties of the dried aggregates were significantly modified as functional properties have been previously shown to be dependent on aggregate size. However, the correlation between the functional properties and the size of aggregates was not modified by the drying step. The best gelling properties were shown to depend on the small fractal aggregates, whereas the best viscosifying properties were attributed to large fractal aggregates. On the other hand, iIncreasing the size of the aggregates during drying leads to a decrease in the efficiency of the emulsion texturing . This study clarifies the potential applications of fractal aggregates as a dry dairy ingredient

Fine-Tuning of Process Parameters Modulates Specific Metabolic Bacterial Activities and Aroma Compound Production in Semi-Hard Cheese

International audienceThe formation of cheese flavor mainly results from the production of volatile compounds by microorganisms. We investigated how fine-tuning cheese-making process parameters changed the cheese volatilome in a semi-hard cheese inoculated with Lactococcus (L.) lactis, Lactiplantibacillus (L.) plantarum, and Propionibacterium (P.) freudenreichii. A standard (Std) cheese was compared with three variants of technological itineraries: a shorter salting time (7 h vs 10 h, Salt7h), a shorter stirring time (15 min vs 30 min, Stir15min), or a higher ripening temperature (16°C vs 13°C, Rip16°C). Bacterial counts were similar in the four cheese types, except for a 1.4 log 10 reduction of L. lactis counts in Rip16°C cheeses after 7 weeks of ripening. Compared to Std, Stir15min and Rip16°C increased propionibacterial activity, causing higher concentrations of acetic, succinic, and propanoic acids and lower levels of lactic acid. Rip16°C accelerated secondary proteolysis and volatile production. We thus demonstrated that fine-tuning process parameters could modulate the cheese volatilome by influencing specific bacterial metabolisms

Métatranscriptomique et modèle métabolique pour identifier la succession des métabolismes bactériens en interaction lors de la fabrication d’un fromage modèle à pâte pressée.

Le CBL (Club des Bactéries Lactiques) est une manifestation scientifique qui réunit chercheurs, enseignants-chercheurs et industriels R&D, pour échanger sur les avancées scientifiques et techniques réalisées dans le domaine des bactéries lactiques. Les thèmes abordés sont le reflet des larges potentiels de ces bactéries et de leurs applications : fermentation alimentaire, santé humaine et animale, probiotique, environnement…International audienceEn fabrication fromagère, les bactéries lactiques (BL) et propioniques sont des actrices clés de la production de métabolites conférant les qualités nutritionnelles et organoleptiques aux fromages. Pourtant, la contribution de chaque espèce à la qualité finale du fromage n’est pas totalement élucidée. L’objectif était de déterminer quelles espèces contribuent à acidifier et produire des composés d’arôme, par quelles voies métaboliques, selon quelle temporalité et aussi d’investiguer les interactions métaboliques bactériennes contribuant au fonctionnement de l’écosystème fromager.Nous avons séquencé et annoté : Lactococcus lactis subsp. lactis biovar diacetylactis CIRM-BIA1206 (LL), Lactiplantibacillus plantarum CIRM-BIA465 (LP), Propionibacterium freudenreichii CIRM-BIA122 (PF). Nous avons reconstruit les voies métaboliques et élaboré un modèle métabolique de communauté. Un fromage à pâte pressée non cuite sans croûte a été réalisé avec ces bactéries et analysé pendant la fabrication et l’affinage (4 réplicats). Des dénombrements bactériens, des dosages de sucres, d’acides organiques et de composés d’arôme [1] ont été réalisés ainsi qu’un séquençage des ARN bactériens. L’analyse des gènes différentiellement exprimés a permis de montrer à quel moment de la fabrication étaient induits les gènes impliqués dans le catabolisme du lactose et du citrate et dans les voies de synthèse de différents composés d’arômes : acides lactique, acétique, propionique, isovalérique (arôme ‘vieux fromage’), diacétyle (arôme beurré). Le catabolisme du lactose était opéré chez LL via la voie du tagatose pendant l’acidification puis via la voie de Leloir et uniquement par cette dernière voie chez LP. La production de diacétyle était effectuée par LL dès le début de la fabrication puis plus modérément par LP. Les synthèses d’acides propionique et isovalérique ont été attribuées à PF et les métabolismes correspondants induits pendant la phase d’affinage. Enfin, les voies de fermentation mixtes ayant été induites pendant l’affinage, l’acide acétique a été vraisemblablement produit par les trois espèces à cette étape. L’implémentation du modèle métabolique communautaire dans l’outil Smetana [2] a révélé les bases moléculaires du commensalisme précédemment évoqué entre BL et PF [3–5]. Les BL produisent de l’acide lactique et potentiellement du glycérol, de la sérine et de la phénylalanine au profit de PF. Ces interactions identifiées in silico restent à valider in vitro.L’ensemble de ces résultats font de la métatranscriptomique associée aux modèles métaboliques, des outils de choix pour mieux comprendre et maîtriser les métabolismes et les interactions régissant le fonctionnement des écosystèmes fromagers

Métatranscriptomique et modèle métabolique pour identifier la succession des métabolismes bactériens en interaction lors de la fabrication d’un fromage modèle à pâte pressée.

En fabrication fromagère, les bactéries lactiques (BL) et propioniques sont des actrices clés de la production de métabolites conférant les qualités nutritionnelles et organoleptiques aux fromages. Pourtant, la contribution de chaque espèce à la qualité finale du fromage n’est pas totalement élucidée. L’objectif était de déterminer quelles espèces contribuent à acidifier et produire des composés d’arôme, par quelles voies métaboliques, selon quelle temporalité et aussi d’investiguer les interactions métaboliques bactériennes contribuant au fonctionnement de l’écosystème fromager.Nous avons séquencé et annoté : Lactococcus lactis subsp. lactis biovar diacetylactis CIRM-BIA1206 (LL), Lactiplantibacillus plantarum CIRM-BIA465 (LP), Propionibacterium freudenreichii CIRM-BIA122 (PF). Nous avons reconstruit les voies métaboliques et élaboré un modèle métabolique de communauté. Un fromage à pâte pressée non cuite sans croûte a été réalisé avec ces bactéries et analysé pendant la fabrication et l’affinage (4 réplicats). Des dénombrements bactériens, des dosages de sucres, d’acides organiques et de composés d’arôme [1] ont été réalisés ainsi qu’un séquençage des ARN bactériens. L’analyse des gènes différentiellement exprimés a permis de montrer à quel moment de la fabrication étaient induits les gènes impliqués dans le catabolisme du lactose et du citrate et dans les voies de synthèse de différents composés d’arômes : acides lactique, acétique, propionique, isovalérique (arôme ‘vieux fromage’), diacétyle (arôme beurré). Le catabolisme du lactose était opéré chez LL via la voie du tagatose pendant l’acidification puis via la voie de Leloir et uniquement par cette dernière voie chez LP. La production de diacétyle était effectuée par LL dès le début de la fabrication puis plus modérément par LP. Les synthèses d’acides propionique et isovalérique ont été attribuées à PF et les métabolismes correspondants induits pendant la phase d’affinage. Enfin, les voies de fermentation mixtes ayant été induites pendant l’affinage, l’acide acétique a été vraisemblablement produit par les trois espèces à cette étape. L’implémentation du modèle métabolique communautaire dans l’outil Smetana [2] a révélé les bases moléculaires du commensalisme précédemment évoqué entre BL et PF [3–5]. Les BL produisent de l’acide lactique et potentiellement du glycérol, de la sérine et de la phénylalanine au profit de PF. Ces interactions identifiées in silico restent à valider in vitro.L’ensemble de ces résultats font de la métatranscriptomique associée aux modèles métaboliques, des outils de choix pour mieux comprendre et maîtriser les métabolismes et les interactions régissant le fonctionnement des écosystèmes fromagers

Métatranscriptomique et modèle métabolique pour identifier la succession des métabolismes bactériens en interaction lors de la fabrication d’un fromage modèle à pâte pressée.

En fabrication fromagère, les bactéries lactiques (BL) et propioniques sont des actrices clés de la production de métabolites conférant les qualités nutritionnelles et organoleptiques aux fromages. Pourtant, la contribution de chaque espèce à la qualité finale du fromage n’est pas totalement élucidée. L’objectif était de déterminer quelles espèces contribuent à acidifier et produire des composés d’arôme, par quelles voies métaboliques, selon quelle temporalité et aussi d’investiguer les interactions métaboliques bactériennes contribuant au fonctionnement de l’écosystème fromager.Nous avons séquencé et annoté : Lactococcus lactis subsp. lactis biovar diacetylactis CIRM-BIA1206 (LL), Lactiplantibacillus plantarum CIRM-BIA465 (LP), Propionibacterium freudenreichii CIRM-BIA122 (PF). Nous avons reconstruit les voies métaboliques et élaboré un modèle métabolique de communauté. Un fromage à pâte pressée non cuite sans croûte a été réalisé avec ces bactéries et analysé pendant la fabrication et l’affinage (4 réplicats). Des dénombrements bactériens, des dosages de sucres, d’acides organiques et de composés d’arôme [1] ont été réalisés ainsi qu’un séquençage des ARN bactériens. L’analyse des gènes différentiellement exprimés a permis de montrer à quel moment de la fabrication étaient induits les gènes impliqués dans le catabolisme du lactose et du citrate et dans les voies de synthèse de différents composés d’arômes : acides lactique, acétique, propionique, isovalérique (arôme ‘vieux fromage’), diacétyle (arôme beurré). Le catabolisme du lactose était opéré chez LL via la voie du tagatose pendant l’acidification puis via la voie de Leloir et uniquement par cette dernière voie chez LP. La production de diacétyle était effectuée par LL dès le début de la fabrication puis plus modérément par LP. Les synthèses d’acides propionique et isovalérique ont été attribuées à PF et les métabolismes correspondants induits pendant la phase d’affinage. Enfin, les voies de fermentation mixtes ayant été induites pendant l’affinage, l’acide acétique a été vraisemblablement produit par les trois espèces à cette étape. L’implémentation du modèle métabolique communautaire dans l’outil Smetana [2] a révélé les bases moléculaires du commensalisme précédemment évoqué entre BL et PF [3–5]. Les BL produisent de l’acide lactique et potentiellement du glycérol, de la sérine et de la phénylalanine au profit de PF. Ces interactions identifiées in silico restent à valider in vitro.L’ensemble de ces résultats font de la métatranscriptomique associée aux modèles métaboliques, des outils de choix pour mieux comprendre et maîtriser les métabolismes et les interactions régissant le fonctionnement des écosystèmes fromagers

Metatranscriptomics and metabolic modeling to identify bacterial metabolic interactions during the manufacture of a model pressed cheese.

International audienceIn cheese production, lactic acid bacteria (LAB) and propionic bacteria are key players in the production of metabolites that confer nutritional and organoleptic qualities. However, the contribution of each species to the final quality of cheeses is not fully elucidated. The objective was to determine which species contribute to acidify and produce flavour compounds, by which metabolic pathways, according to which temporality and also to investigate the bacterial metabolic interactions contributing to the functioning of the cheese ecosystem.We sequenced and annotated: Lactococcus lactis subsp. lactis biovar diacetylactis CIRM-BIA1206 (LL), Lactiplantibacillus plantarum CIRM-BIA465 (LP), Propionibacterium freudenreichii CIRM-BIA122 (PF). We reconstructed the metabolic pathways and developed a community metabolic model. Four semi-hard cheeses were made with LL, LP and PF and were analyzed throughout manufacturing. Bacteria, sugars, organic acids and flavour compounds were quantified and RNA sequenced.The analysis of differentially expressed genes showed at which moment of the manufacturing process the genes involved in the catabolism of lactose and citrate and in the synthesis pathways of different flavour compounds: lactic, acetic, propionic, isovaleric (old cheese flavour), acetoin (cheesy flavour) acids were induced. Lactose catabolism was induced in LP and PF (Leloir pathway) during acidification and then in LL (tagatose pathway) during ripening. Acetoin production was induced in LL, LP and PF from the beginning of the manufacturing process to the beginning of ripening. The synthesis of propionic and isovaleric acids were attributed to PF and the corresponding metabolisms were induced from the beginning of the manufacturing then stably expressed during the first month of the ripening. Since the mixed fermentation pathways were induced during ripening, acetic acid was likely produced by LL, LP and PF at this stage. Implementation of the metabolic community model in the Smetana tool revealed the molecular basis of the previously discussed commensalism between LAB and PF. LAB produce lactic acid and potentially ribose, succinate, glycerol, serine and phenylalanine for the benefit of PF. These interactions, identified in silico, remain to be validated in vitro.All these results make metatranscriptomics associated with metabolic models, tools of choice to better understand and control the metabolisms and interactions governing the functioning of cheese ecosystems

Metatranscriptomics and metabolic modeling to identify bacterial metabolic interactions during the manufacture of a model pressed cheese.

In cheese production, lactic acid bacteria (LAB) and propionic bacteria are key players in the production of metabolites that confer nutritional and organoleptic qualities. However, the contribution of each species to the final quality of cheeses is not fully elucidated. The objective was to determine which species contribute to acidify and produce flavour compounds, by which metabolic pathways, according to which temporality and also to investigate the bacterial metabolic interactions contributing to the functioning of the cheese ecosystem.We sequenced and annotated: Lactococcus lactis subsp. lactis biovar diacetylactis CIRM-BIA1206 (LL), Lactiplantibacillus plantarum CIRM-BIA465 (LP), Propionibacterium freudenreichii CIRM-BIA122 (PF). We reconstructed the metabolic pathways and developed a community metabolic model. Four semi-hard cheeses were made with LL, LP and PF and were analyzed throughout manufacturing. Bacteria, sugars, organic acids and flavour compounds were quantified and RNA sequenced.The analysis of differentially expressed genes showed at which moment of the manufacturing process the genes involved in the catabolism of lactose and citrate and in the synthesis pathways of different flavour compounds: lactic, acetic, propionic, isovaleric (old cheese flavour), acetoin (cheesy flavour) acids were induced. Lactose catabolism was induced in LP and PF (Leloir pathway) during acidification and then in LL (tagatose pathway) during ripening. Acetoin production was induced in LL, LP and PF from the beginning of the manufacturing process to the beginning of ripening. The synthesis of propionic and isovaleric acids were attributed to PF and the corresponding metabolisms were induced from the beginning of the manufacturing then stably expressed during the first month of the ripening. Since the mixed fermentation pathways were induced during ripening, acetic acid was likely produced by LL, LP and PF at this stage. Implementation of the metabolic community model in the Smetana tool revealed the molecular basis of the previously discussed commensalism between LAB and PF. LAB produce lactic acid and potentially ribose, succinate, glycerol, serine and phenylalanine for the benefit of PF. These interactions, identified in silico, remain to be validated in vitro.All these results make metatranscriptomics associated with metabolic models, tools of choice to better understand and control the metabolisms and interactions governing the functioning of cheese ecosystems