Utilisation de levures non Saccharomyces en œnologie : études des interactions entre Torulaspora delbrueckii et Saccharomyces cerevisiae en cultures mixtes

L'utilisation de souches de levures sélectionnées pour réaliser la FA est une pratique très répandue en œnologie. Après le développement de l'utilisation de levains de souche pure de Saccharomyces, l'innovation est aujourd'hui dans la mise en œuvre de levains mixtes de Saccharomyces et de non-Saccharomyces qui permettent de diversifier les produits finaux obtenus. La problématique réside dans l'existence d'interactions entre les souches rendant difficile la maîtrise de la fermentation. T. delbrueckii présente dans la flore indigène du mout de raisin est une des levures non-Saccharomyces les plus appropriées pour entrer dans la composition de ces levains mixtes. En effet, elle présente une bonne capacité fermentaire et peut permettre d'augmenter la complexité aromatique du vin ou encore de réduire son acidité volatile. L'objectif de ce travail était d'étudier les interactions pendant la FA entre des souches sélectionnées pour l'oenologie : une T. delbrueckii et une S. cerevisiae. Pour cela des expériences ont été réalisées dans des milieux synthétiques simulant le moût de raisins blancs. Le comportement des souches pures a tout d'abord été caractérisé. Il a été montré que la souche S. cerevisiae avait de meilleures performances fermentaires d'un point de vue cinétique que la souche T. delbrueckii. Toutefois, T. delbrueckii a montré des capacités acceptables pour épuiser les sucres et surtout a permis d'obtenir des profils aromatiques différents. Le comportement vis-à-vis de l'oxygénation des moûts de ces deux levures est assez semblable, T. delbrueckii étant cependant beaucoup plus sensible à ce paramètre que S. cerevisiae. L'interaction entre ces deux levures a ensuite était étudiée dans un bioréacteur à membrane sous anaérobie stricte dans différentes conditions : composition en azote assimilable du milieu et stratégie d'inoculation. Il a été clairement mis en évidence que T. delbrueckii était affectée par la présence de S. cerevisiae. Le type d'interaction soupçonné est celui d'amensalisme lié à l'excrétion par S. cerevisiae d'un constituant toxique pour T. delbrueckii. Dans ces conditions, la stratégie d'inoculation recommandée est l'ensemencement séquentiel des levures : T. delbrueckii en début de fermentation, puis l'ajout de S. cerevisiae 48 h après. Ceci permet à T. delbrueckii de se développer et d'exprimer son potentiel aromatique avant que S. cerevisiae ne soit introduit pour assurer une fin rapide de la fermentation. Toutefois, nous avons montré que même dans ces conditions, l'implantation de T. delbrueckii n'était pas garantie car, le moût n'étant pas stérile, une présence, même faible, de S. cerevisiae dans la flore naturelle peut inhiber sa croissance. Par ailleurs, il a été mis en évidence que dans les mouts à faible teneur en azote initial, ce constituant pouvait être épuisé au moment de l'inoculation de S. cerevisiae. Dans ces conditions, S. cerevisiae ne peut se développer et l'achèvement de la fermentation est alors problématique. ABSTRACT : The use of the selected yeast strains to realize the alcoholic fermentation is very prevalent practice in vinification. After the development of utilization of the preparation of pure Saccharomyces cerevisiae strain, the innovation is now to apply the mixte starter cultures of Saccharomyces and non-Saccharomyces that allow to diversifying the obtained final products. The problem resides in the existence of interactions between the strains giving the difficulty to controle the fermentation. Torulaspora delbrueckii present in the indigenous flora of the grape must is one of the most appropriate non-Saccharomyces yeasts to enter in the composition of these multistater cultures. In fact, this strain has been presented a good fermentative capacity and could allow to increasing not only the aromatic complexity of wine, but also to reducing its volatile acidity. The objective of our work is to study the interactions during the alcoholic fermentation between the selected strains for enology: one T. delbrueckii and one S. cerevisiae. For this reason, the experiments were realized in the synthetic mediums simulated to the white grape must. The behaviours of the pure strains were firstly characterized. It was shown that the S. cerevisiae strain had the best fermentative performances, a critical point in comparaison with the T. delbrueckii strain. Nevetheless, T. delbrueckii showed the acceptable capacities to exhaust the sugars and especially to allow us to obtain the different aromatic profiles to that of S. cerevisiae. The behaviour via the oxygenation to the musts of these two yeasts is enough close, T. delbrueckii being however much more sensible to that parameter than . cerevisiae. The interactions between these two yeasts were then studied in a membrane bioreacteur under strict anaerobie in different conditions: composition in assimilable nitrogen of the medium and strategy of inoculation. It has been clearly demonstrated that T. delbrueckii has been affected by the presence of S. cerevisiae. The suspected type of this interaction is the amensalism one bound to a toxic compound excreted by S. cerevisiae. In these conditions, the recommended inoculation strategy is the sequential culture of these yeasts: T. delbrueckii at the beginning of the fermentation, then the addition of S. cerevisiae after 48 h. This allows T. delbrueckii to develop and express its potentiel of aromatic production before the S. cerevisiae is introduced to assure a rapid finish of the fermentation. However, we showed that even in these conditions, T. delbrueckii growth has been not guaranteed because of, since the must is not sterilized, a presence even small of S. cerevisiae in the natural flore can inhibite the croissance of the former. It has been also demonstrated that in the must with low intitial nitrogen content, this compound could be exhausted at the moment of the S. cerevisiae inoculation. In these conditions, S. cerevisiae can not develop and the achievement of the fermentation is yet problematic

Interactions between Torulaspora delbrueckii and Saccharomyces cerevisiae in wine fermentation: influence of inoculation and nitrogen content

Alcoholic fermentation by an oenological strain of Torulaspora delbrueckii in association with an oenological strain of Saccharomyces cerevisiae was studied in mixed and sequential cultures. Experiments were performed in a synthetic grape must medium in a membrane bioreactor, a special tool designed to study indirect interactions between microorganisms. Results showed that the S. cerevisiae strain had a negative impact on the T. delbrueckii strain, leading to a viability decrease as soon as S. cerevisiae was inoculated. Even for high inoculation of T. delbrueckii (more than 20× S. cerevisiae) in mixed cultures, T. delbrueckii growth was inhibited. Substrate competition and cell-to-cell contact mechanism could be eliminated as explanations of the observed interaction, which was probably an inhibition by a metabolite produced by S. cerevisiae. S. cerevisiae should be inoculated 48 h after T. delbrueckii in order to ensure the growth of T. delbrueckii and consequently a decrease of volatile acidity and a higher isoamyl acetate production. In this case, in a medium with a high concentration of assimilable nitrogen (324 mg L−1), S. cerevisiae growth was not affected by T. delbrueckii. But in a sequential fermentation in a medium containing 176 mg L−1 initial assimilable nitrogen, S. cerevisiae was not able to develop because of nitrogen exhaustion by T. delbrueckii growth during the first 48 h, leading to sluggish fermentation

Utilization of non-Saccharomyces yeasts in enology : studies of the interactions between Torulaspora delbrueckii and Saccharomyces cerevisiae in mixed cultures

L'utilisation de souches de levures sélectionnées pour réaliser la FA est une pratique très répandue en œnologie. Après le développement de l'utilisation de levains de souche pure de Saccharomyces, l'innovation est aujourd'hui dans la mise en œuvre de levains mixtes de Saccharomyces et de non-Saccharomyces qui permettent de diversifier les produits finaux obtenus. La problématique réside dans l'existence d'interactions entre les souches rendant difficile la maîtrise de la fermentation. T. delbrueckii présente dans la flore indigène du mout de raisin est une des levures non-Saccharomyces les plus appropriées pour entrer dans la composition de ces levains mixtes. En effet, elle présente une bonne capacité fermentaire et peut permettre d'augmenter la complexité aromatique du vin ou encore de réduire son acidité volatile. L'objectif de ce travail était d'étudier les interactions pendant la FA entre des souches sélectionnées pour l'oenologie : une T. delbrueckii et une S. cerevisiae. Pour cela des expériences ont été réalisées dans des milieux synthétiques simulant le moût de raisins blancs. Le comportement des souches pures a tout d'abord été caractérisé. Il a été montré que la souche S. cerevisiae avait de meilleures performances fermentaires d'un point de vue cinétique que la souche T. delbrueckii. Toutefois, T. delbrueckii a montré des capacités acceptables pour épuiser les sucres et surtout a permis d'obtenir des profils aromatiques différents. Le comportement vis-à-vis de l'oxygénation des moûts de ces deux levures est assez semblable, T. delbrueckii étant cependant beaucoup plus sensible à ce paramètre que S. cerevisiae. L'interaction entre ces deux levures a ensuite était étudiée dans un bioréacteur à membrane sous anaérobie stricte dans différentes conditions : composition en azote assimilable du milieu et stratégie d'inoculation. Il a été clairement mis en évidence que T. delbrueckii était affectée par la présence de S. cerevisiae. Le type d'interaction soupçonné est celui d'amensalisme lié à l'excrétion par S. cerevisiae d'un constituant toxique pour T. delbrueckii. Dans ces conditions, la stratégie d'inoculation recommandée est l'ensemencement séquentiel des levures : T. delbrueckii en début de fermentation, puis l'ajout de S. cerevisiae 48 h après. Ceci permet à T. delbrueckii de se développer et d'exprimer son potentiel aromatique avant que S. cerevisiae ne soit introduit pour assurer une fin rapide de la fermentation. Toutefois, nous avons montré que même dans ces conditions, l'implantation de T. delbrueckii n'était pas garantie car, le moût n'étant pas stérile, une présence, même faible, de S. cerevisiae dans la flore naturelle peut inhiber sa croissance. Par ailleurs, il a été mis en évidence que dans les mouts à faible teneur en azote initial, ce constituant pouvait être épuisé au moment de l'inoculation de S. cerevisiae. Dans ces conditions, S. cerevisiae ne peut se développer et l'achèvement de la fermentation est alors problématique.The use of the selected yeast strains to realize the alcoholic fermentation is very prevalent practice in vinification. After the development of utilization of the preparation of pure Saccharomyces cerevisiae strain, the innovation is now to apply the mixte starter cultures of Saccharomyces and non-Saccharomyces that allow to diversifying the obtained final products. The problem resides in the existence of interactions between the strains giving the difficulty to controle the fermentation. Torulaspora delbrueckii present in the indigenous flora of the grape must is one of the most appropriate non-Saccharomyces yeasts to enter in the composition of these multistater cultures. In fact, this strain has been presented a good fermentative capacity and could allow to increasing not only the aromatic complexity of wine, but also to reducing its volatile acidity. The objective of our work is to study the interactions during the alcoholic fermentation between the selected strains for enology: one T. delbrueckii and one S. cerevisiae. For this reason, the experiments were realized in the synthetic mediums simulated to the white grape must. The behaviours of the pure strains were firstly characterized. It was shown that the S. cerevisiae strain had the best fermentative performances, a critical point in comparaison with the T. delbrueckii strain. Nevetheless, T. delbrueckii showed the acceptable capacities to exhaust the sugars and especially to allow us to obtain the different aromatic profiles to that of S. cerevisiae. The behaviour via the oxygenation to the musts of these two yeasts is enough close, T. delbrueckii being however much more sensible to that parameter than . cerevisiae. The interactions between these two yeasts were then studied in a membrane bioreacteur under strict anaerobie in different conditions: composition in assimilable nitrogen of the medium and strategy of inoculation. It has been clearly demonstrated that T. delbrueckii has been affected by the presence of S. cerevisiae. The suspected type of this interaction is the amensalism one bound to a toxic compound excreted by S. cerevisiae. In these conditions, the recommended inoculation strategy is the sequential culture of these yeasts: T. delbrueckii at the beginning of the fermentation, then the addition of S. cerevisiae after 48 h. This allows T. delbrueckii to develop and express its potentiel of aromatic production before the S. cerevisiae is introduced to assure a rapid finish of the fermentation. However, we showed that even in these conditions, T. delbrueckii growth has been not guaranteed because of, since the must is not sterilized, a presence even small of S. cerevisiae in the natural flore can inhibite the croissance of the former. It has been also demonstrated that in the must with low intitial nitrogen content, this compound could be exhausted at the moment of the S. cerevisiae inoculation. In these conditions, S. cerevisiae can not develop and the achievement of the fermentation is yet problematic

Utilisation de levures non Saccharomyces en œnologie (études des interactions entre Torulaspora delbrueckii et Saccharomyces cerevisiae en cultures mixtes)

L'utilisation de souches de levures sélectionnées pour réaliser la FA est une pratique très répandue en œnologie. Après le développement de l'utilisation de levains de souche pure de Saccharomyces, l'innovation est aujourd'hui dans la mise en œuvre de levains mixtes de Saccharomyces et de non-Saccharomyces qui permettent de diversifier les produits finaux obtenus. La problématique réside dans l'existence d'interactions entre les souches rendant difficile la maîtrise de la fermentation. T. delbrueckii présente dans la flore indigène du mout de raisin est une des levures non-Saccharomyces les plus appropriées pour entrer dans la composition de ces levains mixtes. En effet, elle présente une bonne capacité fermentaire et peut permettre d'augmenter la complexité aromatique du vin ou encore de réduire son acidité volatile. L'objectif de ce travail était d'étudier les interactions pendant la FA entre des souches sélectionnées pour l'oenologie : une T. delbrueckii et une S. cerevisiae. Pour cela des expériences ont été réalisées dans des milieux synthétiques simulant le moût de raisins blancs. Le comportement des souches pures a tout d'abord été caractérisé. Il a été montré que la souche S. cerevisiae avait de meilleures performances fermentaires d'un point de vue cinétique que la souche T. delbrueckii. Toutefois, T. delbrueckii a montré des capacités acceptables pour épuiser les sucres et surtout a permis d'obtenir des profils aromatiques différents. Le comportement vis-à-vis de l'oxygénation des moûts de ces deux levures est assez semblable, T. delbrueckii étant cependant beaucoup plus sensible à ce paramètre que S. cerevisiae. L'interaction entre ces deux levures a ensuite était étudiée dans un bioréacteur à membrane sous anaérobie stricte dans différentes conditions : composition en azote assimilable du milieu et stratégie d'inoculation. Il a été clairement mis en évidence que T. delbrueckii était affectée par la présence de S. cerevisiae. Le type d'interaction soupçonné est celui d'amensalisme lié à l'excrétion par S. cerevisiae d'un constituant toxique pour T. delbrueckii. Dans ces conditions, la stratégie d'inoculation recommandée est l'ensemencement séquentiel des levures : T. delbrueckii en début de fermentation, puis l'ajout de S. cerevisiae 48 h après. Ceci permet à T. delbrueckii de se développer et d'exprimer son potentiel aromatique avant que S. cerevisiae ne soit introduit pour assurer une fin rapide de la fermentation. Toutefois, nous avons montré que même dans ces conditions, l'implantation de T. delbrueckii n'était pas garantie car, le moût n'étant pas stérile, une présence, même faible, de S. cerevisiae dans la flore naturelle peut inhiber sa croissance. Par ailleurs, il a été mis en évidence que dans les mouts à faible teneur en azote initial, ce constituant pouvait être épuisé au moment de l'inoculation de S. cerevisiae. Dans ces conditions, S. cerevisiae ne peut se développer et l'achèvement de la fermentation est alors problématique.The use of the selected yeast strains to realize the alcoholic fermentation is very prevalent practice in vinification. After the development of utilization of the preparation of pure Saccharomyces cerevisiae strain, the innovation is now to apply the mixte starter cultures of Saccharomyces and non-Saccharomyces that allow to diversifying the obtained final products. The problem resides in the existence of interactions between the strains giving the difficulty to controle the fermentation. Torulaspora delbrueckii present in the indigenous flora of the grape must is one of the most appropriate non-Saccharomyces yeasts to enter in the composition of these multistater cultures. In fact, this strain has been presented a good fermentative capacity and could allow to increasing not only the aromatic complexity of wine, but also to reducing its volatile acidity. The objective of our work is to study the interactions during the alcoholic fermentation between the selected strains for enology: one T. delbrueckii and one S. cerevisiae. For this reason, the experiments were realized in the synthetic mediums simulated to the white grape must. The behaviours of the pure strains were firstly characterized. It was shown that the S. cerevisiae strain had the best fermentative performances, a critical point in comparaison with the T. delbrueckii strain. Nevetheless, T. delbrueckii showed the acceptable capacities to exhaust the sugars and especially to allow us to obtain the different aromatic profiles to that of S. cerevisiae. The behaviour via the oxygenation to the musts of these two yeasts is enough close, T. delbrueckii being however much more sensible to that parameter than . cerevisiae. The interactions between these two yeasts were then studied in a membrane bioreacteur under strict anaerobie in different conditions: composition in assimilable nitrogen of the medium and strategy of inoculation. It has been clearly demonstrated that T. delbrueckii has been affected by the presence of S. cerevisiae. The suspected type of this interaction is the amensalism one bound to a toxic compound excreted by S. cerevisiae. In these conditions, the recommended inoculation strategy is the sequential culture of these yeasts: T. delbrueckii at the beginning of the fermentation, then the addition of S. cerevisiae after 48 h. This allows T. delbrueckii to develop and express its potentiel of aromatic production before the S. cerevisiae is introduced to assure a rapid finish of the fermentation. However, we showed that even in these conditions, T. delbrueckii growth has been not guaranteed because of, since the must is not sterilized, a presence even small of S. cerevisiae in the natural flore can inhibite the croissance of the former. It has been also demonstrated that in the must with low intitial nitrogen content, this compound could be exhausted at the moment of the S. cerevisiae inoculation. In these conditions, S. cerevisiae can not develop and the achievement of the fermentation is yet problematic.TOULOUSE-INP (315552154) / SudocSudocFranceF

Influence of oxygen on alcoholic fermentation by a wine strain of torulaspora delbrueckii: kinetics and carbon mass balance

Torulaspora delbrueckii metabolism was assessed in a synthetic culture medium similar to grape must under various conditions: no aeration and three different oxygen feeds, in order to determine the effect of oxygen on metabolism. Carbon and nitogen mass balances were calculated to quantify metabolic fluxes. The effect of oxygen was to decrease the flux of carbon going into the fermentation pathway in favor of growth. In the absence of aeration, higher amounts of glycerol were produced, probably to maintain the redox balance. The oxygen requirement of this starin was high, since even for highest air supply oxygen became limiting after 24h. Nevertheless, this strain developped well in the absence of oxygen and consumed 220g/L of sugars (glucose/fructose) in 166h at 20°C, giving a good ethanol yield (0.50g/g)

Exploration de la biodiversité végétale et microbienne pour la qualité et la sureté des aliments

International audienceLa qualité et sureté des aliments jouent un rôle important au Vietnam et dans la région de l'Asie du Sud Est. Dans son programme intégral, l'ASEAN met la sureté des aliments parmi des 12 priorités. Plusieurs travaux ont été focalises sur l'exploration de la biodiversité et des innovations technologiques en Asie du Sud Est afin d'améliorer la qualité et de gérer la sureté des aliments. C'est pour ces raisons, nous avons crée un réseau régional avec les soutiens des partenaires francophones et non-francophones en se basant sur les besoins de la région, l'expertise des partenaires et les coopérations étroites. Ce réseau est composé des 10 partenaires dynamiques et actifs provenant de la France, la Thaïlande, la Chine, et le Vietnam qui ont fait partie du Pre-projet de Coopération Scientifique Inter-universitaire PCSI http://pcsi2013.hust.edu.vn) de l'Agence Universitaire de la Francophonie (AUF) et le Laboratoire International Associe UB/AgroSup Dijon/HUST "Tropical Bioresources & Biotechnology"(www.umr-pam.fr/relation-internationale/tropical-bioresources-biotechnology.html). Notre présentation partagera nos expériences pour monter ce réseau a travers les régions et avec les partenaires francophones, souligner nos activités de recherche multidisciplinaires ainsi que notre point de vue vis-a-vis les interactions Nord-Sud et Sud-Sud. Nous allons aborder nos résultats issus de différents projets associes a ce réseau donc tels que la biodiversité des actinomycètes associes aux plantes médicinales, les bactéries lactiques dans les produits traditionnels fermentes du Vietnam et la valorisation de l'agriculture (riz, manioc) et leurs sous-produits par voies biologiques. (Résumé d'auteur