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Theses Year : 2020

Characterization of environmental factors' influence on microbial ecology of sliced cooked ham.

Caractérisation de l'influence de facteurs environnementaux sur l'écologie microbienne du jambon cuit tranché.

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Abstract

Reducing salt and nitrite used to limit cooked ham spoilage is a public health concern, but it can lead to changes in microbial ecosystems and enhance ham spoilage. Our objective was to characterize (i) the microbial communities of hams from a production plant, (ii) the production of spoilage metabolites and to predict how those factors would change in the context of a reduction in the salt and the nitrite content. Among the process parameters studied, the slicing line was an important factor. Two profiles of communities were observed at the use-by date according to the slicing line. They were composed of nine species representing 95% of abundance. The presence of those species was correlated with different productions of pyruvate-derived fermentation metabolites.Based on the species identified, we designed a synthetic bacterial community that we inoculated on a synthetic ham-like agar medium with different salt and nitrite concentrations. This synthetic ecology approach showed that a reduction under 12 g/kg of salt and 25-30 mg/kg of nitrite correlated with a stronger species disequilibrium, associated with an exponential Leuconostoc growth and a decreased Carnobacterium growth. This disequilibrium was correlated to a 30% increase of ethanol and D-lactic acid production, which suggests a higher spoilage risk for hams at those concentrations. We then tested those concentrations in industrial condition of production. Microbial behavior was very different according to the profiles of community of hams sliced on the different lines. For the first profile, the behavior of the community was similar to the one observed in the synthetic ecosystem: we observed a disequilibrium of species abundance under 12 g/kg of salt and 25-30 mg/kg of nitrite and a decrease in Carnobacterium divergens abundance. For the second profile, dominated by Serratia proteamaculans, community structure was only slightly affected by a reduction of salt and nitrite. Finally, we observed that reducing the salt and the nitrite content increased yeasts growth.This work highlights the importance of process in the structuration of microbial communities in the final product. This factor is to take into account to understand the impact of any other environmental change on microbial behavior.
Réduire le sel et le nitrite utilisés pour la conservation du jambon est un enjeu de santé publique, mais cette réduction est susceptible de modifier les écosystèmes microbiens et de favoriser le développement de l’altération des produits. L’objectif de ces travaux était de caractériser i) les communautés microbiennes de jambons issus d’une usine de fabrication ii) leurs productions de métabolites d’altération et de prévoir l’évolution de ces deux facteurs dans le cadre d’une réduction de sel et de nitrite.Parmi les paramètres de production étudiés, nous avons montré que la ligne de tranchage était un facteur capital. Deux grands profils de communautés ont été observés à la date limite de conservation en fonction de la ligne de tranchage, composés de neuf espèces représentant 95% d’abondance relative dans les échantillons. La présence de ces espèces était corrélée à différents profils de production de métabolites issus de la fermentation du pyruvate.Sur la base des espèces identifiées, nous avons élaboré une communauté synthétique que nous avons inoculée sur un milieu de jambon synthétique à différentes concentrations en sel et en nitrite. Cette approche d’écologie synthétique a permis de montrer qu’une réduction en deçà du seuil de 12 g/kg de sel et de 25-30 mg/kg de nitrite entraînait un déséquilibre d’abondances lié à une croissance exponentielle des Leuconostoc et à une diminution de la croissance des Carnobacterium. Ce déséquilibre s’accompagnait d’une augmentation de la production d’éthanol et d’acide D-lactique de 30%, suggérant un risque d’altération des jambons plus élevé à ces concentrations. Nous avons ensuite testé l’effet de ces concentrations à l’échelle pilote de production. Les comportements microbiens étaient très différents selon les profils de communautés de jambons issus des deux lignes de tranchage. Pour le premier profil, un comportement similaire à celui de l’écosystème synthétique a été observé, avec un déséquilibre d’abondances en dessous du seuil de 12 g/kg de sel et de 25-30 mg/kg de nitrite et une diminution de l’abondance de Carnobacterium divergens. Pour le deuxième profil, dominé par Serratia proteamaculans, la structure de la communauté était très peu impactée par une réduction de sel et de nitrite. Enfin, sur tous les jambons, nous avons observé qu’une réduction de sel et de nitrite favorisait la croissance de levures.Ces travaux mettent en lumière l’importance du procédé sur la structuration des communautés microbiennes. Ce facteur est à prendre en compte pour comprendre l’impact de tout autre changement environnemental sur les comportements microbiens.
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Cite

Marine Zagdoun. Caractérisation de l'influence de facteurs environnementaux sur l'écologie microbienne du jambon cuit tranché.. Biologie moléculaire. Université Paris-Saclay, 2020. Français. ⟨NNT : 2020UPASA003⟩. ⟨tel-03270836⟩
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