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Theses Year : 2021

Study of C. maltaromaticum CNCM I-3298 to improve performance of biological time-temperature integrators and gain more insight into lactic acid bacteria cryoresistance

Etude de C. maltaromaticum CNCM I-3298 afin d'améliorer les performances d'intégrateurs temps-température biologiques et de mieux comprendre la cryoresistance des bactéries lactiques

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Abstract

C. maltaromaticum was selected in the development of biological time-temperature integrators (TTI), mainly because it is a lactic acid bacterium able to grow within the storage temperature range of perishable foods and it exhibits exceptional cryoresistance. In other lactic acid bacteria, freezing can lead to degradation of their technological functions (viability and acidifying activity), making their use at industrial scale difficult. This is particularly the case for Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus, an industrially relevant dairy starter. This work was structured around two objectives: (i) design strategies for the production of C. maltaromaticum concentrates with physiological responses of interest for TTIs and (ii) use C. maltaromaticum as a model strain of lactic acid bacteria cryoresistance, to help identify markers of cryoresistance.To address the first objective, concentrates were produced under different culture conditions, and theirgrowth, metabolite production and final physiological state were evaluated. This allowed the development of two models; one to optimize the culture of C. maltaromaticum and the other to produce concentrates for use in a TTI following a specific shelf life. To addressthe second objective, Fourier transform infrared (FTIR) spectroscopy and other analytical approaches were used to characterize fresh and thawed samples of C. maltaromaticum and two L. bulgaricus strains with varying cryoresistances. The maintenance upon freezing of a highly fluid membrane, of protein conformation and of the infrared band intensities associated to cell wall components were identified as cellular markers of LABcryoresistance
C. maltaromaticum a été sélectionnée pour le développement d’intégrateurs temps-température (ITT) biologiques, en raison de sa capacité à se développer dans une gamme de température de stockage des aliments réfrigérés et de son exceptionnelle cryorésistance. Chez d’autres bactéries lactiques, celle-ci peut entrainer des dégradations de leurs fonctionnalités technologiques (viabilité et activité acidifiante), rendant difficile leur utilisation à l’échelle industrielle. Cela est particulièrement le cas chez Lactobacillus delbrueckii ssp. bulgaricus, un ferment de l’industrie laitière. Ce travail a été structuré autour de deux objectifs : (i) concevoir des stratégies pour la production de concentrés de C. maltaromaticum présentant des réponses physiologiques d’intérêt pour les ITT et (ii) utiliser C. maltaromaticum comme souche modèle de cryorésistance, dans l’optique d'identifier des marqueurs de cryorésistance chez les bactéries lactiques.Pour répondre au premier objectif, la cinétique de croissance et de production de métabolites, ainsi que l’état physiologique de C. maltaromaticum ont été évalués pour différentes conditions de culture. Deux modèles ont été développés pour optimiser la culture de C. maltaromaticum et produire des concentrés pour une utilisation dans un ITT suivant une durée de conservation spécifique. Pour répondre au deuxième objectif, la spectroscopie infrarouge à transformée de Fourier (IRTF) et d’autres approches analytiques ont été utilisées pour caractériser des échantillons frais et décongelés de C.maltaromaticum et deux souches de L. bulgaricus présentant des cryorésistance variables. Les résultats obtenus par IRTF ont notamment révélé qu’une altération de la conformation des protéines et du peptidoglycane de la paroi cellulaire pourrait être un marqueur cellulaire d’évaluation de la cryorésistance des bactéries lactiques
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tel-03671246 , version 1 (18-05-2022)

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Cite

Amélie Girardeau. Study of C. maltaromaticum CNCM I-3298 to improve performance of biological time-temperature integrators and gain more insight into lactic acid bacteria cryoresistance. Microbiology and Parasitology. Université Paris-Saclay, 2021. English. ⟨NNT : 2021UPASB068⟩. ⟨tel-03671246⟩
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