Bactérie lactique

Définition

Les bactéries lactiques sont un groupe hétérogène de bactéries Gram-positives qui produisent de l'acide lactique comme principal produit final de leur métabolisme fermentaire.

Des bactéries lactiques Leuconostoc mesenteroides :

Vue des bactéries lactiques Leuconostoc mesenteroides au microscope électronique.

Explications

Une bactérie lactique (LAB) est classée dans l'ordre taxonomique des Lactobacillales (lactobacilles), qui comprend des dizaines d'espèces de bactéries. Ce genre de diversité rend les généralisations sur le processus difficiles. Par exemple, deux familles au sein de cet ordre sont pertinentes pour la fermentation acide et la conservation : les Leuconostocaceae et les Lactobacillaceae.

La production laitière et fromagère implique des microbes de la famille des Streptococcaceae, dont les bactéries du genre Lactococcus représentent les principaux microbes de fermentation. Nous nous concentrerons uniquement sur la fermentation lactique acide et la conservation (les produits laitiers fermentés en laboratoire comme le yogourt et le fromage nécessiteraient plusieurs articles).

Au sein des Leuconostocaceae et les familles des Lactobacillaceae, Leuconostoc, Pediococcus et Lactobacillus sont les genres les plus souvent associés à la fermentation des bactéries lactiques.

Souches fermentaires

Avant d'approfondir, il est utile de comprendre que ces bactéries appartiennent à deux groupes : les souches homofermentaires et hétérofermentaires.

• Les LAB homofermentaires (ou homolactiques) : ne produisent que de l'acide lactique. Elle préfèrent des températures entre 30 °C et 35 °C, bien qu'elles poussent également à des températures plus basses. Elles produisent des saveurs caractérisées par des notes de lait, de crème ou de yaourt. Elles participent à une fermentation homolactique.
• Les LAB hétérofermentaires (ou hétérolactiques) : produisent de l'acide lactique, mais aussi de l'acide acétique, de l'éthanol et même du dioxyde de carbone, selon les conditions. Ces bactéries se développent à des températures comprises entre 15 °C et 22 °C, mais peuvent également se développer sur une plage beaucoup plus large. Elles confèrent une saveur plus prononcée et plus vinaigrée aux aliments, probablement en raison de la production supplémentaire d'acide acétique. Elles participent à une fermentation hétérolactique.

Leuconostoc

Les bactéries lactiques du genre Leuconostoc sont généralement de forme sphérique. Ce sont des bactéries hétérofermentaires, capables de produire de l'éthanol, de l'acide lactique, de l'acide acétique et du dioxyde de carbone, entre autres métabolites. En ce qui concerne la fermentation LAB,

Leuconostoc mesenteroides est une espèce commune impliquée dans l'initiation de la fermentation. Il se développe sur une plus large gamme de concentrations de sel (et de sucre) que toute autre bactérie lactique; il peut tolérer des températures de 3,9 °C à 30 °C; et il peut pousser dans une large gamme de pH (4,5–7,0, bien qu'il prospère à 5,5–6,5).

Enfin, L. mesenteroides est un anaérobie facultatif : il peut survivre en présence d'oxygène, mais il ne fermentera qu'en l'absence d'oxygène.

Pediococcus

Les bactéries lactiques du genre Pediococcus sont sphériques et homofermentaires. Ils produisent principalement de l'acide lactique. Ils tolèrent des concentrations de sel jusqu'à 8 % (et plus dans certains cas), peuvent se développer sur une plage de pH tout aussi large (4,5 à 8,2, bien qu'ils s'en sortent mieux que Leuconostoc lorsque le pH diminue) et survivent à des températures de 15,5 °C à 35 °C. L'espèce la plus pertinente pour la fermentation lactique est Pediococcus cerevisiae.

Lactobacillus

De loin le genre le plus connu impliqué dans la fermentation, les Lactobacillus sont généralement en forme de bâtonnet et comprennent à la fois des espèces hétérofermentaires et homofermentaires. Les deux espèces les plus pertinentes sont L. brevis et L. plantarum, bien que L. fermentum, L. delbrueckii et L. pentosus soient également courantes, selon le produit fermenté.

Généralement, Lactobacillus est le genre le plus tolérant aux acides parmi l'ordre des Lactobacillales. Par exemple, L. plantaruma été montré pour croître entre un pH de 3,3 et 8,8, dans une plage de température de 12 °C à 40 °C. Un lactobacille tolère des concentrations de sel aussi élevées que 18 % dans certains cas.

Exemple d'utilisation des LAB pour préparer des cornichons à l'aneth

Pour mieux comprendre la danse complexe entre ces microbes, examinons l'humble cornichon à l'aneth. La fermentation a lieu dès que vous récoltez et coupez un concombre. Les espèces Leuconostoc, Pediococcus et Lactobacillus résident sur la peau du cornichon (mini-concombre), représentant en moyenne moins d'un pour cent de la population microbienne totale de la plante.

Après avoir immergé des concombres coupés dans une saumure, vous avez effectivement créé un environnement anaérobie et sans oxygène, idéal pour la croissance de microbes anaérobies tolérants au sel. Le sel inhibe la croissance de nombreux micro-organismes par choc osmotique, qui aspire l'eau des cellules microbiennes par osmose, tuant efficacement ces microbes.

Des cornichons à l'aneth :

La préparation de cornichons à l'aneth demande l'emploi de bactéries lactiques.

Au début, Leuconostoc mesenteroides se met au travail, initiant la fermentation. Ces bactéries métabolisent les sucres et les nutriments du concombre pour produire de l'acide lactique, du dioxyde de carbone, de l'éthanol et de l'acide acétique. Le pH passe de 7,0 (neutre, comme l'eau) à 4,5 (acide, comme l'eau gazeuse ou le café), la plage idéale pour cette espèce particulière.

En quelques jours, le mélange commence à bouillonner, indiquant la formation de dioxyde de carbone. L. mesenteroides produit également une protéine appelée bactériocine, qui inhibe davantage la croissance des microbes indésirables.

✅ Dans de nombreux cas, comme la production de choucroute, d'autres microbes comme Klebsiella et Enterobacter abaissent initialement le pH, offrant de meilleures conditions pour que L. mesenteroides s'installe.

Au fur et à mesure que les acides s'accumulent et que le pH baisse encore (en dessous de 4,5), des bactéries plus tolérantes aux acides prennent le relais. P. cerevisiae, L. brevis et L. plantarum commencent à proliférer, supplantant L. mesenteroides. Ces trois espèces abaissent encore le pH, jusqu'à ce que le système atteigne 3,3 (environ le pH du jus d'orange).

Au fil du temps, la population de P. cerevisiae peut diminuer, en fonction du pH et de la concentration en sel. Par exemple, dans une saumure à 8 %, l'activité de P. cerevisiae cesse lorsque le pH tombe en dessous de 3,7. L. brevis et L. plantarum sont laissés pour terminer la dernière étape de la fermentation. À la fin, les concombres se sont transformés en cornichons, dotés d'un punch aigre et d'une texture attrayante et croustillante.

Plus important encore, ces cornichons sont stables à la conservation, avec un risque minimal de détérioration.

Il est à noter que ces interactions microbiennes sont spécifiques à la fermentation du concombre. D'autres ferments, comme les olives, sont alimentés par un appariement différent de microbes (L. plantarum et L. pentosus). Pour le fromage, L. lactis et L. cremoris sont les principales souches dans une culture de démarrage (bien que, comme indiqué ci-dessus, la fermentation laitière soit un processus de fermentation malolactique très différent qui mérite sa propre discussion).

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