Augmentation de l’activité antioxydante de préparations/boissons végétales par fermentation lactique

Introduction

La fermentation lactique des fruits et des légumes est reconnue pour sa capacité à préserver et/ou augmenter les propriétés sanitaires, organoleptiques et nutritionnelles. C’est une voie de transformation permettant d’augmenter la durée de conservation des fruits et des légumes tout en apportant des propriétés fonctionnelles, grâce au métabolisme des bactéries lactiques. A la Réunion, le secteur de transformation de fruits et de légumes produits localement est encore restreint. En effet, 95 % des fruits et légumes transformés consommés à la Réunion sont des produits d’importation. Les produits transformés localement sont des conserves (tomate transformée, achards, pâte de piments), des confitures et marmelades, des jus pasteurisés et récemment des produits de 4ème gamme [134]. Les produits de 4ème gamme sont des produits frais, lavés, épluchés et découpés prêts à l’emploi généralement conditionnés en sachets plastiques. Contrairement à d’autres régions du monde (Chine, Afrique, Inde), les boissons fermentées lactiques à base de fruits ne font pas partie de l’alimentation traditionnelle réunionnaise. On retrouve cependant quelques produits sur les marchés réunionnais, comme le kombucha, le kéfir et la limonade indienne (Hindu lemonade). Elargir le secteur de transformation des fruits et des légumes est un enjeu économique considérable pour la Réunion, d’une part pour diversifier le panel de produits commercialisés sur le marché et d’autre part de limiter les pertes de production, surtout pour les fruits saisonniers, comme la mangue. D’autre part, la population réunionnaise est fortement touchée par le diabète et l’obésité, deux troubles métaboliques liés à une condition de stress oxydant. Les fruits et les légumes de par leur composition diversifiée en nutriments essentiels (minéraux, fibres alimentaires) et en antioxydant (vitamines, caroténoïdes, composés phénoliques) sont fortement recommandés pour lutter contre ces maladies métaboliques. Les enjeux de cette étude sont doubles : – Proposer aux consommateurs de nouveaux goûts dans la vision d’étendre le secteur de la transformation de fruits et/ou de légumes à la Réunion – Concevoir des produits fermentés riches en fruits et ou légumes aux propriétés nutritionnelles améliorées, qui participeraient à la baisse de l’incidence du diabète et de l’obésité à la Réunion La recherche de telles fonctions a animé ce projet de recherche et nous a motivé à concevoir un produit fermenté à base de fruits tropicaux aux propriétés nutritionnelles améliorées. La conception d’un produit alimentaire implique plusieurs étapes : conditionnement, étiquetage, durée de vie, rédaction des cahiers des charges et la conception de fiches techniques. Pour un produit fermenté, la première étape est la sélection de starter, cette étape est indispensable au conditionnement du produit. L’utilisation de starters est une voie plus sûre que la fermentation spontanée et apporte l’ensemble des propriétés finales désirées. Les starters autochtones, c’est-à-dire isolés de la même matrice que celle utilisée pour la fermentation, seraient préférables pour conduire une fermentation lactique, car les bactéries sont a priori mieux adaptées à la niche écologique. Suite à la première partie de l’étude, nous avions à disposition plusieurs souches de bactéries lactiques isolées de papaye, de tomate ou d’achards. Nous avons choisi trois fruits tropicaux emblématiques de la Réunion pour la fermentation : l’ananas, la papaye et la mangue, qui diffèrent par leurs propriétés organoleptiques mais aussi par leur composition en nutriments et en molécules antioxydantes (Tableaux 6 et 7). L’ananas est un fruit riche acides phénoliques (acide gallique, acide férulique, acide caféique, acide ρ-coumarique), en dérivés glycosidiques, en minéraux et en vitamine C. La papaye est très riche en acides hydroxycinnamiques (acide férulique, acide ρ-coumarique, acide caféique), en caroténoïdes (lycopène, β-cryptoxanthine, β-carotène), en minéraux et en vitamine C [136]. La mangue est très riche en composés phénoliques (gallotanins et mangiférine), en vitamine C et en caroténoïdes. Nous avons également inclus des infusions de thé vert et de thé noir dans cette étude. Le thé est une boisson riche en flavonoïdes (catéchine, épicatéchine) et en tanins (théaflavine, théarubigine) et peut être impliquée dans la lutte contre les troubles métaboliques [138,139]. Le thé fermenté est déjà consommé sous forme de Kombucha, issu d’une fermentation qui implique des champignons et des bactéries acétiques. L’augmentation de l’activité antioxydante lors de la fermentation du thé a déjà été mise en évidence [89]. Cette étude a permis également de tester la capacité de nos isolats à moduler l’activité antioxydante de thés tout en apportant des qualités organoleptiques acceptables. Nous avons donc recherché dans notre collection d’isolats autochtones, des bactéries lactiques capables de fermenter et d’augmenter les propriétés antioxydantes de préparations végétales à base d’ananas, de mangue, de papaye ou de thés, en fabriquant un produit qui plaise aux consommateurs du point de vue sensoriel.  

 Bacterial Strain and Culture Media

A total of 28 lactic acid bacteria, isolated from tomatoes (Lycopersicon esculantum), papaya (Carica papaya) and sliced cabbage (Brassica oleacera var. capitata) grown on Réunion Island, were studied to produce a fermented beverage [20].Isolates were stored at −80 ◦C. These LAB strains were identified by 16S-rRNA, pheS and recA gene sequencing. Lc. citreum DSM20188, W. confusa DSM20196, W. cibaria DSM14295, Lc. pseudomesenteroides DSM20193 and DSM5625, Lb. plantarum DSM2601 were used as reference strains. LAB were grown on MRS (Man Rogosa Sharpe) agar at 30 ◦C for 72 h. For strain reactivation, one or two colonies or a loop of −80 ◦C stock were suspended in 9 mL of MRS broth and incubated at 30 ◦C for 48 h. Thereafter, cultures were homogenised by vortex and 0.2 mL of this suspension was used to inoculate 9 mL of MRS broth. Cell population was estimated by measuring absorbance at 660 nm wavelength. DNA extraction was performed by using Instagen protocol (Instagen Matrix, Bio-Rad, Marnes-la-Coqiette, France). Leuconostoc and Weissella spp. were identified by 16S-rRNA and pheS gene sequencing while Lactobacillus spp. was identified by recA gene sequencing. 16S rRNA gene sequencing was performed using FD1m and RD1m primers as previously described [20]. The amplification of pheS gene was performed according to Naser et al., (2005) and Rubio et al.(2014) [21,22] with some modifications. Primers pheS-21-F (5’-CAYCCNGCHCGYGAYATGC-3’) and pheS-23-R (5’-GGRTGRACCATVCCNGCHCC-3’) were used. The reaction mixture contained buffer 1×, 0.2 mmol·L −1 dNTP, 0.5 µmol·L −1 each primer, 1.5 mmol·L −1 MgCl2 and 0.04 U·µL −1 Taq polymerase (Thermo Fisher Scientific, Villebon, France). The PCR reaction was performed in a 45 µL volume with 10 µL of DNA solution. The thermal program consisted of 5 min at 95 ◦C; 35 cycles of 1 min at 95 ◦C, 30 s at 56 ◦C, 1 min 15 s at 72 ◦C; 7 min at 72 ◦C. In order to differentiate Lb. plantarum/paraplantarum/pentosus, recA gene sequencing was performed according to Torriani et al., (2001) [23]. Multiplex PCR was performed using primers PlanF (5’-CCGTTTATGCGGAACACCTA-3’), ParaF (5’-GTCACAGGCATTACGAAAAC-3’), PentF (5’-CAGTGGCGCGGTTGATATC) and PREV (5’-TCGGGATTACCAAACATAAC-3’). The reaction mixture contained buffer 1×, 1.5 mmol·L −1 MgCl2, 0.25 µmol·L −1 ParaF, PentF and PREV, 0.12 µmol·L −1 PlanF, 12 µmol·L −1 dNTP and 0.025 U·µL −1 Taq polymerase. The thermal program consisted of 3 min at 94 ◦C; 30 cycles of 30 s at 94 ◦C, 10 s at 56 ◦C, 30 s at 72 ◦C; 5 min at 72 ◦C. The products of positive PCRs (a 318 bp amplicon for Lb. plantarum spp. or a 107 pb amplicon for Lb. paraplantarum spp.) were purified with a GelElute Extraction kit (5Prime, Duscher SA, Brumath, France)