Bacterial community analysis and inter and intra diversity analysis of acetic acid and lactic acid bacteria involved in cocoa fermentation from three geographical origins
Analyse de la communauté bactérienne et de la diversité inter et intra spécifique des bactéries acétiques et lactiques impliquées dans la fermentation de cacao selon trois origines géographiques
Résumé
Cocoa fermentation is a spontaneous fermentation that lasts 4 to 8 days. It is mainly based on the succession of three groups of microorganisms: yeasts, lactic acid bacteria and acetic bacteria that carry out respectively the alcoholic, lactic and acetic fermentation. The beans are sterile until the opening of the pod. The inoculation of the beans is usually naturally done using the environment around the pod opening and the fermentation process. Post-harvest treatment processes differ from one country to another and influence the fermentation progress. However, three species of lactic and acetic bacteria (L. plantarum, L. fermentum and A. pasteurianus) dominate the fermentations in all countries. On the other hand, their intraspecific diversity was rarely studied. In this study, we used the metabarcoding method to study the interspecific diversity of bacterial communities associated with the fermentation of cocoa beans in 3 countries: Mexico, Ivory Coast and Guyana. In addition, this method was used to identify the contribution of the surfaces related to the pre- and post-harvest environment of cocoa pods during the fermentation, which was carried out in Mexico. The dominance of the genera Lactobacillus and Acetobacter during fermentation in each country has been confirmed. In addition, the presence of country-specific genera was founded on the first day of fermentation. All the surfaces linked to the fermentation environment participate to the inoculation of the dominant genera. They act as bacterial tanks. A collection of lactic and acetic bacteria strains was produced. L. plantarum and A. pasteurianus were the most isolated species. Intra-specific diversity of A. pasteurianus strain was studied. For this, their genomic polymorphisms were analyzed using PCR amplification on repeated sequences and their biochemical characteristics were compared in a specific medium, simulating the conditions of the cocoa pulp at the 2nd day of fermentation. Our study showed that the strains of A. pasteurianus could be present in the three different countries. Some strains were distinguished for their greater affinity for lactic acid than the others, which is interesting in order to improve the organoleptic quality of the final cocoa. The results on intra-specific diversity allow us to propose potential candidates for the production of culture starters for the fermentation of cocoa beans.
La fermentation du cacao est une fermentation spontanée qui dure de 4 à 8 jours et repose principalement sur la succession de trois groupes de microorganismes : les levures, les bactéries lactiques et les bactéries acétiques qui réalisent les fermentations alcoolique, lactique et acétique respectivement. Les fèves saines sont stériles jusqu’à l’ouverture de la cabosse. L’inoculation des fèves est réalisée le plus souvent naturellement à l’aide de l’environnement autour de l’écabossage et de la mise en fermentation. Les procédés de traitements post-récolte sont différents d’un pays à l’autre et influencent le déroulement de la fermentation. Cependant, trois espèces de bactéries lactiques et acétiques (Lactobacillus plantarum, Lactobacillus fermentum et Acetobacter pasteurianus) dominent les fermentations dans tous les pays. Par contre, leur diversité intra spécifique n’a été que rarement étudiée. Dans cette étude nous avons utilisé des méthodes moléculaires indépendantes de la culture (PCR-DGGE et metabarcoding) pour étudier les communautés bactériennes associées à la fermentation des fèves de cacao selon trois pays : le Mexique, la Côte d’Ivoire et la Guyane. La méthode de metabarcoding a également été utilisée pour identifier la contribution des surfaces liées à l’environnement pré et post récolte des cabosses de cacao lors d’une fermentation réalisée au Mexique. La dominance des genres Lactobacillus et Acetobacter au cours de la fermentation dans chaque pays a été confirmée. De plus, la présence de genres spécifiques à chaque pays a été mise en évidence lors du premier jour de la fermentation. L’ensemble des surfaces lié à l’environnement de la fermentation semble participer à l’inoculation des genres dominants. Elles agissent en tant que réservoirs bactériens. Une collection de souches de bactéries lactiques et acétiques a été constituée. L. plantarum et A. pasteurianus ont été les deux espèces isolées en majorité. La diversité intra spécifique des souches d’A. pasteurianus a été étudiée. Pour cela, leurs polymorphismes génomiques ont été analysés à l’aide d’une amplification par PCR sur des séquences répétées et leurs caractéristiques biochimiques ont été comparées dans un milieu simulant les conditions de la pulpe de cacao au 2ème jour de fermentation. Notre étude a contribué à montrer que les mêmes souches d’A. pasteurianus peuvent être présentes dans les 3 pays différents. Certaines souches se distinguent pour leur plus grande affinité pour l’acide lactique que les autres, ce qui est intéressant pour améliorer la qualité organoleptique du cacao final. Les résultats sur la diversité intra spécifique nous permettent de proposer des candidats potentiels pour l’élaboration de starters de culture pour la fermentation des fèves de cacao
Domaines
Médecine humaine et pathologie
Origine : Version validée par le jury (STAR)
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