1. Intracellular osmoprotectant concentrations determine Propionibacterium freudenreichii survival during drying
- Author
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Gaucher, Floriane, Rabah, Houem, Kponouglo, Koffigan, Bonnassie, Sylvie, Pottier, Sandrine, Dolivet, Anne, Marchand, Pierre, Jeantet, Romain, Blanc, Philippe, Jan, Gwénaël, Science et Technologie du Lait et de l'Oeuf (STLO), Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-INSTITUT AGRO Agrocampus Ouest, Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro)-Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro), Bioprox, Pôle Agronomique Ouest, Régions Bretagne et Pays de la Loire, Bba, Université de Rennes (UR), Institut des Sciences Chimiques de Rennes (ISCR), Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Rennes (ENSCR)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Biosit : biologie, santé, innovation technologique (SFR UMS CNRS 3480 - INSERM 018), Université de Rennes (UR)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Structure Fédérative de Recherche en Biologie et Santé de Rennes ( Biosit : Biologie - Santé - Innovation Technologique ), Plate-forme Rennaise d'Imagerie et Spectroscopie Structurale et Métabolique (PRISM), Université de Rennes (UR)-Structure Fédérative de Recherche en Biologie et Santé de Rennes ( Biosit : Biologie - Santé - Innovation Technologique )-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE), 2016/0937, Association Nationale de la Recherche et de la Technologie, 2016/0937, Bioprox, Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-AGROCAMPUS OUEST, Université de Rennes (UNIV-RENNES), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Université de Rennes 1 (UR1), Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Rennes (ENSCR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA), Université de Rennes 1 (UR1), Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Structure Fédérative de Recherche en Biologie et Santé de Rennes ( Biosit : Biologie - Santé - Innovation Technologique ), Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Structure Fédérative de Recherche en Biologie et Santé de Rennes ( Biosit : Biologie - Santé - Innovation Technologique )-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE), Cliquet, Catherine, AGROCAMPUS OUEST-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE), Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), and Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Rennes-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
- Subjects
séchage ,propionibacterium freudenreichii ,osmoadaptation ,viabilité ,stress ,tréhalose ,Osmoadaptation ,Cross Protection ,Spray-drying ,Ingénierie des aliments ,Sodium Chloride ,Stress ,stress osmotique ,procédé de production ,Cheese ,Osmotic Pressure ,Propionibacteria ,capacité d'adaptation ,Food and Nutrition ,Food engineering ,Desiccation ,Microbial Viability ,Probiotics ,Microbiology and Parasitology ,Trehalose ,stress oxydatif ,food and beverages ,probiotique ,Adaptation, Physiological ,[SDV.MP.BAC]Life Sciences [q-bio]/Microbiology and Parasitology/Bacteriology ,Carbon ,Microbiologie et Parasitologie ,Culture Media ,Betaine ,Applied Microbial and Cell Physiology ,Freeze Drying ,Viability ,Alimentation et Nutrition ,[SDV.IDA.SMA]Life Sciences [q-bio]/Food engineering/domain_sdv.ida.sma ,[SDV.MP.BAC] Life Sciences [q-bio]/Microbiology and Parasitology/Bacteriology ,Cross-protection - Abstract
International audience; Propionibacterium freudenreichii is a beneficial bacterium widely used in food as a probiotic and as a cheese-ripening starter. In these different applications, it is produced, dried, and stored before being used. Both freeze-drying and spray-drying were considered for this purpose. Freeze-drying is a discontinuous process that is energy-consuming but that allows high cell survival. Spray-drying is a continuous process that is more energy-efficient but that can lead to massive bacterial death related to heat, osmotic, and oxidative stresses. We have shown that P. freudenreichii cultivated in hyperconcentrated rich media can be spray-dried with limited bacterial death. However, the general stress tolerance conferred by this hyperosmotic constraint remained a black box. In this study, we modulated P. freudenreichii growth conditions and monitored both osmoprotectant accumulation and stress tolerance acquisition. Changing the ratio between the carbohydrates provided and non-protein nitrogen during growth under osmotic constraint modulated osmoprotectant accumulation. This, in turn, was correlated with P. freudenreichii tolerance towards different stresses, on the one hand, and towards freeze-drying and spray-drying, on the other. Surprisingly, trehalose accumulation correlated with spray-drying survival and glycine betaine accumulation with freeze-drying. This first report showing the ability to modulate the trehalose/GB ratio in osmoprotectants accumulated by a probiotic bacterium opens new perspectives for the optimization of probiotics production.
- Published
- 2020