MICROBIOLOGY AND NATURE

Lactic Acid Bacteria (LAB) strains are actively involved in the occurrence of aroma compounds during cocoa fermentation
OUATTARA Honore G. ¹ OUATTARA Hadja¹ YAO Wilfried ³ WILLIAMS Nasser ³ REVERCHON Sylvie ³ NIAMKE Sebastien ¹ ELIAS Ryan ² EDWARDS Dudley <sup>2

1</sup> Laboratoire de Biotechnologies, UFR Biosciences, Université Félix HOUPHOUET-BOIGNY Abidjan, 22 bp 582 Abidjan, Côte d'Ivoire
² Univ Lyon, INSA-Lyon, Université Claude Bernard Lyon1, CNRS, UMR5240, Microbiologie, Adaptation, Pathogénie, 10 rue Raphaël Dubois, F-69622 Villeurbanne, France
³ Département de Sciences des Aliments, Laboratoire de Microbiologie, Université d’Etat de Pennsylvanie 202 Rodney A. Erickson Food Science Building, University Park, PA 16802

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ABSTRACT

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Fermentation is a crucial step in the processing of cocoa into chocolate. The role of microorganisms involved in this process is not well understood. In this study, we investigated the production of aroma compounds by Lactic acid bacteria (LAB) strains during fermentation in pulp simulation medium. LABs were isolated from fermenting cocoa in the region of Nawa (Côte d’Ivoire) and identified at species level using 16S RNA gene sequence phylogeny. The aroma compounds from microbial cultures were extracted using headspace microextration (SPME) method and quantified by Gas Chromatography-Mass Spectroscopy (GC-MS). The identified LAB species were mainly dominated by Lactobacillus plantarum and Leuconostoc mesenteroides with Weissella paramesenteroides, Lactobacillus curieae and Fructobacillu ssp as minor microbiota. The main aroma compounds produced by these LAB strains belonged to the class of alcohol namely methyl butanols (3.190 g/L) and 1,3-butanediols (2.582 g/L). Additionally, Lactobacillus plantarum unlike the other strains, produced ketones such as 2, 3-butadione (0.471 g/L) and 3-hydroxy, 2-butanone (0.604 g/L). These compounds known to be responsible for desirable flavor note were yielded in quantities beyond their odor perception threshold. The maximum production of aroma compounds occurred in the pH range 4-5 and temperature around 35 °C. Taken together, these results indicated the implication of LAB strains in the production of aroma compounds during cocoa natural

Keywords: Lactic acid bacteria, aroma compounds, cocoa fermentation, chocolate quality, role .

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RESUME

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La fermentation est une étape cruciale dans le processus de transformation technologique du cacao en chocolat. Le rôle des différents microorganismes impliqués dans le processus fermentaire reste encore à élucider. Dans cette étude, nous avons analysé l’implication de souches de Bactéries Lactiques (BL) dans la production d’aromes au cours de la fermentation. Les BL ont été isolées du cacao en fermentation dans la région du Nawa par la méthode standard sur gélose sélective MRS, et identifiées au niveau de l’espèce par séquençage du gène de l’ARN 16S. Les aromes produits en culture ont été extraits par la méthode de microextraction en phase solide, utilisant une microfibre et identifiés par chromatographie en phase gazeuse. Les résultats ont montré que les BL isolées incluaient des espèces dominantes comme Lactobacillus plantarum et Leuconostoc mesenteroides, et des espèces mineures comme Weissella paramesenteroides, Lactobacillus curieae et Fructobacillu ssp. Les principaux aromes produits par les BL appartenaient à la classe des alcools methyl butanols (3.190 g/L) et 1,3-butanediols (2.582 g/L) des cétones 2, 3-butadione (0.471 g/L) et 3-hydroxy, 2-butanone (0.604 g/L). Ces aromes qui sont connus pour être responsables de flaveurs désirables ont été produits à des quantités au delà du seuil de perception. La production maximale d’aromes par les BL survient à pH 4-5 et à des températures autour de 35 °C correspondant à la

Mots clés: Bactéries lactiques, aromes, fermentation du cacao, qualité du chocolat, rôle

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doi.org/10.26167/7mz4-r345

Received: September 6th 2019   Revised: October 10th 2019  Accepted: October 10th 2019  Published:October 19th 2019