Characterization of cheese ripening by free amino acids and biogenic amines and influence of bactofugation and heat-treatment of milk

Abstract - An efficient method for the simultaneous determination of free amino acids (FAA) and biogenic amines (BA) was applied to the analysis of presumed raw milk cheeses of the following types: Emmental (n = 18), Bergkäse (n = 28), semi-hard cheeses (n= 18) and soft cheeses (n = 41). The absolute amounts of FAA and BA largely varied, but the relative amounts could be classified into four groups independently of cheese type and ripening: i) glutamic acid, lysine, leucine (10-20% of total FAA); ii) proline, phenylalanine, valine (6-10%); iii) methionine, alanine, glutamine, isoleucine (3-6%); iv) BA and residual FAA (< 3%). As the formation of BA is strictly dependent on the decarboxylase activity of microorganisms - raw milk flora, starter, ripening and contaminating bacteria - a large variation within cheese types and even individual cheeses occurred. The use of bactofugated milk for the production of Emmental cheese resulted in a decrease of putrescine and cadaverine, but did not significantly influence the formation of histamine and tyramine. When com-paring cheese samples of the same type but from different heat treatments of cheese milk or curd, FAA and BA metabolites showed various tendencies; in particular, BA were not generally reduced upon higher heat treatment. Furthermore, hard cheese samples with strong sensory defects showed considerable amounts of cadaverine (up to 1800 mg / kg) as well as δ-amino valeric acid (up to 2200 mg / kg), which in regular cheese samples of the same type and age was found to be remarkably lower (100-200 mg / kg). The combined data for FAA and BA provide useful information on cheese ripening and quality control.

Résumé - Caractérisation de la maturation du fromage par ses acides aminés libres et ses aminés biogènes, et influence de la bactofugation et du traitement thermique du lait
Une méthode performante a été utilisée pour l'analyse simultanée des acides aminés libres (AAL) et des aminés biogènes (AB) de fromages supposés être fabriqués au lait cru, de types emmental (n = 18), de montagne (n = 28), à pâtes mi-dure (n = 18) et molle (n = 41). La teneur absolue totale en AAL et en AB variait beaucoup, mais a pu néanmoins être distribuée en quatre classes distinctes, indépendantes du type de fromage considéré et du degré d'affinage, soit : i) l'acide glutamique, la lysine et la leucine (10-20 % du total) : ii) la proline, la phénylalanine et la valine (6-10 %) ; iii) la méthionine, l'alanine, la glutamine et l'isoleucine (3-6 %) ; iv) les AB et les autres acides aminés (< 3 %). Comme la formation des AB ne dépend que de l'activité de la décarboxylase des micro-organismes, de la flore originelle du lait, des levains, des bactéries d'affinage et des contaminants, on a observé une grande variation de concentration de ces constituants, tant entre les différentes sortes qu'à l'intérieur d'un même type de fromage. L'emploi de laits bactofugés pour la fabrication d'emmental se traduit par une diminution des teneurs en putrescine et en cadavérine, mais n'influence pas de façon significative celles en histamine et en tyramine. Si l'on compare des échantillons de fromage "normaux" de même type, mais provenant de laits ou de caillés ayant subi des traitements thermiques différents, on constate que les métabolites suivis présentaient des tendances très variables, les AB n'étant pas significativement réduits en général par un traitement thermique plus élevé. Les échantillons de fromage à pâte dure avec des défauts marqués de flaveur contenaient tous des quantités considérables de cadavérine (jusqu'à 1 800 mg / kg) et d'acide δ-amino-valérique (jusqu'à 2 200 mg / kg), alors que des fromages de même type et de même âge contenaient des teneurs beaucoup plus faibles (100-200 mg / kg) de ces mêmes composants. Les résultats des analyses de AAL et de AB donnent donc de précieuses informations quant à l'affinage et au contrôle de la qualité des fromages.