Lait 77 (1997) 229-239
DOI: 10.1051/lait:1997216

Phage-induced lysis of Lactococcus lactis during Saint-Paulin cheese ripening and its impact on proteolysis

S. Kawabata^{a, b}, S. Kawabata^c, L. Vassal^b, D. Le Bars^a, B. Cesselin^b, M. Nardi^a, J.C. Gripon^a and M.P. Chapot-Chartier<sup>a

a</sup>  Unité de Recherche de Biochimie et Structure des Protéines
^b  Unité de Recherches Laitières, Inra. Domaine de Vilvert, 78352 Jouy-en-Josas cedex, France
^c  Permanent address: Central Research Institute, Meiji Milk Products Ltd, 1-21-3 Sakae-Cho, Higashimurayama-Shi, Tokyo 169, Japan

Abstract - The autolysis of starter bacteria during cheese ripening results in the release of intracellular enzymes, especially peptidases, into the curd and in consequence is expected to accelerate and enhance the development of cheese flavour. In the course of a series of cheese assays with the non-autolytic Lactococcus lactis NCDO763 strain, the presence of a homologous bacteriophage was encountered. The phage was present at different levels which allowed us to evaluate the impact of the extent of starter bacteria lysis on Saint-Paulin-type cheese proteolysis during ripening. We estimated bacterial lysis by viable cell enumeration and electron microscopy observations over a 2-month ripening period. On the same cheeses, we have estimated proteolysis by measuring soluble nitrogen (SN) and phosphotungstic acid-soluble nitrogen (PTA-N) and by quantifying free amino acids. For phage levels up to 10¹⁰ pfu / g of cheese, the pH and dry matter values were in the standard range, whereas for a higher phage level incorrect acidification was observed. The extent of starter lysis increased with the phage level and it was also correlated with the rate of formation of small peptides and free amino acids. After 2 months of ripening, the PTA-N value was three-fold higher and the total free amino acid content was seven-fold higher in the cheese with a phage level of 10¹⁰ pfu / g than in the control cheeses. These results confirm that the early lysis of starter bacteria allows the release of intracellular peptidases which are active in cheese, and that the extent of starter lysis can be correlated with the proteolysis rate.

Résumé - Lyse de Lactococcus lactis induite par des phages au cours de l'affinage de fromages de type Saint-Paulin et impact sur la protéolyse
L'autolyse des bactéries lactiques du levain résulte en la libération des enzymes intracellulaires, en particulier des peptidases, dans le caillé et en conséquence est susceptible de conduire à une accélération et une intensification du développement de l'arôme du fromage. Au cours d'une série de fabrications fromagères avec la souche non autolytique NCD0763, la présence d'un phage homologue a été rencontrée. Le phage était présent à des niveaux différents, ce qui nous a permis d'évaluer l'impact du degré de lyse des bactéries sur la protéolyse des fromages de type Saint-Paulin au cours de l'affinage. Les phages ont été titrés dans le fromage à 48 h et leur niveau variait entre 10³ ufp / g et 10¹¹ ufp / g de fromage. Nous avons estimé la lyse bactérienne par dénombrement des bactéries viables et par observation en microscopie électronique au cours des 2 mois d'affinage. Sur les mêmes fromages, nous avons estimé la protéolyse en mesurant la quantité d'azote soluble (NS) et d'azote soluble dans l'acide phosphotungstique (NSAPT) et par quantification des acides aminés libres. Pour des niveaux de phages allant jusqu'à 10¹⁰ ufp / g de fromage, les valeurs de pH et extrait sec étaient dans une gamme normale, alors que pour un niveau plus élevé de phages, l'acidification du lait était incorrecte. Le degré de lyse des bactéries augmentait avec le niveau de phages et était également corrélé avec la vitesse de formation des petits peptides et acides aminés libres. Après 2 mois d'affinage, la valeur de NSAPT était trois fois supérieure et la quantité d'acides aminés libres sept fois supérieure dans les fromages, avec un haut niveau de phages (10¹⁰ ufp / g) que dans les fromages témoins sans phages. Ces résultats confirment que la lyse précoce des bactéries permet le relargage de peptidases intracellulaires qui sont actives dans le fromage et le degré de lyse peut être corrélé avec la vitesse de protéolyse.

Key words: Lactococcus lactis / cheese ripening / lysis / phage / proteolysis

Mots clés : Lactococcus lactis / affinage / lyse / bactériophage / protéolyse