Lait 79 (1999) 3-22
DOI: 10.1051/lait:199911

Advances in the biochemistry and microbiology of Swiss-typecheeses

Rémy Grappin^a, Éric Beuvier^a, Yvette Bouton^{a, b} and Sylvie Pochet<sup>a

a</sup>  Station de recherches en technologie et analyses laitières, Inra, BP 89, 39801 Poligny cedex. France
^b  Comité interprofessionnel du comté, avenue de la Résistance, BP 26, 39801 Poligny cedex, France

Abstract - Microbial and biochemical characterization of the Swiss-type cheeses Emmental, Comté and Beaufort, and factors influencing the ripening and quality of cheeses were assessed. During the ripening of Comté, the numbers of thermophilic lactic acid bacteria decreased continuously, with simultaneous growth of non-starter bacteria. Facultatively heterofermentative lactobacilli (FHL) and propionic acid bacteria (PAB) increased from 10³-10⁴ to 10⁸ cfu.g^-1, rapidly reaching a plateau at the end of the pre-ripening period in the case of FHL, and after the warm room in the case of PAB. Entero-cocci remained at levels of 10³ cfu.g^-1 throughout ripening. Lactobacillus helveticus, which originated only from the starter, died off rapidly during ripening. L. delbrueckii ssp. dominated the milk and cheese. Several genotypes of L. delbrueckii ssp. lactis were identifïed. Among FHL, L. paracasei ssp. paracasei dominated; L. plantarum and L. rhamnosus were also isolated. Streptococcus thermophilus was present in all milk samples and remained in the cheese for 1 month. Genotypic diversity was higher for starter and non-starter lactobacilli than for S. thermophilus. In model mini-Comté, 68 % of PAB were identified as Propionibacterium freudenreichii. Variability in the evolution of different species and subspecies of PAB and strong interactions between LAB and growth of PAB were observed during ripening. Overall casein hydrolysis of mature cheeses and particularly the level of small peptides and free amino acids (FAA) increased in the following order: Beaufort> Comté> Emmental. At the end of ripening. Emmental had the highest level of native caseins and the lowest level of γ-CN. RP-HPLC mapping of the water soluble fraction showed significant differences between the three cheese varieties. Pasteurization (Pa) or microfiltration (MF) of milk reduced the number of non-starter microorganisms in the initial stages of ripening but similar levels of FHL and PAB to those in the raw (Ra) milk cheeses were reached at the end of cheese maturation. Pa increased the activity of plasmin (PLM) with concomitant hydrolysis of β-CN. Ra cheeses had significantly higher levels of FAA and a more intense and diversified aroma than Pa or MF cheeses. Cooking the curd / whey mixture enhanced the activation of plasminogen into PLM. Increasing the cooking temperature decreased chymosin activity and increased both the concentration and activity of PLM in cheese. These findings explain the higher level of β-CN breakdown in Comté and Beaufort compared with Emmental, a β-CN degradation was also higher in the ripening conditions of Emmental. ©Inra / Elsevier. Paris.

Résumé - Progrès dans la biochimie et la microbiologie des fromages de type suisse
La cautérisation microbiologique et biochimique des fromages de type suisse, et l'étude de facteurs influençant raffinage et la qualité des fromages ont été principalement basées sur des résultats expérimentaux obtenus sur l'emmental, le comté et le beaufort. Au cours de l'affinage du comté, le nombre de bactéries lactiques thermophiles a diminué continuellement et celui des bactéries non levains a augmenté. Les lactobacilles hétérofermentaires facultatifs (FHL) et les bactéries propioniques (PAB) sont passés de 10³-10⁴ à 10⁸ ufc-g^-1. pour atteindre rapidement un plateau à la fin de la période de pré-affinage pour les FHL, et plus tard en cave chaude pour les PAB. Les entérocoques sont restés à 10³-10⁴ tout au long de l'affinage. Pendant l'affinage, Lactobacilus helveticus provenant uniquement du levain a rapidement disparu. L delbrueckii ssp. étaient majoritaires dans le lait et le fromage. Plusieurs génotypes ont été identifiés pour L delbrueckii ssp. lactis. Parmi les FHL, L paracasei ssp. paracasei étaient majoritaires, avec trois biotypes identifiés par RAPD ; L plantarum et L rhamnosus ont été également isolés tout au long de l'affinage. Streptococcus thermophilus était présent dans tous les échantillons de lait et a été trouvé dans le fromage jusqu'à un mois. La diversité génétique était plus grande pour les lactobacilles que pour S. thermophilus. Dans des mini-fromages modèles de comté. 68 % des souches de PAB appartenaient à Propionibacterium, freudenreichii. Les différentes espèces et sous-espèces de PAB ont évolué différemment pendant l'affinage, avec d'importantes interactions entre LAB et le développement des PAB, que ce soit au niveau des espèces ou des souches. L'hydrolyse globale des caséines en fin d'affinage, et plus particulièrement le nombre de petits peptides et d'acides aminés libres (FAA). a augmenté dans l'ordre suivant : emmental < comté < beaufort. En fin d'affinage, l'emmental avait le niveau de caséines natives et de α_s1-I-CN le plus élevé et celui de y-CN le plus faible. La cartographie RP-HPLC de la fraction peptidique soluble dans l'eau a montré des différences importantes entre les trois variétés de fromage. La pasteurisation (Pa) ou la microfiltration (MF) du lait a réduit le nombre de microorganismes non-levains au stade initial de l'affinage, mais des niveaux en fin d'affinage identiques à ceux des fromages au lait cru (Ra) ont été observés pour FHL et PAB. La pasteurisation a augmenté l'activité de la plasmine (PLM) et induit une hydrolyse concomitante de β-CN. Les fromages Ra contenaient une importante quantité de FAA, avec des arômes plus intenses et plus diversifiés que les fromages Pa ou MF. Le chauffage du mélange caillé / lactosérum a entraîné l'activation du plasminogène en PLM. En augmentant la température de chauffage, l'activité de la chymosine diminue et la concentration et l'activité de la PLM augmentent. Ces résultats expliquent le niveau plus important de dégradation de β-CN dans le comté et le beaufort que dans l'emmental. Les conditions d'affinage utilisées pour l'emmental augmentent la dégradation de αs1-CN. © Inra / Elsevier. Paris.

Key words: Swiss-type cheese / microorganism / proteolysis / ripening

Mots clés : fromage de type suisse / microorganisme / protéolyse / affinage

Corresponding author: Rémy Grappin grappin@poligny.inra.fr