Lait 84 (2004) 207-214
DOI: 10.1051/lait:2003030

Towards probiotic lactic acid bacteria strains to remove raffinose-type sugars present in soy-derived products

Cristelle Connes^a, Aurelio Silvestroni^b, Jean Guy Leblanc^b, Vincent Juillard^a, Graciela Savoy de Giori^b, Fernando Sesma^b and Jean-Christophe Piard<sup>a

a</sup>  INRA-URLGA, Bactéries Lactiques et Protéines de Surface Utiles, 78352 Jouy-en-Josas Cedex, France
^b  CERELA-CONICET Chacabuco 145, 4000 S.M. de Tucumán, Argentina

(Published online 13 November 2003)

Abstract
Lactic acid bacteria (LAB), that are widely used in food fermentations and that may survive in the gastrointestinal tract of consumers, are potent candidates as vehicles for delivery of biologically active proteins. To evaluate this potential of LAB, we focus on the degradation of -galactosides of soy. These sugars, which are not degraded by the pancreatic enzymes of humans, are metabolized by gas-producing bacteria of the large intestine, thus creating intestinal disorders such as flatulence in sensitive individuals. In this study, we aim to demonstrate that -galactosidase ( -Gal) expressing LAB can efficiently degrade -galactosides: (i) in soy milk fermentation when they are used as starters; and (ii) in the small intestine when they are administered orally to animals as probiotic preparations. To reach these goals, we characterized the -Gal structural gene of Lactobacillus plantarum ATCC8014. This gene, as well as the structural gene for the -Gal from guar were expressed in Lactococcus lactis so that the enzymes are located in various bacterial compartments. This allows us to take into account the environmental constraints which are specific to each application. Active -Gals could be produced in L. lactis and resulting strains will be evaluated both in soy milk fermentations and in oral administrations in animals. The expected outcomes of this study are discussed.

Résumé
Vers des bactéries lactiques probiotiques pour l'élimination des sucres de type raffinose dans les produits dérivés du soja. Les bactéries lactiques, déjà largement utilisées comme levain dans les fermentations alimentaires et capables de survivre dans le tube digestif de l'hôte, sont des candidates potentielles comme véhicule pour délivrer des protéines biologiquement actives. Pour évaluer ce potentiel, nous avons choisi comme modèle la dégradation des -galactosides du soja. Ces sucres qui ne sont pas dégradés par les enzymes pancréatiques chez l'homme, sont métabolisés par la flore du gros intestin et les gaz issus de ces fermentations peuvent engendrer des désordres intestinaux (flatulence, ballonnement, distension...). Dans cette étude, nous visons à démontrer que des bactéries lactiques productrices d' -galactosidase ( -Gal) sont efficaces dans la dégradation des -galactosides : (i) dans des fermentations de lait de soja lorsqu'elles sont utilisées comme levain ; et (ii) dans l'intestin grêle lorsqu'elles sont administrées oralement à des animaux comme préparations probiotiques. Pour atteindre ces objectifs, nous avons caractérisé le gène de structure d'une -Gal de Lactobacillus plantarum ATCC8014. Ce gène et celui de l' -Gal de guar ont été exprimés chez Lactococcus lactis de façon à ce que les enzymes soient localisées dans différents compartiments cellulaires chez la bactérie. Ceci nous permet de faire face aux contraintes environnementales spécifiques à chaque application. Des -Gal actives ont pu être produites chez L. lactis et les souches obtenues seront testées dans des fermentations de lait de soja et en administration orale chez des animaux. Les possibles retombées de cette étude sont discutées.

Key words: Lactic acid bacteria / probiotic / soy product / -galactoside digestion

Mots clés : Bactérie lactique / probiotique / soja / digestion des -galactosides

Correspondence and reprints: Jean-Christophe Piard piard@jouy.inra.fr

© INRA, EDP Sciences 2004