Dairy Sci. Technol. 88 (2008) 421-444
DOI: 10.1051/dst:2008013

Recent developments in cheese cultures with protective and probiotic functionalities

Franck Grattepanche, Susanne Miescher-Schwenninger, Leo Meile and Christophe Lacroix

ETH Zurich, Laboratory of Food Biotechnology, Institute of Food Science and Nutrition, Schmelzbergstrasse 7, Zürich, Switzerland

Published online: 9 October 2008

Abstract - Microorganisms play essential roles in the manufacture and ripening of cheese, largely contributing to the development of organoleptic properties by their metabolism and varied enzymatic activities, and to microbiological safety through barrier effects of complex microflora and production of several low-molecular-weight antimicrobial compounds. Although extensive research has been done on bacteriocins of cheese bacteria for controlling pathogens in cheese, until now only few applications have emerged. The control of spoilage yeasts and moulds has been traditionally done by chemical additives, but the application of new antifungal protective cultures is very promising, especially for the cheese industry. It has also been recently shown that naturally established cheese microflora can efficiently prevent the growth of pathogenic or spoilage microorganisms. Cheese is also a very suitable but underused carrier for the delivery of probiotic bacteria, conferring health benefits on the host, with specific advantages compared with fermented milks and yoghurts such as high cell viability. This review addresses the latest developments in applications of protective cultures (with bacteriocin and antifungal activities) or microflora with barrier effects, and probiotic cultures for the production of high quality, safe and “healthy” cheese, as well as emphasizing some of the underlying challenges and possible solutions. Furthermore, new safety criteria for food cultures relating to the presence and transferability of antibiotic resistance genes are discussed.

Résumé - Avancées des connaissances sur les cultures à activité protectrice et probiotique pour des applications fromagères
Les microorganismes jouent un rôle essentiel dans la préparation et l'affinage des fromages en contribuant de façon importante au développement des propriétés organoleptiques par leur métabolisme et la grande variété de leurs activités enzymatiques, et à la sécurité microbiologique du produit à travers les effets barrières des microflores complexes et/ou la production de composés antimicrobiens de faibles poids moléculaires. De nombreux travaux de recherche ont été réalisés sur les bactériocines produites par des bactéries isolées de fromages pour contrôler le développement de microorganismes pathogènes. Cependant, très peu d'applications sont issues de ces travaux. Le développement des levures et moisissures nuisibles à la qualité des fromages est traditionnellement contrôlé par des additifs chimiques mais leur remplacement par des cultures protectrices antifongiques semble prometteur. Des études ont récemment rapporté le potentiel de flores naturellement établies sur des fromages pour le contrôle de flores pathogènes et de dégradation. Les fromages constituent également un vecteur adéquat, mais sous-exploité, pour les bactéries probiotiques conférant un bénéfice santé pour le consommateur. Les fromages permettent notamment de maintenir un meilleur taux de viabilité de ces bactéries comparativement à d'autres matrices telles que les yoghourts et laits fermentés. Cette revue fait le point sur les derniers développements sur les cultures protectrices (productrices de bactériocines, à activité antifongique ou à effets barrières) et probiotiques pour la production de fromages de haute qualité organoleptique et microbiologique, et ayant un effet bénéfique sur la santé du consommateur. Les contraintes technologiques associées à l'utilisation de ces cultures sont également abordées et des solutions proposées. De nouveaux critères pour la sélection de cultures microbiennes destinées à un usage alimentaire et portant sur la présence et le transfert de gènes de résistance aux antibiotiques sont également soulignés.

Key words: cheese /  bacteriocin /  antifungal /  probiotics /  antibiotic resistance /   technology

Mots clés : fromage /  bactériocine /  antifongique /  probiotique /  antibiorésistance /  technologie

Corresponding author: christophe.lacroix@ilw.agrl.ethz.ch

© INRA, EDP Sciences 2008