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Theses Year : 2022

Development of a bacterial biocontrol process applicable in the barley-malt-beer industry

Développement d'un procédé de biocontrôle bactérien appliqué à la filière orge-malt-bière

Abstract

The barley-malt-beer sector is particularly concerned by pathogenic fungi such as Fusarium species and their mycotoxins as they lead to serious health issues as well as affect the quality of barley, malt, and beer. Environmental and societal issues prompt research toward replacing chemical methods with biological alternatives in strategies aiming for the management of fungal and mycotoxin contamination. In this context, the main goal of this study was to develop a bacterial biocontrol process applicable in the barley-malt-beer sector in order to protect malt from mycotoxinogenic fungi and their mycotoxins. For this purpose, 57 bacterial strains isolated from barley were investigated for their antifungal activity against Fusarium strains in solid medium and in liquid medium. The results showed that twelve strains were highly efficient, as they reduced fungal growth by 75 to 100% in solid medium while reducing enniatin (ENN) production by 31.4 to 99.9% in liquid medium. Besides, four of the twelve bacteria (Erwinia gerundensis 6E4, Pantoea agglomerans 14D8, Pseudomonas azotoformans 17B7, and Pseudoclavibacter helvolus 18C9) were further investigated against two F. tricinctum strains on barley kernels and were all found to significantly reduce ENN production by 31 to 84%. Furthermore, these four bacteria were investigated, through micro-malting, as biocontrol agents for the protection of malt against fungal development and mycotoxin production (ENN, DON, DON3G, T2, and HT2) during the malting of barley. Initial micro-malting results revealed that E. gerundensis 6E4 led to the reduction of the malt's fungal load by about 70% while reducing its ENN and DON contents by 32-50% and 15-33% respectively, depending on the bacterial inoculum used. In addition, barley malts treated with E. gerundensis registered no adverse effect in their technological quality parameters. This is an interesting finding, as it shows that the bacterial strain improved the sanitary quality of malt, without deteriorating its technological quality. Further work is needed to improve the efficiency of the bacteria in malting
La filière orge-malt-bière est particulièrement concernée par les moisissures pathogènes telles que les espèces de Fusarium et leurs mycotoxines, puisqu'elles entraînent de graves problèmes de santé et affectent la qualité de l'orge, du malt et de la bière. Par ailleurs, les questions environnementales et sociétales incitent au développement des alternatives biologiques en remplacement aux méthodes chimiques, dans le cadre des stratégies de gestion des contaminations liées aux mycotoxines. Dans ce contexte, l'objectif principal de cette étude était de développer un procédé de biocontrôle bactérien applicable dans la filière orge-malt-bière afin de protéger le malt vis-à-vis des moisissures et de leurs mycotoxines. Pour ce faire, 57 souches bactériennes isolées d'orge ont été étudiées pour leur activité antifongique contre les souches de Fusarium en milieu solide et en milieu liquide. Les résultats ont montré que douze souches étaient très efficaces, réduisant la croissance fongique de 75 à 100% en milieu solide et la production d'enniatines (ENN) de 31,4 à 99,9% en milieu liquide. De plus, quatre des douze bactéries (Erwinia gerundensis 6E4, Pantoea agglomerans 14D8, Pseudomonas azotoformans 17B7 et Pseudoclavibacter helvolus 18C9) ont été étudiées contre deux souches de F. tricinctum sur des grains d'orge et ont toutes réduit de manière significative la production d'ENN de 31 à 84 %. En outre, ces quatre bactéries ont été étudiées, par micro-maltage, en tant qu'agents de biocontrôle pour la protection du malt contre le développement fongique et la production de mycotoxines (ENN, DON, DON3G, T2 et HT2) pendant le maltage. Les premiers résultats du micro-maltage ont révélé que la souche E. gerundensis 6E4 a pu réduire la charge fongique du malt d'environ 70% tout en réduisant ses teneurs en ENN et DON de 32-50% et 15-33% respectivement, selon l'inoculum bactérien utilisé. Aussi, la qualité technologique des malts issus d'orge inoculée avec E. gerundensis était similaire à celle des malts non traités. Cela montre que la souche bactérienne a amélioré la qualité sanitaire du malt, sans en détériorer la qualité technologique. Enfin, des travaux supplémentaires sont nécessaires pour améliorer l'efficacité des bactéries durant le maltage
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Dates and versions

tel-04105505 , version 1 (24-05-2023)

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  • HAL Id : tel-04105505 , version 1

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Cite

Eusèbe Gnonlonfoun. Development of a bacterial biocontrol process applicable in the barley-malt-beer industry. Chemical and Process Engineering. Université de Lorraine, 2022. English. ⟨NNT : 2022LORR0188⟩. ⟨tel-04105505⟩
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