Les cultures starter sont des préparations de micro-organismes vivants utilisées pour initier et contrôler la fermentation dans la production alimentaire. Les cultures sont classées en cultures définies (souches connues uniques ou multiples) ou mixtes (consortiums non définis, traditionnelles pour les produits artisanaux). Ils sont fournis sous trois formats principaux : lyophilisés (lyophilisés), congelés et liquides. Les cultures en cuve directe (DVS) sont des préparations concentrées lyophilisées ou congelées ajoutées directement à la cuve de fermentation sans pré-culture, offrant commodité, performances constantes et risque réduit de contamination.

La production commence par la propagation des souches sélectionnées dans des fermenteurs discontinus ou continus dans des conditions optimisées. La fermentation discontinue est plus simple et plus flexible, tandis que la fermentation continue offre une productivité plus élevée pour une production à grande échelle. Le milieu de croissance est formulé pour maximiser le rendement cellulaire et maintenir les caractéristiques de la souche, contenant généralement une source de carbone (lactose, glucose), des sources d’azote (extrait de levure, hydrolysat de protéines de lactosérum), des minéraux et des facteurs de croissance. Le pH est contrôlé par un tampon interne ou externe et les conditions anaérobies ou microaérophiles sont maintenues selon les besoins.

La récolte cellulaire est réalisée par centrifugation ou microfiltration, produisant une pâte cellulaire concentrée. Des cryoprotecteurs sont ajoutés avant la congélation ou la lyophilisation pour maintenir la viabilité. Les cryoprotecteurs courants comprennent le glycérol (pour les cultures congelées), le saccharose, le tréhalose, le lait écrémé en poudre et le glutamate monosodique. Leur mécanisme consiste à abaisser la température de transition vitreuse, à prévenir les dommages aux cristaux de glace et à stabiliser l’intégrité de la membrane cellulaire. La lyophilisation (lyophilisation) élimine l’eau par sublimation sous vide, produisant une poudre à durée de conservation prolongée. Le séchage par atomisation est une alternative pour certaines cultures, même si le stress thermique réduit la viabilité des souches sensibles.

Le contrôle qualité pendant la production comprend le dénombrement des cellules viables (numération sur plaque, cytométrie en flux), des tests d’activité (activité d’acidification du lait), la surveillance de la résistance des phages et des contrôles de stabilité génétique (profilage plasmidique, PFGE). Les objectifs de durée de conservation sont généralement de 12 à 18 mois pour les cultures lyophilisées et de 6 à 12 mois pour les cultures congelées lorsqu’elles sont conservées à -18°C ou moins. Les innovations en matière de microencapsulation (alginate, chitosane, revêtements lipidiques) et de technologies de séchage protecteur étendent la viabilité et permettent une distribution à température ambiante. Les cultures starter sont essentielles pour les produits laitiers fermentés et sont principalement des bactéries lactiques. Les méthodes de production visent à maximiser la viabilité, à l’instar de la fabrication des probiotiques.