Module 10 : Microbiologie générale

Chapitre 8 : Microbiologie alimentaire (suite)

Séquence 14

8.1. Physiologie des microorganismes des aliments.

8.2. Les contaminations microbiennes des aliments.

8.3. Stabilisation et stérilisation des denrées alimentaires.

8.4. Normes microbiologiques pour les produits alimentaires.

8.5. Fermentations industrielles.

Jeudi 14 Mai 2020 Du 8h30min à 12h30min

Facteurs nutritionnels►Les nutriments essentiellement carbonés et azotés,

doivent être au contact des cellules bactériennes.

► Dans les matières grasses alimentaires, beurres ou margarines, les germes ne se développent pas dans la phase lipidique. Ils le font dans les gouttelettes de la phase aqueuse où se trouvent les substances nutritives assimilables. Plus elles sont volumineuses, et plus grand sera le nombre.

► Certains micro-organismes exigent des facteurs de croissance qu’on peut assimiler aux vitamines. On peut à ce point de vue, envisager des germes « exigeants » appelés auxotrophes et d’autres « non exigeants » appelés prototrophes.

Facteurs nutritionnels

► Les Lactobacillus ne possèdent pas le pouvoir de synthétiser les produits indispensables à leur développement et ils ont des exigences importantes en acides aminées vitamines et acides gras.

Lactobacillus casei Lactobacillus bulgaricus

Facteurs nutritionnels

►leur multiplication est favorisée, si d’autres bactéries, comme des streptocoques leur préparent des facteurs de croissances ou du nutriments mieux adaptés. Cette syntrophie se rencontre dans des laits fermentés comme les yaourts.

Facteurs nutritionnels►Les pseudomanas, au contraire, n’exigent rien et

tolèrent presque tout. Ils sont capables dans ces conditions, de croître abondamment dans maintes variétés d’aliments, compte tenu, cependant de leurs caractères physiques (pH, aérobiose…) ce sont des contaminants polyvalents.

Pseudomonas aeruginosa

Enzymes

►Les enzymes, substances de nature protéique, ont deux propriétés essentielles : spécificité et pouvoir catalytique élevé.

►Prisonniers dans le corps bactérien (endoenzymes) ou diffusant dans le milieu extérieur (exoenzymes), ils entraînent la dégradation des glucides complexes en oses: l’amidon est transformé en glucose par l’amylase la cellulose subis une transformation analogue en 2 étapes sous l’influence des cellulases.

►D’autres enzymes agissent sur les protéines et les acides aminés : protéinases, peptidases, désaminases, décarboxylases.

►Les lipides sont enfin dégradés par les lipases.

Enzymes

Enzymes

Structure d’une protéase

Enzymes

►Un produit alimentaire contenant essentiellement des hydrates de carbone, des protéines et des graisses, est soumis à des altérations d’ordre enzymatique dès qu’il est le siège d’un développement de micro-organismes.

►L’enzymologie est donc fondamentale en microbiologie alimentaire. Elle intervient, dans les fermentations dirigées de certaines industries alimentaires.

►Elle sert aussi à comprendre et à dépister les altérations d’aliments et à lutter contre elles dans un produit contenant presque exclusivement du sucre, les levures qui tirent leur énergie de la transformation des hydrates de carbone, se multiplieront de façon préférentielle.

Spore bactérienne►C’est une forme de résistance de la bactérie aux

conditions hostiles de l’ambiances : température, pH, dessiccation et autres facteurs inhibiteurs comme les antiseptiques.

► Elle est présente chez certains groupes de bactéries, les Bacilus et les Clostridium, chez les levures et les moisissures.

Spore bactérienne

Spore bactérienne

Spore bactérienne

►Chez C. perfringens, la résistance peut ne pas dépasser 80 °C. Chez C. botulinum elle atteint souvent 110°C, mais varie avec les types toxigéniques.

►Leur protection contre les inhibiteurs de toute nature donne aux spores, une longévité extraordinaire ; on a observé qu’elle était de 50 ans au moins pour celles d B. anthracis et de 43 ans pour celles de B. subtilis

Spore bactérienne►Dés qu’il se trouve dans des conditions favorables, la

spore germe et donne naissance à une forme végétative.

►Cette évolution comprend deux phases : la germination proprement dite, caractérisée par la disparition de la thermorésistance , puis la croissance post-germinative conduisant à la première division cellulaire et donc à la possibilité de multiplication sur les milieux de culture ou dans les aliments.

Spore bactérienne

►Par suite des retards dans la germination des spores de Bacillus et plus rarement de Clostridium, on observe dans les aliments, un phénomène appelé « dormancy » ou « dormance ».

►Dans un lait stérilisé contaminé part des B. coagulans, le bourgeonnement d’une spore ayant échappé au traitement thermique de stérilisation, peut survenir seulement après plusieurs semaines de séjour à une température de 30°C, favorable pourtant à la culture.

►Ceci explique l’apparition tardive d’altération, coagulation en l’occurrence, dans des produits qu’un examen hâtif incite à considérer comme suffisamment stables.

Les contaminations des aliments

►Quelques aliments sont naturellement stériles quand ils proviennent d’animaux sains.

►C’est le cas de la viande d’un animal abattu dans des conditions précisées et respectées.

►Il en est ainsi, également, pour le contenu des oeufs de poules en coquille.

Origine des micro-organismes des aliments:

- Origine exogène(contamination par eau, sol, air, poussière)

- Origine endogène (micro-organismes présent naturellement dans le produit lui-même )

contamination par la flore tellurique (flore du sol)

-Flore du sol toujours importante : les seules bactéries dans un sol riche représentent jusqu’à 12 tonnes à l'hectare !

-Un gramme de terre prélevé peut contenir de un à trois milliards de bactéries… et 100 millions de moisissures et levures…

Contamination par la flore de l’eau

• Origine des micro-organismes de l’eau:

- microorganisme du sol, des végétaux bordant les cours d’eau et des plantes aquatique

-micro-organismes provenant de la pollution animale et humaine des cours d’eau et donc notamment micro-organismes de contamination fécale

Contamination par la flore de l'air Origine des microorganismes de l'air:

Microorganisme en transit fixés sur des poussières ou des aérosols et véhiculés par eux provenant

- dans une salle vide : du sol

- dans une pièce dans laquelle se trouvent des personnes : des chaussures, des vêtements, de la peau, des cheveux ,des rhinopharynx

Conséquence : la composition de la flore de l’air dépend essentiellement de l’activité qui est exercée

Contamination par la flore du matériel des locaux

• Atelier de production, tout comme le matériel utilisé, sont souvent source de contamination,

- soit par partage d’une des flores de l’eau, du sol, de l’air , du personnel,

- soit parce que le lieu ou le matériel est naturellement contaminé( rôle des caves en fromagerie traditionnelle).

Origine endogène des micro-organismes

Micro-organismes provenant de l'organisme à partir duquel le produit est fabriqué:

- microorganismes commensaux

- microorganisme pathogène

Flore commensale

Microorganismes présents sur les légumes, les fruit mal lavés

Microorganisme provenant des animaux

a/microorganismes présents sur la peau, le pelage, le plumage et les muqueuses de l’animal pouvant devenir contaminant

-lors de la traite pour le lait(Lactobacillus et Lactoccus du pis)

-lors de l’abattage d’un animal

b/ Microorganismes d'origine intestinale contaminant notamment

* la viande

*l'œuf

*Contamination de la viande:

-soit à l'occasion de l’éviscération de l'animal et/ou de sa découpe

-soit par passage dans le sang en periodepost prandiale si abattage réaliser lorsque l'animal n’est pas a jeun

Flore pathogène

Cas de la flore pathogène des matières végétales:

- Pas de danger direct: pour le consommateur car les microorganismes phytopathogéne sont presque tous inoffensifs pour l’homme et l’animal.

- Risque d'altération du produit par ces microorganismes

Cas de la flore pathogène des matières animale

Danger possible pour le consommateur car certain microorganismes pathogène pour l’animal peuvent être pathogène pour l’homme ( exemple: salmonella, brucella, mycobactérie bovis………)

Conséquence de la contaminationLes microorganismes contaminant l’aliment s’y développent, augmentant, la charge microbienne de celui-ci, dés lors que les conditions sont favorables, et notamment:

- Le pH

- Le potentiel rédoxe

- La disponibilité de l’eau

- La température

- La composition de l’aliment lui-même, qui fourni les nutriments disponibles pour le métabolismes microbien.

Conséquences négatives

Modification des propriétés organoleptiquessont dues au développement de microorganismes.

- responsable de protéolyse, de lipolyse- Produisent des molécules aux odeurs

désagréables:* NH3( par désamination des acides

aminé)* amine (par décarboxylation des acides

aminés).* H2S(par dégradation des acides

aminés soufrésà.

Création d’intoxication

Un certain nombre de microorganismes peuvent être à l’origine de troubles chez le consommateurs:

- Soit uniquement par production de toxines induisant une intoxication (entérotoxine de Staphylococcus aureus, toxine de Clostridium botulinum, toxines de Bacillus cereus….)

- Soit par virulence éventuellement production de toxines( salmonella, Shigella, Yarsinia,Listeria,….)

Stabilisation et stérilisation des denrées alimentaires.

Lyophilisation

• L’aliment est congelé rapidement puis placé dans un vide poussé ce qui entraîne une parfaite dessiccation.

• Les caractères organoleptiques des aliments sont respectés et après réhydratation on retrouve la couleur, l’arôme, le goût, et la structure du produit frais.

• Ce procédé est utilisé pour le traitement des jus, du lait, d’infusion de café… Le coût de cette méthode reste encore très élevé.

• La durée de vie du produit dépend énormément des conditions de stockage.

Lyophilisation

Déshydratation

• Certains aliments, comme les farines de céréales, sont naturellement peu déshydratés.

• D’autres comme les légumes, les fruits, les viandes, les poissons et le lait, peuvent être artificiellement être privés d’une importante quantité de leur eau.

• Plusieurs techniques peuvent être utilisées:

• Le séchage naturel : fait appel à la ventilation et à chaleur solaire.

Déshydratation

• Le procédé ALTMAKER : utilisé pour le lait et les potages ou purées de légumes. L’aliment homogénéisé coule sous forme d’un film fin à la surface de tambours portés à haute température. L’évaporation est rapide mais le produit prend souvent un goût de cuit.

• Le séchage en atmosphère chaude avec ventilation puissante.

• L’atomisation est une technique qui est très largement répandue. Elle consiste à pulvériser l’aliment sous forme liquide dans un violent courant d’air chaud

Déshydratation

Acidification

• Abaissement du pH et blocage de la multiplication des germes non acidophiles.

• L’acidification intervient naturellement lors de la fermentation lactique.

• On peut stabiliser un grand nombre de denrées alimentaires d’une façon satisfaisante avec de l’acide acétique ou du vinaigre.

• On générale on utilise du vinaigre suivi d’un scellage immédiat du contenaire. On peut réaliser un conditionnement sous vide partiel qui limite le développement des microorganismes aérobies

Salaison

• Procédé largement utilisé pour le traitement des viandes et des poissons.

• Les charcuteries sont des salaisons de viandes ; le jambon en est un exemple.

• Le sel augmente la concentration du milieu extracellulaire et défavorise la croissance des germes non halophiles.

Sucrage

• A forte concentration, le sucre retarde ou bloque la multiplication des microorganismes en abaissant l’activité de l’eau. Seuls échappent ceux qui sont osmophiles comme les Leuconostoc.

• Ce procédé est utilisé pour la production des confitures et la fabrication des laits concentrés sucrés.

- par concentration ; elle élimine 60% de l’eau du lait ; 11.5% de lactose restent en solution

- par addition du saccharose en quantité telle que la teneur totale en sucre (saccharose + lactose) soit de 54%.

Inhibiteurs chimiques

• Les inhibiteurs chimiques permettent de stabiliser l’aliment en stoppant le développement microbien. Ainsi, on peut conserver certains aliments en leur ajoutant de l’alcool.

• C’est le cas des vins qui sont stabilisés par l’ajout de l’eau de vie pour porter le taux d’alcool à 21%.

• Beaucoup d’autres inhibiteurs, antiseptiques et antibiotiques sont proposés pour assurer la stabilité des aliments.

1. Un additif antimicrobien doit avoir une action bactéricide plutôt que bactériostatique ;

Inhibiteurs chimiques2. Tout additif antimicrobien doit être actif sur les

microorganismes responsables de toxi-infections alimentaires et d’altération ;

3. Les additifs doivent permettre la destruction des germes sporulant les plus résistants tel que C. Botulinum.

4. L’action inhibitrice de l’additif ne doit pas être désactivée une fois dans l’aliment ;

5. L’additif ne doit pas être toxique pour le consommateur ;

6. L’additif ne doit pas favoriser le développement de souches résistantes.

Conserve: Stérilisation

Sont considérées comme des conserves, les denrées alimentaires d’origine végétale et animale périssables, dont la conservation est assurée par l’emploi combiné des deux techniques suivantes :

1. Conditionnement dans un récipient étanche à toute température inférieure à 55°C,

2. Traitement par la chaleur: détruire ou inhiber totalement, les enzymes, les microorganismes et leurs toxines

Conserve: Stérilisation

• Deux catégories de conserve sont distinguées : celles dont le pH est inférieur à 4,5 et celles dont le pH est supérieur ou égal à 4,5.

• La stérilisation des aliments par la chaleur a été inventée par le Français Nicolas APPERT; c’est pour cette raison qu’elle est appelée appertisation.

• Le traitement thermique doit respecter des barèmes où intervient essentiellement une température et un temps de chauffage applicable aux conditions où se trouve le produit à traiter : Liquide, solide, pH, type d’emballage.

Conserve: Stérilisation

• Deux catégories de conserve sont distinguées : celles dont le pH est inférieur à 4,5 et celles dont le pH est supérieur ou égal à 4,5.

• La stérilisation des aliments par la chaleur a été inventée par le Français Nicolas APPERT; c’est pour cette raison qu’elle est appelée appertisation.

• Le traitement thermique doit respecter des barèmes où intervient essentiellement une température et un temps de chauffage applicable aux conditions où se trouve le produit à traiter : Liquide, solide, pH, type d’emballage.

Conserve: Stérilisation

Conserve: Stérilisation

Conserve: Stérilisation

Semi-conserve

• Sont considérées comme des semi-conserves, les denrées alimentaires d’origines animale ou végétale, périssables, conditionnées en récipient étanches et ayant subi, en vue d’assurer une conservabillité plus limitée, un traitement autorisé.

• On trouve dans cette catégorie :

- les semi-conserves pasteurisées ;

- les semi-conserves acidifiées (olives, anchois, marinades…)

- les semi-conserves stabilisées par salaison (bacon, produits de la pêche…).