Les agents physiques antimicrobiens

Introduction

Influence importante de certains agents physiques sur le développement microbien : température, radiations.... pH, pression osmotique,

Objectifs de ces agents : Stabilisation de l’aliment : traitement bloquant ou freinant le développement et les enzymes microbiens Exs : congélation, réfrigération, acidification….. Stérilisation de l’aliment : traitement détruisant les microorganismes et leurs spores ainsi que les enzymes et les toxines de l’aliment et débouchant donc sur des conserves stériles qui peuvent être transportées et stockées à température ambiante (puisque plus de microorganismes) Sélection d'une partie la flore de l'aliment : développement d’une flore particulière ayant une action recherchée, par exemple dans le développement d’arômes, de conservation… Ex : Streptococcus thermophilus et Lactobacillus bulgaricus du yaourt…..

De tous les facteurs physiques, température et radiations sont les seuls pouvant permettre une destruction absolue des microorganismes Pour cette raison, température et radiations font l'objet de multiples applications en microbiologie hospitalière et alimentaire.

A côté de ces deux grands procédés de destruction, existence de nombreux autres procédés de contrôle : - la filtration, procédant par séparation éliminant les microorganismes, - l’atmosphère contrôlée inhibant le développement de certains microorganismes - la salaison ou le sucrage procédant par diminution de l'aw empêchant la croissance des microorganismes,

Principaux agents physiques antimicrobiens Température Rayonnements (irradiation) Filtration Atmosphère modifiée Conservateurs (sucre, sels, produits acides) : voir agents chimiques

Plan 1- Les températures élevées 2- Le froid 3- Les rayonnements 4- La filtration 5- L’atmosphère modifiée 6- Les conservateurs

1- Action des températures élevées

1-1- Caractéristiques de l’influence de la température

1-1-1- Relation entre croissance et température

Bilan : - il existe une température où la capacité de croissance est maximale. C'est la température optimale Topt - avant la Topt la capacité de croissance augmente régulièrement avec la température (conséquence de l'influence de la température sur la vitesse des réactions chimiques) - après la Topt, la capacité de croissance diminue (due aux effets délétères de la température  sur les protéines ou d'autres molécules)

Remarque : aux températures supérieures à la T max : - plus de croissance - les microorganismes ne sont pas toujours tués (cela dépend de la valeur de la température et du microorganisme). Exemple typique avec les Enterococcus qui - ne cultivent pas au-delà de 46°C, - mais qui supportent l'action de 60°C durant 30 minutes…

1-1-2- Influence de la température sur la destruction microbienne

Soit No microorganismes d’une culture microbienne soumis à une température constante assez élevée pour exercer un effet nuisible sur ceux-ci Réalisation de la mesure du nombre N de germes revivifiables en fonction de la durée t d'exposition à cette température Tracé des courbes N = f(t) et log N = f(t)

Bilan : la décroissance de la population microbienne est exponentielle en fonction du temps, ce qui peut s’écrire : dN/N = - kdt, dN étant le nombre de microorganismes inactivés dans l’espace de temps dt.

Conséquence 1 La durée nécessaire pour obtenir, à une température donnée, une diminution importante du nombre de germes est d’autant plus longue que le produit au départ est plus contaminé

Conséquence 2 L’efficacité d’une destruction thermique dépend donc de la charge initiale du produit en microorganismes. Nécessité : - de limiter au maximum la contamination d'un produit alimentaire ou pharmaceutique, même si celui-ci doit ensuite être stérilisé - de nettoyer convenablement les objets à stériliser.

1-1-3- Relation entre la température d’exposition et la durée d’exposition

1-1-3-1- Etude expérimentale Soit un jus de maïs à pH 6,1 contaminé par 1,15 105 spores par cm3. Est déterminée la durée nécessaire à la destruction de toutes les spores en fonction de la température

1-1-3-2- Interprétation Plus la température est élevée et plus la destruction est rapide. Phénomène de destruction suivant une décroissance logarithmique.

1-1-4- Paramètre important : la durée de réduction décimale D

1-1-4-1- Définition Durée de chauffage permettant, à une température donnée - de diviser par 10 la concentration bactérienne considérée, - donc de réduire de 90 % cette population.

1-1-4-2- Détermination expérimentale Soit 106 bactéries/mL D = durée pour avoir 105  bactéries /mL. D = durée pour passer de 106 à 105 bactéries/mL, d'où la dénomination réduction décimale. D peut varier de 0,2 à 2 minutes suivant les microorganismes.

Thermosensibilité des spores de Clostridium botulinum

1-1-4-3- Influence de la température sur D  "courbe TDT = courbe de temps de destruction thermique » par les conserveurs log(D) = -k  + constante D et  sont reliés par une relation exponentielle

Conséquences Généralement : - toute augmentation de la température diminue la durée nécessaire à la destruction. - et toute diminution de la température augmente la durée nécessaire à la destruction.

1-1-4-4- Influence de la souche sur les valeurs de D Si pour une température donnée une souche a une valeur de D supérieure à celle d’une autre souche, cela signifie que : - sa réduction décimale prend plus de temps - donc qu’elle est plus résistante à la chaleur, à la température considérée. Ex de comparaison : À  = 1, les deux souches ont le même D et seront donc réduites de façon identique pour la même durée de chauffage À  < 1, DA < DB : A est donc plus sensible que B (B sera détruite moins vite) À  > 1, DA > DB : A est donc plus résistante que B (B sera détruite plus vite)

Remarques concernant les valeurs de D Durée constante pour une température donnée. Une des valeurs les plus importantes est celle obtenue à 121°C, température de stérilisation de référence. Quelques exemples de D121°C : Bacillus stearothermophilus 5,0 min Clostridium sporogenes 1,5 min Clostridium botulinum 0,21 min Bacillus coagulans 0,05 min

1-1-5- Autres paramètres influençant l’influence de la température

Influence du milieu de stérilisation La présence d'eau, de nitrites… accélère la stérilisation. Nature des microorganismes présents dans le milieu  Les formes végétatives des levures et des moisissures, les spores de moisissures, les bactéries non sporulées (en particulier les bacilles Gram-) sont détruites par des traitements thermiques modérés. La destruction des spores bactériennes nécessite un traitement thermique plus élevé.

Conclusions : Paramètres fondamentaux de l’efficacité de la destruction des germes par chauffage et donc de la stérilisation d’un aliment La charge microbienne initiale, La durée de chauffage, La température choisie.