Les agents physiques antimicrobiens

1. Les agents physiques antimicrobiens

2. Introduction

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

4. 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…..

5. 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.

6. A côté de ces deux grands procédés de destruction, existence de nombreux autres procédés de contrôle : - lafiltration, 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,

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

8. Plan 1- Les températures élevées2- Le froid 3- Les rayonnements4- La filtration5- L’atmosphère modifiée6- Les conservateurs

9. 1- Action des températures élevées

10. 1-1- Caractéristiques de l’influence de la température

12. 1-1-1- Relation entre croissance et température

13. 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)

14. 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…

15. 1-1-2- Influence de la température sur la destruction microbienne

16. 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)

18. 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.

19. 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

20. 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.

21. 1-1-3- Relation entre la température d’exposition et la durée d’exposition

22. 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

24. 1-1-3-2- Interprétation Plus la température est élevée et plus la destruction est rapide. Phénomène de destruction suivant une décroissance logarithmique.

25. 1-1-4- Paramètre important : la durée de réduction décimale D

26. 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.

27. 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.

29. Thermosensibilité des spores de Clostridium botulinum

30. 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

31. 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.

32. 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)

33. 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

34. 1-1-5- Autres paramètres influençant l’influence de la température

35. 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.

36. 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.

37. 1-2- La stérilisation

38. 1-2-1- Définition

39. Stérilisation = Procédé tendant - à l’élimination de toute vie microbienne, spores y compris et des virus - et à l’inactivation des enzymes et toxines

40. 1-2-2- Les divers procédés de stérilisation

41. Stérilisation par chaleur sèche  Stérilisation par chaleur humide Stérilisation UHT (ultra haute température) Appertisation (en hommage à Nicolas Appert)

42. 1-2-2-1- Stérilisation par chaleur sèche • Réalisée dans des fours Pasteur • Nécessite 170-180°C pendant au moins 20 minutes • Est utilisée pour la verrerie, les seringues, les aiguilles, les pièces de métal.

43. 1-2-2-2- Stérilisation par chaleur humide • Est réalisée en autoclave. • Nécessité d’une température de 120°C ou plus, obtenue par augmentation de la température d'ébullition de l'eau grâce à une pression d’au moins 2 kPa. • Température inférieure à celle utile en chaleur sèche car les microorganismes sont plus sensibles à la température en atmosphère humide. • Existence d’une saturation de l'atmosphère en eau permettant la stérilisation de milieux liquides sans évaporation.

44. 1-2-2-2- Stérilisation par chaleur humide (suite) • Utilisation de barèmes différents en fonction du produit, du volume, des récipients utilisés. - Est utilisée : • dans le domaine médical • parfois dans les industries alimentaires pour stériliser les conserves.

45. 1-2-2-3- Stérilisation UHT (ultra haute température) • Est appliquée au lait • Consiste à porter le lait sous couche mince 2 secondes à 138°C.

46. 1-2-2-4- Appertisation a/ Définition selon le décret du 10 février 1955 : Appertisation : procédé appliqué à un denrée alimentaire, d’origine animale ou végétale, qui permet la conservation par l’emploi combiné des deux techniques suivantes : • conditionnement dans un récipient étanche aux liquides, aux gaz et aux microorganismes à toute température inférieure à 55°C, • traitement par la chaleur ou tout autre mode autorisé.

47. 1-2-2-4- Appertisation b/ But: • Détruire ou inhiber totalement d’une part les enzymes de l’aliment, d’autre part les microorganismes ou les toxines préformées dans l’aliment et qui pourraient le détériorer Et • assurer l'absence de recontamination.

48. 1-2-2-4- Appertisation c/ Emploi Est utilisée pour la conservation de nombreux produits tels les fruits, poissons, fruits de mer, légumes, sous forme de conserves. Attention : les semi-conserves sont seulement pasteurisées.

49. 1-2-3- Barèmes de stérilisation

50. 1-2-3-1- Couple F et Z a/ Définitions Définition de F • F « valeur stérilisatrice » : durée de traitement thermique, exprimée en minutes, nécessaire pour parvenir, à une température donnée, à la destruction d’une certaine quantité de microorganismes (destruction de 10n par exemple) Remarque : pour Clostridium sporogenes, la valeur stérilisatrice impose une destruction de 105 • Température de référence mondialement reconnue : 121,1°C