Les biocontaminations des aliments et des bioproduits (produits de la biotechnologie)

1. Les biocontaminations des aliments et des bioproduits (produits de la biotechnologie)

2. Effets de ces biocontaminations : Effets positifs Microorganismes utiles pour la fabrication du produit Effets négatifs Microorganismes - altérant la qualité du produit - dangereux pour la sécurité du consommateur du produit

3. Plan 1- Les originesdes biocontaminations 2- Les effets positifs et négatifs des biocontaminations

4. 1- Les origines des biocontaminations

5. Origine des microorganismes des aliments et des bioproduits : - Origine exogène (contamination par eau, sol, air, poussières) - Origine endogène (microorganismes présents naturellement dans le produit lui-même)

6. 1-1- Origine exogène des microorganismes

7. 1-1-1- 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…

8. Genres présents extrêmement variables. Parmi les bactéries les plus représentées - les Actinomycètes, - Pseudomonas, - et bien sûr les sporulés comme Bacillus, Clostridium, etc….. Présence également de moisissures et de levures

9. Produits les plus exposés : - les légumes, - les fruits.

10. 1-1-2- Contamination par la flore de l’eau Origine des microorganismes de l’eau : - microorganismes du sol, des végétaux bordant les cours d’eau et des plantes aquatiques - microorganismes provenant de la pollution animale et humaine des cours d’eau et donc notamment microorganismes de contamination fécale.

11. Nature des microorganismes de l’eau Flore abondante et diversifiée : Pseudomonas, Acinetobacter(coques Gram +), Vibrio, Flavobacterium, Aeromonas, Alcaligenes, etc….

12. Nature des microorganismes de l’eau S'y ajoute ensuite fréquemment une flore fécale par contamination humaine ou animale : entérobactéries, entérocoques, Clostridium, et éventuellement des virus (Entérovirus ou encore le virus de l'hépatite A).

13. Entérovirus : virus non-enveloppés à ARN simple brin de polarité positive appartenant à la famille des Picornaviridae. ... • Virus de l’hépatite A : virus à ARN + sans enveloppe et entouré d’une capside protéique.

14. Les eaux utilisées en industrie sont donc systématiquement traitées, mais l'aliment peut avoir été contaminé par des eaux sur le site de production (eaux d'arrosage…).

15. 1-1-3- Contamination par la flore de l’air Origine des microorganismes de l’air : microorganismes 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, du rhinopharynx……. Conséquence : la composition de la flore de l’air dépend essentiellement de l’activité qui est exercée

16. Nature des microorganismes de l’ air - Bactéries résistant bien à la dessication : sporulés, Micrococcus, Staphylococcus, peu de Gram - - Moisissures : Aspergillus, Penicillium - Plus rarement des levures

17. - Bactéries résistant bien à la dessication : sporulés, Micrococcus, Staphylococcus, peu de Gram -

18. Nature des microorganismes de l’ air - Moisissures : Aspergillus, Penicillium

19. Conséquences de la présence des microorganismes en suspension dans l’air • Très grande importance du rapport surface / volume dans la contamination aérienne • Difficulté de bien contrôler cette contamination (importance de la filtration de l’air, de la fermeture des portes, du contrôle des flux des matières, des produits et du personnel, de l’utilisation de salles blanches….

20. 1-1-4- Contamination par la flore humaine • L'Homme manipulant les produits, la flore qu'il porte est évidemment source de contamination fréquente : • la flore oro-pharyngée, • la flore commensale du tube digestif, • la flore cutanée

21. Floreoro-pharyngée : • Streptococcus, • Staphylococcus, etc., contaminante par les toux, éternuements, les goûtages, et les mains sales (mouchages),

22. Flore commensale du tube digestif Flore riche en anaérobies (sporulés comme Clotridium ou non), en entérobactéries (Salmonella, Shigella), Staphylococcus aureus….., etc… Flore contaminante essentiellement par les mains sales si pas de lavage à la sortie des toilettes.

23. Flore cutanée constituée : • d'une flore résidente Flore toujours présente sur la peau, souvent organisée en micro-colonies en surface de la couche kératinisée, et qu'il n'est pas possible d'éliminer en totalité,comprenant par exemple : Staphylococcus epidermidis et d'autres staphylocoques, Propionibacterium acnes, des corynébactéries, etc. • d'une flore transitoire Flore non permanente, et qui peut être éliminée par des méthodes d'hygiène appropriées), issue des flores oro-pharyngées, commensales, etc.

24. Intérêt du lavage des mains pour éliminer la flore transitoire, mais limites du fait de la flore résidente.

25. Remarque : - Possibilité d’effets positifs de cette flore lors de certaines productions locales artisanales (raisins foulés aux pieds, alcools produits par mastication puis fermentation de végétaux, etc.) - mais généralement effets négatifs : flore d'altération, parfois même une flore pathogène (les pathogènes pour l'Homme sont évidemment souvent hébergés par des Hommes).

26. 1-1-5- Contamination par la flore du matériel des locaux Atelier de production, tout comme le matériel utilisé, sont souvent source de contamination, - soit par portage 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).

27. 1-2- Origine endogène des microorganismes

28. Microorganismes provenant de l’organisme à partir duquel le produit est fabriqué : - microorganismes commensaux - microorganismes pathogènes

29. 1-2-1- Flore commensale 1-2-1-1- Microorganismes présents sur les légumes, les fruits mal lavés

30. 1-2-1-2- Microorganismes 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 Lactococcus du pis) - lors de l’abattage d’un animal

31. b/ Microorganismes d’origine intestinale contaminant notamment * la viande * l’œuf

32. * 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 période post prandiale si abattage réalisé lorsque l’animal n’est pas a jeun

33. * Contamination de l’œuf Œuf expulsé du corps de la poule via le cloaque, donc au contact de résidus de matières fécales Contamination inévitable de la coquille (mais il n'y a normalement pas développement de contaminant dans l'œuf au moins les deux première semaines).

34. 1-2-2- Flore pathogène 1-2-2-1- Cas de la flore pathogène des matières végétales - Pas de danger direct pour le consommateur car les microorganismes phytopathogènes sont presque tours inoffensifs pour l’homme et l’animal - Risque d’altération du produit par ces microorganismes

35. 1-2-2-2- Cas de la flore pathogène des matières animales - Danger possible pour le consommateur car certains microorganismes pathogènes pour l’animal peuvent être pathogènes pour l’homme (ex : Salmonella, Brucella, Mycobacterium bovis………)

36. 2- Conséquences de la contamination

37. Les microorganismes contaminant l'aliment s’y développent, augmentant la charge microbienne de celui-ci, dès lors que les conditions sont favorables, et notamment : • le pH, • le potentiel redox • la disponibilité de l'eau • la température • la composition de l'aliment lui-même, qui fournit les nutriments disponibles pour le métabolisme microbien.

38. Le pH doit être • proche de la neutralité (7 à 9 souvent) pour la plupart des bactéries, • parfois plus acide • ou, plus rarement, plus alcalin pour un certain nombre de Champignons (levures, moississures)

39. La disponibilité de l'eau Paramètre caractéristique : Aw ou activité de l'eau, Valeur très limitante pour la plupart des bactéries, un peu moins pour les moisissures (voir cours de 1ère année) ,

40. Influence de la températurequi permet de distinguer des aptitudes très différentes entre microorganismes : - psychrophiles, - psychrotrophes, - mésophiles, - thermophiles.

41. Bilan : Selon la composition de l’aliment, certains microorganismes vont se développer davantage que d’autres. La flore définitive d’un aliment est toujours différente de la flore originelle. La multiplication des microorganismes dans l’aliment va : - soit provoquer des effets indésirables (altérations de l’aliment, maladies du consommateur…) - soit permettre une production du bioproduit.

42. 2-1- Conséquences négatives

43. Les microorganismes, pour se développer : • utilisent les biomolécules contenues dans le produit comme nutriments et altèrent ainsi les qualités organoleptiques • épuisent l'aliment, en certains nutriments et altèrent ainsi les qualités nutritives • produisent des métabolites secondaires et des déchets pouvant ainsi altérer les qualités organoleptiques et / ou être dangereux pour la santé du consommateur.

44. Conséquences : • Modifications des caractéristiques organoleptiques du fait • modification de la texture du produit • modification de la composition biochimique du produit, • modification des propriétés physico-chimiques aussi (acidification par exemple ; production et consommation de gaz ; etc.) : • Effet pathogène du produit du fait • de la présence de toxines uniquement • de la présence des microorganismes

45. 2-1-1- Modifications des propriétés organoleptiques Sont dues au développement de microorganismes - responsables de protéolyse, de lipolyse - produisant des molécules aux odeurs désagréables : * NH3 (par désamination des acides aminés), * amines (par décarboxylation des acides aminés), * H2S (par dégradation des acides aminés soufrés)

46. 2-1-2- Création d’intoxications Un certain nombre de microorganismes peuvent être à l’origine de troubles chez le consommateur : - soit uniquement par production de toxines induisant une intoxination (entérotoxine de Staphylococcus aureus, toxine de Clostridium botulinum, toxines de Bacillus cereus…) - soit par virulence avec éventuellement production de toxines (Salmonella, Shigella, Yersinia, Listeria, ….)

47. 2-1-2-1- CAS DES INTOXINATIONS ALIMENTAIRES

48. a/ Exemple : cas du botulisme • Toxine secrétée par un des 8 types de Clostridium botulinum (bacille Gram +, anaérobie strict, sporulé de variété antigénique A, B, C1, C2, D, E, F, G, d’où la sécrétion de 8 variétés de toxines ayant des caractéristiques antigéniques différentes). • Maladie « jamais » contractée par l’ingestion de bacilles (pas de production de toxines dans l’intestin sans doute en raison de la flore commensale associée).

49. Cas du botulisme • Propriétés des toxines botuliniques : • Résistantes à l’acidité gastrique et aux enzymes digestives • Dénaturables par la chaleur, d’où la perte de la toxicité (et du caractère antigénique) • Inactivables par le chlore (important dans les eaux d’alimentation) • Effet toxique considérable par action sur le système nerveux (neurotoxine responsable d’une paralysie musculaire flasque)