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Microbiologie
La vie des bactéries
Les bactéries sont des organismes résistants, capables de s'adapter à beaucoup de problèmes environnementaux.
Je connais

La vie des bactéries

 

La multiplication microbienne s’opère par des divisions appelées RÉPLICATIONS. Une cellule mère donne deux cellules filles.

Dans l'hypothèse d’un modèle théorique sans contraintes environnementales, la multiplication microbienne donne un résultat de 69 milliards de bactéries en 24 heures.

Pour que les microbes puissent être actifs , ils doivent pouvoir bénéficier de conditions dites "favorables"

  • Chaleur
  •  Humidité
  •  Substances nutritives

Le but recherché par les hygiénistes est de créer des conditions défavorables

  • Températures élevées (> + 65 °C)
  • Températures basses (< + 3°C)
  • Sécheresse (A.w)
  • Absence de substances nutritives
  • Acidité (pH)
  • Concentrations élevées (en sel, en sucre)
  • Alcool
  • Radiations
  • Hautes Pressions (pascalisation)
  • Potentiel d’oxydo-reduction

Courbe de croissance en milieu non renouvelé

  1. Phase de latence : phase d’adaptation enzymatique
  2. Phase d’accélération de croissance : début de la multiplication
  3. Phase exponentielle : vitesse de multiplication constante et maximale
  4. Phase de décélération : ralentissement de la multiplication
  5. Phase stationnaire : les bactéries ne se multiplient plus
  6. Phase de déclin : mort progressive

Germination et sporulation

Les conditions de vie (nourriture , acidité du milieu, disponibilité de l’eau et des gaz) peuvent être favorables ou défavorables. Devant les difficultés, les bactéries optent pour une méthode de défense : la sporulation. Mode "de vie" qui les rend plus difficiles à combattre. Quand les conditions de vie normale réapparaissent la bactérie reprend sa forme initiale, c’est la germination. La bactérie reprend ses activités : multiplication et production de toxines.

Il est de plus en plus question du "stress" des bactéries. Certains process exercent des pressions de sélections sur les populations microbiennes. Seules les formes les plus  résistantes  survivent.

Il en résulterait deux conséquences :

  • une toxicité nouvelle,
  • une difficulté à déterminer la présence de ces microorganismes dangereux.

Le cycle germination – sporulation

La Température : un paramètre important dans la vie d’un microorganisme

Groupe

Température minimale de croissance

Température optimale de croissance

Température maximale de croissance

Psychrophiles (= Cryophiles)

- 15 °C

15 - 20 °C

25 °C

Psychrotrophes

0° - 5 °C

25 - 35 °C

37 °C

Mésophiles

10 - 20 °C

30 – 37 °C

35 - 45 °C

Thermophiles

25 - 45 °C

50 – 55 °C

65 - 90 °C

 

Le mode respiratoire des bactéries

Les bactéries ont des modes opératoires variés, elles sont classées selon leur dépendance à l’oxygène.
On distingue :

  • les aérobies strictes, besoin en oxygène absolu. Sans oxygène leur développement n’est pas possible,
  • les micro-aérobies se développent en présence de peu d’oxygène (ex. : Campylobacter),
  • les aéro-anaérobies, développement possible quelle que soit la teneur en oxygène,
  • les anaérobies strictes se développent en milieu privé d’air.

L’activité de l’eau, Activity of water (A.w)

Tout corps (aliment) intimement associé (LIE) à l’eau réduit la quantité d’eau disponible (LIBRE) indispensable à la vie.

A.w = Q/Q+S

  • Q = quantité d’eau totale dans l’aliment.
  • S = quantité d’éléments solubles dans l’aliment.


ex  eau pure : Q = 100,   S =   0     d’où A.w = 1
                  lait : Q = 100,   S =    2               A.w = 0,98
      confiture : Q = 100,   S = 43               A.w = 0,70

A.w = 0 si le produit est sans eau.


La plupart des bactéries se développent entre 0,995 et 0,98.
En dessous le temps de génération s’allonge.

  • La plupart inhibées quand A.w < 0,94 sauf Staphylocoque doré (0,86).
  • 0,91 permet de caractériser les denrées stables et qui assure l’inhibition quasi-totale des germes pathogènes et d’altérations.

Il existe des bactéries halophiles (le sel) avec A.w = 0,7.
des moisissures osmophiles (le sucre) avec A.w = 0,6.
Données qui ont des applications au niveau des techniques de conservation : séchage, salaison, lyophilisation.

L’activité de l’eau est liée à la pression osmotique du milieu

   

A : eau + soluté (x), dit milieu hypertonique.
B : eau (seul) , dit milieu hypotonique.

Si membrane perméable au soluté : les molécules de soluté passent de A vers B jusqu’à l’équilibre des concentrations (milieux dits isotoniques).

Si membrane imperméable au soluté : par osmose l’eau se dirige vers le compartiment ou la concentration en soluté est la plus forte (phénomène de turgescence pour le compartiment A).

Une bactérie dans un milieu sucré ou salé se déshydrate (phénomène de plasmolyse, compartiment B).

Si la pression osmotique du milieu augmente :

  • la disponibilité de l’eau est moindre,
  • l’A.w diminue,
  • limitation de l’activité microbienne.

 

Le pH (ou potentiel en ion Hydrogène H+)

Mesure le niveau d’acidité d’une préparation :

  • pH 7 = 10 7 H+

Échelle antilogarithmique :

  • pH 1 = 1013, ph 2 = 1012….

L’échelle du pH va du 1 à 14, plus le chiffre est bas, plus le produit est acide. 7 caractérise la neutralité. Au dessus on parle de produit basique ou alcalin.
Ne pas confondre pH acide et goût acide; ex : le jus d’ananas et le vinaigre de cidre ont un pH de 3,2 ; le kiwi : 3,25 ; une marinade crue : 3,50.

pH et vie microbienne

    Des microorganismes supportent des pH bas, tels les ferments lactiques dits "acidophiles".

Aliments et pH

Potentiel d’oxydo-réduction (= redox)

Définitions

Le potentiel d’oxydo-réduction permet de qualifier une solution et de la classer en solution plutôt oxydante (présence d’oxygène) ou plutôt réductrice (manque d’oxygène).

Une oxydation s’accompagne automatiquement d’une réduction, si bien qu’on parle de réaction d’oxydo-réduction réversible. La mesure de cette activité électronique s’appelle le potentiel d’oxydo-réduction (ORP : Oxydo-Réduction Potentielle) ou Redox que l’on exprime en mv.

Ce potentiel est d’une grande importance dans les déroulements chimiques et biochimiques (biologique) de la nature. De nombreux processus vitaux en dépendent : respiration, métabolisme...

On utilise ce potentiel en industrie agro-alimentaire afin de permettre un allongement des durées de conservation des aliments. On constate des retards de croissance sur certaines bactéries (notamment E.Coli). On qualifie d’effets barrières les facteurs qui permettent, associés les uns aux autres de freiner, d’inhiber des processus qui peuvent dégrader le produit alimentaire et/ou le rendre dangereux.

Pour exemple on peut associer :

POR (Potentiel d’Oxydo-Réduction) + pH + sel (Chlorure de sodium) + un acide (acétique par exemple)


Le potentiel d'oxydo-réduction d'un aliment dépend :

  • de sa  composition et de sa texture (elles autorisent plus ou moins la pénétration de l'oxygène),
  • de son conditionnement :
    • avec ou sans emballage,
    • emballage est plus ou moins perméable à l'air,
    • l'aliment se trouve ou non sous atmosphère modifiée (vide plus ou moins poussé, atmosphère d'azote et de dioxyde de carbone).

 

Toutes les bactéries ne sont pas dangereuses

Les bactéries d’altération, responsables du poissage, du changement de couleur, du ramollissement vont influer sur la qualité marchande du produit.
Les bactéries pathogènes (qui apporte le "mal") devront être traquées.
Le plan de contrôle microbiologique a pour but de déceler les contaminations dangereuses.

Les bactéries lactiques (bactéries utiles)  sont utilisées depuis la nuit des temps pour fabriquer certains produits laitiers : yaourt, fromages par exemple. On parle de biotechnologie.
De même dans l’industrie : enzymes type protéase, en pharmacie : antibiotiques, insuline...

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