Saccharomyces cerevisiae
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Microbiologie 3ème année Augustin CHARTIER Année 2009-2010 Microbiologie 3ème année Table des matières 1. Généralités ............................................................................................................................................ 5 1.1. Trois type de contamination possible :.................................................................................... 6 1.2. Les différents types de microorganismes : ........................................................................... 6 1.3. Altération des glucoses .............................................................................................................. 6 1.4. Altération des lipides .................................................................................................................. 6 1.5. Intoxication alimentaire ............................................................................................................. 7 2. Œufs....................................................................................................................................................... 8 2.1. Généralités..................................................................................................................................... 8 2.2. Barrières physiques ..................................................................................................................... 8 2.3. Défenses chimiques ..................................................................................................................... 8 2.4. La contamination de l’œuf .......................................................................................................... 8 2.5. Conservation de l’œuf coquille ................................................................................................... 8 3. Ovoproduits........................................................................................................................................... 9 3.1. Généralités..................................................................................................................................... 9 3.2. Origine des microorganismes .................................................................................................... 9 3.3. Assainissement des ovoproduits ............................................................................................... 9 3.4. Conservation .................................................................................................................................. 9 3.5. Les nouveaux produits ................................................................................................................. 9 4. Viandes et produits carnés.............................................................................................................. 10 4.1. Transformation du muscle en viande ..................................................................................... 10 4.1.1. Rigidité cadavérique ........................................................................................................... 10 4.1.2. Maturation ou résolution ................................................................................................... 10 4.2. Microflore de la viande ............................................................................................................. 10 4.2.1. Origine des microorganismes ........................................................................................... 10 4.2.2. Facteurs favorables à la multiplication.......................................................................... 10 4.3. Conséquence de la multiplication ............................................................................................. 11 4.3.1. Les altérations ...................................................................................................................... 11 4.3.2. Intoxication alimentaire ..................................................................................................... 11 5. Produits de la pêche ......................................................................................................................... 12 5.1. La microflore des produits frais ............................................................................................ 12 5.1.1. Les poissons .......................................................................................................................... 12 5.1.2. Les crustacés et les mollusques ...................................................................................... 12 5.2. Altération des produits de la pêche ...................................................................................... 12 5.2.1. Modification naturelle post mortem............................................................................... 12 Microbiologie 3ème année 5.2.2. Auto-oxydation des lipides et dégradation de la mat. N ........................................... 12 5.3. Les toxi-infection....................................................................................................................... 12 6. Les fruits et légumes ....................................................................................................................... 13 6.1. Introduction ................................................................................................................................ 13 6.2. Evolution du végétal après récolte ......................................................................................... 13 6.3. La microflore ............................................................................................................................... 13 6.3.1. Description ........................................................................................................................... 13 6.3.2. Conséquences ....................................................................................................................... 13 6.3.3. Flore pathogène pour l’homme ......................................................................................... 13 6.4. Moyens de lutte et de conservation ...................................................................................... 14 7. Le Lait .................................................................................................................................................. 15 7.1. Généralités................................................................................................................................... 15 7.2. Origines des microorganismes................................................................................................. 15 7.2.1. Endogène (liée à l’animal)................................................................................................... 15 7.2.2. Exogène (liée au milieu) ..................................................................................................... 15 7.2.3. Modification de la flore après récolte .......................................................................... 15 7.3. Altération du lait par les microorganismes .......................................................................... 15 7.4. Principaux laits et conservations ............................................................................................ 15 8. Bactéries lactiques ........................................................................................................................... 16 8.1. Définition ..................................................................................................................................... 16 8.2. Fermentation lactique ............................................................................................................... 16 8.3. Description des bactéries ........................................................................................................ 16 8.3.1. La tribu des Streptococceae ........................................................................................... 16 8.3.2. Tribu des lactobacilleae .................................................................................................... 16 8.4. Rôles des bactéries lactiques .................................................................................................. 16 8.4.1. Rôles bénéfiques ................................................................................................................. 16 8.4.2. Rôles néfastes ..................................................................................................................... 16 8.5. Le genre bifidobacterium ......................................................................................................... 17 9. Produits laitiers fermentés ............................................................................................................ 18 9.1. Définition ..................................................................................................................................... 18 9.2. Les caséines du lait .................................................................................................................... 18 9.2.1. Description ........................................................................................................................... 18 9.2.2. Coagulation par acidification ............................................................................................ 18 9.2.3. Coagulation enzymatique ................................................................................................... 18 9.3. Les yaourts .................................................................................................................................. 18 Microbiologie 3ème année 9.3.1. Description ........................................................................................................................... 18 9.3.2. Fabrication du yaourt......................................................................................................... 18 9.4. Autres laits fermentés ............................................................................................................. 19 9.4.1. Boissons lactiques alcoolisées .......................................................................................... 19 9.4.2. Lait fermenté à basse T°C ................................................................................................ 19 9.4.3. Lait fermenté contenant des bactéries d’origine intestinale ................................... 19 9.5. Fromages ...................................................................................................................................... 19 9.5.1. Introduction ......................................................................................................................... 19 9.5.2. Fromages frais..................................................................................................................... 19 9.5.3. Fromages à patte molle ..................................................................................................... 19 9.5.4. Fr. à pâte pressée non cuite ou mi-cuite ....................................................................... 19 9.5.5. Fr. persillés........................................................................................................................... 19 9.5.6. Fr. à pâte pressée cuite .................................................................................................... 19 10. Ensilage ............................................................................................................................................. 20 10.1. Définitions ................................................................................................................................ 20 10.2. La microfolre des fourrages ................................................................................................ 20 10.3. Evolution fermentation des ensilages ................................................................................ 20 10.3.1. Composition et préparation du fourrage ....................................................................... 20 10.3.2. Flore bénéfique ................................................................................................................... 20 10.3.3. Flore nuisible ........................................................................................................................ 20 10.4. 11. Maitrise de l’ensilage ............................................................................................................. 20 Légumes fermentés ....................................................................................................................... 21 11.1. Généralités ............................................................................................................................... 21 11.2. Mise en œuvre ......................................................................................................................... 21 11.3. Dénouement de la fermentation .......................................................................................... 21 11.3.1. Phase d’initiation ................................................................................................................. 21 11.3.2. Fermentation........................................................................................................................ 21 11.3.3. Post-fermentation (éviter) ............................................................................................... 21 11.4. Espèces microbiennes ............................................................................................................ 21 11.5. Exemple de fermentation spontanée ................................................................................. 21 11.5.1. La choucroute ...................................................................................................................... 21 12. Le vin et le vinaigre ....................................................................................................................... 23 12.1. Raisin.......................................................................................................................................... 23 12.1.1. Rafle ....................................................................................................................................... 23 12.1.2. Le grain .................................................................................................................................. 23 Microbiologie 3ème année 12.1.3. La pulpe .................................................................................................................................. 23 12.2. Conduite de la vigne et vendanges ...................................................................................... 23 12.2.1. Période herbacée ................................................................................................................ 23 12.2.2. Véraison ................................................................................................................................. 23 12.2.3. Maturation ............................................................................................................................ 23 12.2.4. Surmaturation...................................................................................................................... 24 12.3. Fabrication courante du vin rouge ...................................................................................... 24 12.3.1. Foulage et éraflage............................................................................................................. 24 12.3.2. Encuvage ................................................................................................................................ 24 12.3.3. Décuvage ............................................................................................................................... 24 12.3.4. Fermentation malolactique................................................................................................ 25 12.3.5. Etapes finales ...................................................................................................................... 25 12.4. Vinification en blanc ............................................................................................................... 25 12.5. Vinification en rosé ................................................................................................................ 25 12.6. Vinification en vin mousseux ................................................................................................ 25 12.6.1. Méthode champenoise ........................................................................................................ 25 12.6.2. Cuves closes.......................................................................................................................... 25 12.6.3. Vins gazéifiés ....................................................................................................................... 25 12.7. Altération des vins ................................................................................................................. 25 12.7.1. Bactéries lactiques ............................................................................................................. 25 12.7.2. Levures .................................................................................................................................. 25 12.7.3. Bactéries acétiques ............................................................................................................ 25 12.8. Pourriture noble ...................................................................................................................... 26 Saccharomyces cerevisiae ...................................................................................................................... 27 Salmonella ................................................................................................................................................... 27 Staphylococcus aureus............................................................................................................................. 27 Clostridum ................................................................................................................................................... 27 Bacillus cereus ........................................................................................................................................... 28 Shigella ........................................................................................................................................................ 28 Campylobacter ........................................................................................................................................... 28 Listeria monocytogenes ........................................................................................................................... 28 Pseudomonas ............................................................................................................................................... 29 Lactobacillus ............................................................................................................................................... 29 Escherichia coli.......................................................................................................................................... 29 1. Généralités Microbiologie 3ème année 1.1. Trois type de contamination possible : - - Primaire : naturellement présent sur les aliments, flore naturelle de surface dépendant notamment de l’environnement (air, eau, sol) Secondaire : durant la transformation (découpe…) On remarque une augmentation du risque d’infection si l’aliment est haché (éclatement des cellules et libération de composés pr les microorga) plutôt que entier ou en morceau. Croisée : re-contamination par d’autres aliments ou éléments (poulet cuit sur une feuille de salade) 1.2. Les différents types de microorganismes : - Les bactéries : procaryotes (autonomes, unicellulaire, scissiparité coques ou bacilles) ; Gram + (coloration devient violet) ou Gram -(coloration devient rose) Spores : organe de thermo-résistance (forme endormie et concentré de la bactérie uniquement chez bacilles gram +) - Les levures : eucaryotes, unicellulaire, immobiles, repro par bourgeonnement ou scissiparité peut être parfois sexuée, JAMAIS une maladie en alimentaire (sauf allergies). Exemple saccharomyces cerevisiae. - Les moisissures : eucaryotes, pluricellulaires, immobiles ; se divisent pas mycélium ou en formant des spores lors de la diminution de la concentration en nutriment. Peut se développer par aérobie ou micro-aérophile. Elles impliquent l’altération des matrices hydratés et peut entrainer la diffusion de mycotoxines dans les produites sec entre autre => intox alimentaire. - Les virus : entité acellulaire, parasite (besoin d’une cellule vivante hôte pour se reproduire) => maladies uniquement (gastroentérites, hépatite A, poliomyélite). - Les protozoaires : eucaryotes, unicellulaires, mobile (flagelle). Deux modes de division : scissiparité et création de kystes. Maladies : - gandia lamblia : fuites de liquides cellulaires peut apparaitre 1sec à qqes mois après la contamination. (pays étranger : eau, aliments, conso de foie) - amibiases : eau et aliments en pays étrangers, contamination par des kystes. - toxoplasmoses : transmission par voie orale : sol + animaux domestiques. Leurs effets : 1.3. Altération des glucoses - - Polysaccharides => monosaccharides : dégradation par enzymes car trop gros Cellulose => glucose : monosaccharide le plus facilement assimilé GLUCOSE => énergie (ATP) par respiration GLUCOSE => acides par fermentation. Monosac => polysac : jus de fruit polymères de dextran (stockage par les bactéries du saccharose) = altération pas une maladie 1.4. Altération des lipides - Protéines grosses (musculaires, dans collagène et élastine) => AA (participes à la multiplication des microorganismes) AA => libération de NH3 ou CO2 Microbiologie 3ème année - Lysine => cadavérine + CO2 Arginine => putrécine + NH3 + CO2 Méthionine/cytosine => H2S : odeur d’œuf pourris. 1.5. Intoxication alimentaire TIAC : Toxi-Infection Alimentaire Collective : apparition d’au moins deux cas groupés présentant les mêmes symptômes dont on peut rapporter la cause à une même origine alimentaire. Le foyer est l’origine de la contamination et parmi le foyer on aura de nombreux cas. Conditions de multiplication des microorga ds et sur l’aliment : Composition : chimioorganotrphe (source de C,N, vitamines et minéraux) Le pH : aliments très acides : <4 peu de germes peuvent s’y développer et peut de germes toxiques ; les moisissures et levures seront les plus résistantes. 4 < pH < 4.5 : 4.5 limite pour les bactéries, aliments favorisant la croissance des pathogènes 4.5< pH : pas de protection, l’aliment est donc source de croissance des microorganismes = tous les aliments que nous consommons La T°C : le froid conserve, et la chaleur tue ; disponibilité de H2O, vitesse de réaction enzymatique, plasticité des membranes Optimum des : mésophiles : 30-37°C Thermophiles : 45°C Psychrophiles : 8°C L’eau : totale = eau libre + eau liée 0 < aw <1 : 1 = 100% de l’eau de l’aliment est disponible. Microbiologie 3ème année 2. Œufs 119 des TIAC/559 sont issues des ovoproduits 2.1. Généralités - Les barrières naturelles de l’œuf sont très efficaces mais le milieu est très riche pour les microorganismes (30% = protéines, 67% = lipides, 3% vit. & sels minéraux) 2.2. Barrières physiques - - - CUTICULE : très peu épaisse 0.01mm : obstrue partiellement les pores et empêche les microorga de pénétrer D’origine protéique, pas d’humidité : si nn développement microbien COQUILLE : = 15% du poids de l’œuf, 7-17000 pores /œuf d’un diamètre de 613µm (bactérie = 2µm), composé de carbonate de Ca (CaCO3) MEMBRANES COQUILLERES : externes et internes sont collées partout sauf au niveau de la chambre à air => barrières les plus efficaces. Membrane interne : lysozymes : hydrolyse le peptidoglycane => gram + (grande efficacité) BLANC D’ŒUF ET LES CHALAZES : blanc = liquide épais, visqueux, 50-60% de l’œuf (13% albumines et 87% d’eau) les microorga doivent pouvoir nager pr atteindre le jaune Les chalazes maintiennent le jaune d’œuf au centre et empêchent que le jaune soit facilement accessible. 2.3. Défenses chimiques - Le pH : = 7.2 à la ponte et ph = 9 pdt la conservation Dans le blanc : lysozymes => dégradation de bactéries Gram + >> gram – Molécules fixatrices : ovotransferrine est une protéine que fixe le Fe et donc plus dispo pour les microorganismes pas de lavage avec eau riche en Fe pour ne pas saturer les sites de l’ovotransferrine Protéines fixatrice de vitamines : avidine biotine fixation des vit. Pr Flavoprotéine vit. B12 pas dispo 2.4. La contamination de l’œuf - - Avant et pendant la ponte = 10% des œufs contaminés (poules malades ou porteuses saines de salmonella). Intestin sangovairesœuf pour lutter contre cela, actuellement on vaccine et on donne des antibiotiques. Le lactobacillus et onicrococus sont présents dans la poule de façon naturel, ces deux organismes sont des Gram +, la poule peut donc les dégrader naturellement (peu de risque) Après la ponte : tout dépend de l’hygiène de l’élevage : séparation des 3 voies (alimentaire, ponte excréments (1011 germes/g, des bacilles gram – comme salmonella, entérobactéries, …)) 2.5. Conservation de l’œuf coquille - 4°C pendant 35 jours en gardant les mêmes qualités nutritionnelles Microbiologie 3ème année - 1°C qualité de l’œuf correcte + maîtrise de l’humidité et du milieu (CO2/N2), conservable 1 an 2 types d’emballages : cristal (uniquement marketing, carton diminue l’humidité à la surface de l’œuf. 3. Ovoproduits 3.1. Généralités Produit : - mélange (entier) - séparé (jaune-blanc) /s forme liquide, sèche concentré ou non (surgelé, coagulé ou réfrigéré) A base d’œuf mais n’ayant plus de coquille. - Applications alimentaire : pouvoir coagulant de produits (quiches, flans), pouvoir foisonnant (blanc), émulsifiant (eau, liquideorganogénèse), colorant (aliment, peinture),… 3.2. Origine des microorganismes - Réception mire pour voir si le jaune est bien au milieu, vérf. Pas d’embryon ou de microorganisme en développement et pas d’œuf fêlé Origine naturelle : sur et dans l’œuf ; ou issu du processus de transformation Lavage juste avant cassage, brossage, décrotté puis cassé (7-144000 œufs/h) ; séparation jaune/blanc par densité ou système d’entonnoir. 3.3. Assainissement des ovoproduits - Absence de coquille ouvert à tous les microorganismes donc pasteurisation : destruction des pathogènes tel que salmonella senftenberg Le blanc qqes sec à 55°C, jeune et entier qqes sec à 64-65°C mais cela n’empêche que c’est un produit à risque. 3.4. Conservation - Concentré : confiture d’œuf : aw=0.8 Atomisation : séchage poudre d’œuf : aw = 0.2-0.3 peu de risque. 3.5. Les nouveaux produits - - Œuf dur écaillé : œuf vérifié par mirage puis cuisson 10min à 90-95°C puis refroidissement en eau glacée pour arrêter la cuisson de plus augmente la fermeté du blanc, par la suite on casse les coquilles (marteaux + jets d’eau) Conservation : seaux dans l’eau salée ou emballage individuel à 4°C production=15000oeuf/h Œuf dur en barre : travaille avec des cylindres de la forme d’un œuf, remplissage d’un cylindre avec du blanc puis cuisson, on retire ensuite le cylibdre plein et on injecte du jaune puis on cuit pour faire durcir. Microbiologie 3ème année 4. Viandes et produits carnés En France, on consomme 102TEC/habitant/an ; TEC = Taux Equivalent Carcasse 4.1. Transformation du muscle en viande 4.1.1. Rigidité cadavérique - Bœuf : muscleviande : 10 jours après abattage - Porc/veau : 3 jours - Volaille : quelques heures c’est lié au poids initial de la bête. - La rigidité cadavérique : muscle pantelant (aérobiose vers anaérobiose par processus enzymatique) viande rigide puis putréfaction - Lors de la vie de l’animal : Glucose + 6O2 6CO2 + 6H2O + 38 ATP (régissent la contraction musculaire) ATP ↔ ADP+Pi Création + ATP ↔ phosphocréatine +ADP Baisse d’ATP => une contraction musculaire => formation d’un complexe actine-myosine. Besoin d’ATP et donc respiration pour remettre la non rigidité Animal mort => fermentation (anaérobie lactique) : glucose 2 lactate + 3 ATP Muscle de pH= 6.7-5.7 aide à la conservation par l’acidité. Baisse du potentiel red/ox => changement de couleur de +250mV vers -50mV, c’est un critère qualitatif, par absence d’O2 la viande devient brune (plus de respiration) 4.1.2. Maturation ou résolution Viande à l’état rigide viande mure (tendre, colorée, goûteuse), qualité organoleptique développées viande putréfiée. Pour avoir l’optimum de la viande : 3-4 semaines d’attente à -1.5°C 4.2. Microflore de la viande 4.2.1. Origine des microorganismes - Contamination ante-mortel : animal malade ou porteur sain - Abatage / éviscération : phase délicate : destresser les animaux si non joue sur la paroi intestinale qui pourrait augmenter le diamètre de ses pores=> du contenu ds le sang. Phase très rapide après abatage : 1/2h max. - Transformation / découpe : joue sur la contamination mais si tout est bien fait : présence de – de 100 germes/g voir – de 1 germe/g pour les grosses pièces (superficie contaminée uniquement) Contamination de surface : air conservation, durant la découpe, eau,… 103-4 germes/cm² décontamination de surface acide lactique (Fr) car naturellement présent dans le muscle Ou physique : ionisation (E.U.) lumière UV (stérilisé en surface), emballage /s film. - 4.2.2. Facteurs favorables à la multiplication Avant abatage pas d’activité car si non : baisse glycogène baisse glucose baisse lactate et donc pH = 6.3-6.4 au lieu de 5.7 Viandes DFD : Dark Firm Dry : pas de conservation : retiré du marché Microbiologie 3ème année - - T°C : baisse Cold-shortening : Ok pour les microorganismes, fixation irréversible de l’actine à la myosine viande contractée => protéases non actives : viande très dur JAMAIS tendre Si T°C baisse lentement : mauvaise qualité organoleptique : résolution trop poussée, microorganismes : zone à risque peut impliquer de la putréfaction Condition optimale : baisse de 1°C/h pendant 10h puis mise en chambre froide à 12°C 4.3. Conséquence de la multiplication - - 4.3.1. Les altérations A T°C élevée (25-40°C) : anaérobiose : putréfaction profonde : clostridium Protéines AAamines de décarboxylation + CO2 +NH3 : phéno de puanteur d’os Glycogène CO2 augmente beaucoup = viande spongieuse Verdissement : synthèse d’H2O2 ou H2S : lactobacillus ou brochothrix. A T°C intermédiaire (10-25°C) : développement en profondeur du clostridium synthèse de polysaccharide autour de l’os. 4.3.2. Intoxication alimentaire - Staphyloccocus aureus : présent sur les muqueuses de l’animal ou de l’homme (3) (1) - Clostridium perfringens : < anaérobie présent dans l’intestin, sol, … (2) (2) - Salmonella : < intestin de l’animal. (1) (3) Rang risque volaille Rang risque le bœuf Campylobacter / listeria / amines biogènes histamine Microbiologie 3ème année 5. Produits de la pêche La consommation française de poisson est de 30g/jour/pers, de crustacés/mollusques : 6g/jour/personne. Le poisson est riche en myoglobine avec bcp d’AGI (thon) mais peut être pauvre aussi : poissons blanc. 5.1. La microflore des produits frais 5.1.1. Les poissons Chair de l’animal est stérile ssi l’animal est en bonne santé. Microorganismes sur les zones en contact avec l’environnement : bronchies 103-7 germes/cm², sur la peau : 102-5germes/cm², intestin : 103-7germes/g - Eaux froides : essentiellement les bacilles gram - : pseudomonas - Zones tempérées : gram – mésophile : Acinetobacter - Eaux chaudes : coques gram + et bacilles gram – - Intestin : anaérobie = milieu aréo-anaérobie (coliformes, bacilles gram -), aérobie stricte : clostridium - Evolution de la flore : Le poisson vendu à l’étal : mort par asphyxie = rapide puis éviscération puis stockage dans la glace en cale réfrigérée flore psychotrophe Débarquement puis vente à la criée, transport (réfrigéré) vente à l’étale sur la glace Pseudomonas : flore psychotrophe - Le poisson fumé : élevages en mer du Nord (eaux froides) la flore naturelle : muscle stérile, pseudomonas, aeromonas, vibrio (psychotrophe) ; la flore sélectionnée : salage, froid, fumage, emballage /s vide : listeria, staphylococcus 3 semaines à 4°C : 106-8 UFC/g - 5.1.2. Les crustacés et les mollusques Crustacés : 103-7germes/g Mollusques : 102-8germes/cm² + petits=> dégradation plus rapide, pas éviscéré. 5.2. Altération des produits de la pêche 5.2.1. Modification naturelle post mortem Autolyse enzymatique - 5.2.2. Auto-oxydation des lipides et dégradation de la mat. N Lipides peroxydes rancissement Mat. Né (protéines, AA) NH3 et H2S ATP IMP + NH3 Odeur : aigre aminés soufrés ammoniacales fécales, putréfaction 5.3. Les toxi-infection - 2001 : 34 foyers/559 liés à la conso de poisson et 24 dus aux coquillages Vibrio parahaemolyticus (hydrolyse des globules rouges) gastro : mauvaise chaîne du froid Eaux : clostridium botulinum de type E réveil à 30°C infection + paralysé, normalement spore a besoin de 80°C pour se réveiller mais pas lui… Microbiologie 3ème année 6. Les fruits et légumes 6.1. Introduction Classification botanique en fonction de la partie comestible, du tx d’hydrataion - Fruits : pomme : 18,7kg/ménage/an melon :7.5 Orange : 15 pêche : 7 Banane : 11 poire : 6.8 - Légumes : PdT : 30 carotte 9.8 Tomate : 14.2 salade : 7.5 Les fruits frais = 14% de la dépense alimentaire. 6.2. Evolution du végétal après récolte C6H12O6 +6O2 6CO2+6H2O+38ATP - Fruits : Climactérique : nécessitent une maturation post récolte (abricot, avocats, bananes,…) Non climactérique : cueillette mûr (cerises, framboises, raisins,…) 6.3. La microflore 6.3.1. Description - Microflore originelle : microorganismes (air/eau/sol) sur les végétaux Levures et moisissures Bactéries gram – Bactéries sporulées Enterobacteriacea Coliformes Bacilles/coque gram + nn sporulés Bactéries lactiques - Flore phytopathogène Bacille gram => moisissures /s dominant lors d’un stress impacte le végétal (chaud/froid) Grande quantité à la surface de végétal mais aussi à l’intérieur (carotte : 106UFC/g en surface et 102UFC/g à l’interieur) Quelques pH : tomate : 4, 2-4, 9 ; pomme 2, 9-3, 3 6.3.2. Conséquences - Pourriture molle : lié à des microorganismes pectinolytiques perte d’eau : Augmente le développement des bactéries et champignons : erwinia carotoura bacille gram – - Pourriture sèche : dessèchement du végétal : souvent par des champignons : penicillium,… ; botritis : pourriture noble pour le raisin (vin) - Nécrose : dégradation des tissus du végétal en surface : choc des microorganismes en état de stress au froid : phytopathogène et blessures lié à la température - Viscosité avec sûrement : bactérie lactique fermentation ; leuconostoc : production (acidité, sucré, polysaccharides) - 6.3.3. Flore pathogène pour l’homme Pratiques culturales : fûmures, eaux, … : Escherichia coli < 50EC/g de légume Microbiologie 3ème année 6.4. Moyens de lutte et de conservation - - - Ne pas aller /s la T°C critique et au-delà de la T°C max de maturité : T°C> 20-25°C = trop élevée T°C dépend aussi des fruits et des légumes (pays chauds, la température critique sera 10-15°C) Conservateurs : en préventif : antifongiques Avant récolte pas la peine de le déclaré mais après il y a obligation de le mentionner sur le produit Conservation après transformation : 4ème gamme : végétaux frais vivant ayant subis une préparation et prêt à être consommer : salade épluchage… on accepte 80ppm puis rinçage à l’eau potable puis emballage conservation à 4°C pdt 8 jours. Microbiologie 3ème année 7. Le Lait 7.1. Généralités - 75kg/an/habt soit 75L pH = 5.5 -5.7 peu de moyen de défense (0.6g/L anticorps) sauf après vêlage (80g/L), lactoperoxydase production H2O2 qui permet de détruire essentiellement les streptocoques, lactoferrine : fixe le Fe pas dispo pr les microorganismes, protéines fixatrices très peu efficace. 7.2. Origines des microorganismes - - - 7.2.1. Endogène (liée à l’animal) Présent sur les canaux galactophores et dans le pie (bactérie lactique, microcoques, mammites (staphylococcus aureus), microcoques, surveillance tuberculose/brucellose. 7.2.2. Exogène (liée au milieu) Faisceaux trayeurs en plastique eau, surface poreuse, microorganismes (biofilm) Ustensiles (eau = problème : pseudomonas) Pie, mamelon : contact excréments (coliformes, bactéries sporulées) Atmosphère du lieu de travail : fourrages secs, ensilages : bactéries sporulées, lactiques 7.2.3. Modification de la flore après récolte 4°C : psychotrophe : pseudomonas, levures, moisissures ; bacillus et clostridium 3 jours à 4°C 7.3. Altération du lait par les microorganismes - Lait tourné (déphasage) mauvaise réfrigération (trop longue) Filage : viscosité Leuconostoc : polysaccharides Alcalinisation du lait : caséine NH3 ; pseudomonas : pyocyanine, pyoverdine Lait au goût de caramel : lactococcus lactis. 7.4. Principaux laits et conservations - Lait cru : ne pas être transformé : ne pas chauffer au-delà de 40°C, conservation 8°C pendant 1jour, 6°C pdt 2j Lait pasteurisé : mycobacterium tuberculosis : pasteurisation (75°C : 15sec, 85°C :qqes sec) Lait stérilisé : pas de microorganismes même sous forme sporulé : chauffe – de 100°C, conservation 160j T°C indiférente. Lait stérilisé UHT : traité en échangeur à plaque : 150°C pdt 4-5sec mais pas assez long donc reste de microorganismes conservation 90j Lait microfiltré 0.45µm chauffé à 50°C puis filtré goût plus proche (conservation 1semaine à 15jours Lait déshydraté : lait concentré nn sucré UHT ou nn Microbiologie 3ème année Lait concentré sucré : x3 en [sucre] « confiture » Lait en poudre : aucun développement microbien possible Aw=0.2 8. Bactéries lactiques 8.1. Définition Bactérie lactique : bactérie qui au cours de la fermentation anaérobie des sucres vont produire majoritairement de l’acide lactique : famille des lactobacilliacea 8.2. Fermentation lactique - Sucre acide lactique : fermentation homofermentaire Glucose 2 acides lactiques : rendement de 90% Fermentation hétérofermentaire : glucose 1 acide lactique (50%)+ 1 acide acétique (25%)+ 1 CO2 (25%). La mesure de l’acide lactique par dosage unité = °Dornic 1g/L d’acide lactique = 1°D 8.3. Description des bactéries 8.3.1. La tribu des Streptococceae 3 genres : - Streptococcus : forme de chainettes Homofermentaire Groupe N : bactérie GRAS (General Reconized As Saff) % T°C de croissance: mésophile 30°C : str, lactis, cromoris = lactococcus et les Homofermentaire thermophiles 45°C : str. Thermophilus - Leuconostoc : dans les végétaux, produits laitier : hétérofermentaire, fort de la viscosité lors de présence de sucres - Pediococcus : souvent par 4, dans les végétaux, produits laitiers et alcoolisés Homofermentaire Pediococcus cereviae 8.3.2. Tribu des lactobacilleae - 1 germe : LACTOBACILLUS : Gram + - Microaérophile ou aérobi facultative - 107/g d’excréments homme/animaux, produits végétaux crus. On se doit de choisir la bactérie adaptée à la production et donc à ce que l’on veut obtenir. 8.4. Rôles des bactéries lactiques 8.4.1. Rôles bénéfiques Milieu acide : pH jusqu’à 3.5 donc meilleur conservation : sécurise le produit ; occupent le terrain donc effet barrière vis-à-vis des pathogènes Développement d’arômes : lactococcus cemoris : produisent des bactériocines qui entraine la destruction d’autres bactéries ; pediococcus pédicoine inhibent la listeria ; nisine inhibe les clostridium botyrique 8.4.2. JAMAIS de maladie ! Rôles néfastes Microbiologie 3ème année - Dégaement gazux à mauvais escient : fromages qui éclatent CO2 Modification du goût : saveur aige, sucrée Verdissement des viandes : lactobacillus vinidescence Viscosité : leuconostoc mesenteroïdes réserves sous forme de polysaccharides 8.5. Le genre bifidobacterium Vie en anaérobie stricte présent dans les intestins : 107-9UFC/g d’excréments Reconnus comme pro-biotique : ++ pr la santé par une amélioration de l’équilibre intestinal (stimulation de système immunitaire) Origine forcément intestinale : 1ère bactérie qui s’implante accouchement et allaitement Bifidobacterium bifidum Microbiologie 3ème année 9. Produits laitiers fermentés 9.1. Définition Un produit laitier fermenté est un produit à base de lait concentré ou non qui aura subi une fermentation lactique plus ou moins poussée entrainement la formation d’un gel. 9.2. Les caséines du lait 9.2.1. Description Protéine de couleur blanche, micelles reliées par des ponts phosphates de Ca (27g/L) 5 caséines différentes : - α1 - β - κ - α2 - γ κ permet le maintient des micelles en suspension dans le lait chargé négativement, pH idéeal 4.6 précipitation peuvent être compléxées par les ion Ca2+ précipitation 9.2.2. Coagulation par acidification Ajout d’acide lactique de bactérie dans un lait à pH 6.6-6.8 qui devient un lait pH 4.6. On obtient alors un gel type yarout très friable, le pH baisse encore, on obtient alors deux phases : sels minéraux + vitamines et un autre coagulation de caséine 9.2.3. Coagulation enzymatique On ajoute au lait des enzymes (chymosine et pepsine = enzymes protéiques) qui s’attaquent aux caséines κ AA1 Phe (105) Met (106) AA (chaine de caséine – κ) Les enzymes agirons sur la liaison Phe-Met (105-106) déstructuration et la coagulation devient irréversible pH optimal 5.5 et la T°C optimale = 30-37°C 9.3. Les yaourts 9.3.1. Description 2 bactéries min : streptococcus thermophilus (arômes et goût) et lactobacillus bulgaricus (tenue du yaourt) - Lactose glucose + galactose et le glucose soit D-ac.lactique soit L-ac.lactique - Travail tous les deux en synergie => meilleur fermentation Streptococcus formation d’acide formique lactobacillus AA streptoc. Caséine phi=4.6 précipitation en gel 9.3.2. Fabrication du yaourt Lait (traitement par hydrolyse partielle des protéines) homogénéisation (casser les globules gras) ensemensement par bactéries thermophile, abaissement de la T°C (4245°C) ensemencement 3-4h à 45°C puis réfrégiration à 4°C Lait entier + ajout de la poudre de lait augmente le tx de protéines Yaourt aromatisé = 1µ goutte dans le fond du pot. Microbiologie 3ème année 9.4. Autres laits fermentés - 9.4.1. Boissons lactiques alcoolisées Kefin : Lait de vache/chèvre + grain de kefin fermentation acio-basique boisson (1° pétillante CO2) : sucre alcool + CO2 ou acide lactique +CO2 Komis : lait de jument ou de chamelle 9.4.2. Lait fermenté à basse T°C Lait Ribot : lait de vache fermenté à 20°C streptocoques mésophiles homofermentaires et leuconostoc Viili : lactose -> streptoc homofermentaire glucose/galactose geotricum candidum (fermentation à 18-19°C) produits à viscosité élevée et arômes particuliers. 9.4.3. - Lait fermenté contenant des bactéries d’origine intestinale Actimel : lactobacillus casei : fermentation lactique, stimulation du système immunitaire, guérison de diarrhées. Rétablissement de la flore intestinale 9.5. Fromages 9.5.1. Introduction 24kg/an/hab en 2007 ; le fromage ‘conserve’ le lait - Coagulation lactique et enzymatique égouttage rapide (centrifugeuse) ou lent (toile) - Affinage : facultatif => maturation des lipides, glucides et polysaccharides 9.5.2. Fromages frais Coagulation lactique dominante : égouttage assez lent, pas d’affinage 9.5.3. Fromages à patte molle Geotrichum : couverture blanche régulière, jaunissement NH3, contamination orange : brenbacterium 9.5.4. Fr. à pâte pressée non cuite ou mi-cuite Pressage augmentation de l’évacuation du sérum + chauffer jusqu’à 40°C - 9.5.5. Fr. persillés Roquefort, bleu de causses : hétérofermentation par CO2 piquage de la pâte, permet de faire circuler l’air dans le fromage. - 9.5.6. Fr. à pâte pressée cuite Emmental trous ; fermentation lactique propionique : 3 ac.lactique 2 ac. propioniques + 1 ac. Acétique+ CO2 (ceci durant l’affinage) Microbiologie 3ème année 10. Ensilage 10.1. Définitions Ensilage : technique de conservation par voie humide, faisant appel à l’anaérobie et à une fermentation acidifiante… Processus de fermentation lactique qui implique une conservation des fourrages à l’état frais avec toutes les qualités nutritives du végétal d’origine sans qu’il y ait une influence négative sur la production et la santé des animaux 80% des VL consomment de l’ensilage de Maïs conditionné en silo ou balles enrubannées 10.2. La microfolre des fourrages - Pop.dominate = bacilles gram – Levures/moisissures (eau, air, sol) Bacilles gram + clostridium et bacillus tous les deux sous formes sporulées Avec clostridium butericum Flore lactique = flore d’intérêt 10.3. Evolution fermentation des ensilages 10.3.1. Composition et préparation du fourrage - Type de plante : légumineuse > graminées > céréales Sucres solubles fermentation acide Conserve la MA /s forme de protéines NH3 pas d’assimilation : pH<4 pour inhiber les enzymes naturels ; pouvoir tampon + faible possible. Mise en silo : le plus rapide possible, tassement pour chasser l’O2 et pour installer une fermentation au plus vite et libérer les sucres fermentescibles Evolution de la matière en favorisant le fermentation homofermentaire pas d’alcool INITIATIOn est très importante le reste de l’évolution de l’ensilage 10.3.2. Flore bénéfique Inhibition des bactéries gram - , augmentation des bactéries lactiques leuconostoc démarrent le fermentation (hétérofermentation) => CO2 chasse l’O2 lactobacillus plantarum : homofermentaire produit que de l’acide lactique - 10.3.3. Flore nuisible Groupe des butyriques : Cl. Tyributyricum (T°C trop élevée et pH > 5) : ac.lactique ac.butyrique => s’autofavorisent si elles prennent le dessus. Protéolytiques : Cl. Sperogenes et perfringens : protéines AA désaminées NH3 ou amines de décarboxylation (CO2) (toxicité pr les animaux) Moisissures : poche d’air (mauvais tassement) ou mauvaise couverture mycotoxines néfastes pr les animaux diminue l’appétibilité et entraine des diarrhées 10.4. Maitrise de l’ensilage - Propreté de la réalisation : pas de contact avec la terre : éviter le présence de spore / moisissures Acidification chimique directe : ajout d’acides formique, propioniques et sulfurique Microbiologie 3ème année - Contrôle de la flore microbienne : ensemencement des bactéries lactiques (lactobacillus plantarum) 11. Légumes fermentés 11.1. Généralités La fermentation conserve les produits végétaux, les qualités nutritionnelles et le développement des qualités organoleptiques : - Conservation à T°C ambinate possible déplacement sans logistique du froid - Basé sur une fermentation lactique (choux=>choucroute) 11.2. Mise en œuvre Microflore naturelle : bacille gram – en général < eaux (irrigation), sols, fumures… Levure/moisissures : < air, eaux Bactéries lactiques de 0.01 à 1% de la flore totale - Séléction de la flore par salage : sélectionner les bactéries lactiques (différents en fonction des produits) - Inhibition des enzymes protéolitiques 11.3. Dénouement de la fermentation 11.3.1. Phase d’initiation Sélection augmentation des microorganismes présents et puis prise du dessus par la pop. lactique acidification 11.3.2. Fermentation Dominance des b.lactiques : sucres ac.lactiques si plus de sucre arrêt de la prod° d’ac.lactique ou bien lorsque le pH d’inhibition des b. est atteint (pH 3.5) 11.3.3. Post-fermentation (éviter) Pas toujours désirée : lorsqu’il reste des sucres résiduels par les levures Moisissures : oxydation et modif. Organoleptiques non désirées, en surface ou poches d’air dans le produit. 11.4. Espèces microbiennes - Succession de b. Commencer par l’hétérofermentatopn (sucres ac.lactique+ac.acétique ou éthanol+CO2) 11.5. Exemple de fermentation spontanée 11.5.1. La choucroute - Coupé en lanière => libération de sucres : casser les cellules végétales --< libération du contenu cellulaire (sucres fermentescibles) - Salage (chou _ sel _ chou) en cuve de 7 à 100 tonnes Espèces responsables : Microbiologie 3ème année - Leiconostoc mesenteroïdes : saccharose fructose et glucose deviennent ac.lactique, ac.acétique, mannitol, dextrane, éthanol, esters, CO2 (CO2+ baisse de pH inhibition de la flore aérobie) - Lactobacillus plantarum : apparait su acidité 1% sucres, mannitol acidité de 1.5 à 1.9% - Lactobacillus brevis Paramètres influençant la qualité de la choucroute : - T°C 18°C 3semaines bne fermentation, 10°C leuconostoc… fermentation de plusieurs mois, 30°C : fermentation trop rapide (5-6 jours) - [sel] - Mauvaise anaérobie - pH trop élevé > 4.2 Microbiologie 3ème année 12. Le vin et le vinaigre 12.1. Raisin 12.1.1. Rafle = lien grappe/ rameau : ‘armature de la grippe’ squelette végétal - Confère à 1 jeune grappe un goût un peu herbacé et à une grappe âgée une saveur boisée au vin - = 1-7% du poids de la grappe 12.1.2. Le grain 80-90% = pulpe 12.1.3. La pulpe Saccharose (feuille) glucose + fructose (baies) Acides organiques : - Acide citrique (citron) : saveur acidulée fraîcheur au vin : maintient des anthocyanes en solution - Acide malique (pomme) : saveur fraîche et agréable peut être dégradé en ac.lactique - Ac.tartrique (raisin, mûres) :instable et précipite facilement Substances minérales salines : - Minéraux : K, Mg, Ca, sulfates - Phosphates sucre glycolyse - AA : très [] 100-200mg/L : éléments de base pour la différentiation des levures resitué au cours de l’autolyse de la levure - Protéines : élimintation par clarification Pectines (pas une protéine) - Baisse odt la maturité du raisin lorsque le raisin est bienmûre on la retrouve autour du pépin - Dérange si trop Enzymes - Diveristé importante mais en dose homéopathique : invertase, pectinase, protéase ; macération carbonique 12.2. Conduite de la vigne et vendanges 12.2.1. Période herbacée Nouaison, formation du petit grain : dur et riche en chlorophylle - 12.2.2. Véraison Grossièrement de la baie (+tendue) : augmente le volume : début de coloration Augmentation du tx de sucre ds la baie - 12.2.3. Maturation Très lié ai climat 180g/L de sucre 10° d’alcool, si non ajout de sucre Microbiologie 3ème année - 12.2.4. Surmaturation Etape facultative : dépend du type de vin Concentrer encore + le raisin en sucre vin liquoreux Dessèchement des baies 12.3. Fabrication courante du vin rouge 12.3.1. Foulage et éraflage Afin de casser les cellules puis retirer le corp de la grappe récupération d’un moût : pulpe libérée + pellicules pomper et mis en cuve 12.3.2. Encuvage Contrôles avant fermentation : - Sulfitage : maitrise des paramètres pour avoir le produit fini désiré baisse b.lactique et acétiques qui pourraient => bain acide et favorisant les levures qui elles sont + résistantes aux sulfites - Correction du rendement en jus : 1/3 mat solide 2/3 de jus - Correction de l’acidité : pH3.2, si pH élevé acidification par ac.tartrique 100g/hL 0.1, si trop faible tant pis - Chaptalisation : correction en sucre ajout de sucre au max augmente de 2° d’alcool. 1° de + = 18g/L en une seule fois - Levurage : ajout de ferments sous la forme de levures : saccharomycète cerevisiae Fermentation alcoolique : - Microorganismes concernés : sacc.cerovisie *avant fermentation Respire : C6H12O6 + 6O2 6CO2 + 6H2O + 32ATP Fermente: 2C2H5OH + 2CO2 + 2ATP - Regulation: Contrôlé par la concentration en glucose et en O2 dans le milieu, besoin des 2 pour fermenter Présence d’O2 obligatoire Cette levure qui préfère fermenter en présence d’O2, brassage et pompage du moût pour lancer la fermentation et il faut aussi une bonne production de levure éthanol Si bcp d’O2 et peu de glucose augmentation des levures mais peu d’éthanol respiration ; les autres situations entrainent la fermentation Effet de la T°C : quantité d’éthanol et qualité organoleptique du produit - Les produits de la réaction : Ethanol (8g/L 1°alcool) glycérol < sucres CO2 à éliminer pour éviter le pétillement alcool supérieur Ac.organiques (100 différents) : arômes volatiles Acétoïne, butanediol… - Autolyse des levures : Levures => amertume, autolyse => développement d’arômes particuliers ; l’autolyse intervient car il n’y a plus assez d’éléments dans le milieu 12.3.3. Décuvage 2 étapes pour ajuster la couleur : - Retirer le vin de goute : vin fermenté < du jus Microbiologie 3ème année - Presse le chapeau pour faire du vin de presse (très rouge) Mélange pour avoir des vins toujours de la même couleur (+/-) 12.3.4. Fermentation malolactique Bactérie lactique : lactobacillus plantarum => baisse acidité du vin ; ac.malique ac.lactique - 12.3.5. Etapes finales Stabilisation puis vieillissement (fûts de chêne) ajout de sulfites ‘anti-oxygène) et limiter la présence d’O2 Clarification : filtrage puis mise en bouteille 12.4. Vinification en blanc Raisin à chaire blanche, foulage puis extrait le jus fermentation uniquement pas les peaux, mis en cuve décantation 24h ‘débourrage’ => clarification 12.5. Vinification en rosé Raisin rouge couleur : soit vinification en blanc mais pas de débourrage soit macération partielle : attend que la couleur soit atteinte puis on soutire le jus 12.6. Vinification en vin mousseux 12.6.1. Méthode champenoise Fermentation alcoolique : Jus fermentation alcoolique fermentation malolactique filtration assemblage 10°C : 22 à 25 g/L avec ajout de levures alcool 1.2 +CO2 5-6atm 12.6.2. Cuves closes Même processus que la bière : 2ème fermentation en cuve /s pression 12.6.3. Vins gazéifiés Injection de CO2 ssi notification ‘vin gazéifiés’ 12.7. Altération des vins - 12.7.1. Bactéries lactiques Piqure lactique si T°C élevée : T° sucres ac.laactique, acétique et CO2 (fermentation hétérofermentaire) Vin => sucre + acide = aigre doux très progressif donc tps de réaction Tourne : pH élevé, acide tartrique ac.lactique, acétone odeur de choucroute Vin filant : graisse : leuconostoc => polysaccharides - 12.7.2. Levures production de H2S (œuf pourris) sulfitage SO2 augmente levures de voile : éthanol acétaldéhyde => coloration du vin en jaune vin sucré : refermentation (insectes) - 12.7.3. Bactéries acétiques En aérobie => fabrication de vinaigre : C2H5OH + O2 CH3COOH + H2O : forme un voile = marc du vinaigre ; le plus représentatif est acetobacter aceti Microbiologie 3ème année 12.8. Pourriture noble Altération du raisin vin sucré (doux), botritis cinerea se développe sur la grappe de raisin : progressivement dans les zones ensoleillées et humides Pourri plein : jaune brun Roti : pourri et desséché car le champignon s’en nourri Augmentation de l’acide gluconique (apparition) Plus le raisin contient de sucre moins il sera stable… Microbiologie 3ème année Saccharomyces cerevisiae - Levure Ajouté lors de l’étape de levurage du vin, utilisé comme ferment Salmonella - Bacille Gram – Tube digestif de l’homme et des animaux (retrouve dans les fientes de poulet) Résistante aux variations extérieurs : excrément à l’état sec ou poussière. 50-60% des TIAC, développement de 1 à 60°C Dose infectieuse 105-108 On le retrouve aussi : un peu sur les coquilles d’œuf, Staphylococcus aureus - Coque gram + - Présent - Porteurs sains - => toxines : exotoxines (thermostable 1h à 60°C) relargées dans le milieu - => vomissement - Dose infectieuse : 10 pg - Présent : Sur la peau et les muqueuses des hommes et des animaux Mammites Clostridum - - - Bacille gram + Anaérobie Tube digestif des animaux, eau, sol (grosse activité Spores : matrices sèches : céréales, riz, épices sèches Perfringens : rupture de la chaîne du chaud Diarrhées Libération de la toxine dans l’intestin 105 à 106 Botulinum : troubles nerveux, contraction musculaire Présent dans les eaux type E réveil du spore à 30°C infection + paralysé On le trouve aussi dans : suite à une putréfaction profonde de la viande T°C élevée 25-40°C Microbiologie 3ème année - A T°C intermédiaire (10-25°C) : développement en profondeur du clostridium synthèse de polysaccharide autour de l’os (VIANDES) Bacillus cereus - Bacille gram – Spore Aéro-anaérobie Tube digestif, sol, aliments sec Toxines émitiques : 90min à 126°C Toxines diarrhéiques : présence de la bactérie obligatoire : thermolabile => vomissement Shigella - Tube digestif de l’homme et de l’animal Thermosensible 100-200 bactéries pour être malade Campylobacter - Bacille gram – incurvé Micro aérophile : 4% O2 Volaille contaminée : 500bactéries par gramme d’aliment => vomissement 2-7 jours après intoxication Listeria monocytogenes - Bacille gram + PAS DE SPORE Conservation à 4°C (lait, produits salés…) Dose infectieuse 103-4 germes/g d’aliment Méningite Spetisémie Microbiologie 3ème année Pseudomonas - Gram –, psychotrophe (optimum à 20-30°C mais développement possible à 0°C) Très présent dans les œufs pourris Poisson eaux froides Les types de Pseudomonas et leur végétal : Pseudomonas cepacia : oignon Gladiolo : oignon, échalote Marginalis : la plupart des végétaux Lactobacillus - Gram + Verdissement de la viande par synthèse d’H2O2 ou H2S Dans la poule de façon naturelle Escherichia coli - Dans l’eau
