Croissance des bactéries en milieu solide

Croissance des bactéries en milieu solide

Influence du pH et de la concentration en acide lactique non-dissocié sur la croissance de L. sakei

D’après les courbes présentées dans la partie Présentation des résultats (Figure 18), lorsque le pH du milieu de culture diminue, la durée de la phase de croissance augmente et μmax diminue. Cela confirme les effets du pH obtenus en milieu liquide (Hufner et al., 2007) : il modifie la perméabilité de la membrane en bloquant la diffusion des cations vers l’intérieur des cellules et ralentit le métabolisme cellulaire. Lorsque la concentration en acide lactique non-dissocié augmente, la phase de latence s’allonge et μmax diminue (Figure 20). Cela confirme les effets d’AH obtenus en milieu liquide (Matsumoto et al., 2004) : AH diffuse au travers de la membrane et se dissocie dans le cytoplasme en A- + H3O+ ce qui provoque un abaissement du pH intracellulaire et a pour conséquence la déstabilisation de la mécanique cellulaire. L’acide lactique entraîne d’une part une diminution du pH et d’autre part une augmentation de la concentration en acide lactique. L’effet d’une baisse de pH seul ayant été étudié, les essais tels que réalisés permettent de découpler l’effet global de l’acide lactique. Les résultats montrent que l’influence de la molécule AH est plus importante que l’influence du pH. En effet, à pH égal, l’ajout de 0,3 % p/v d’acide lactique non-dissocié engendre une augmentation de la phase latence et une diminution de la vitesse spécifique de croissance (Figure 24).
Les produits carnés fermentés présentent une concentration en acide lactique de l’ordre de 2 % et un pH de l’ordre de 4,7 (Durand, 1999a). D’après des calculs, cela correspond à une concentration en AH de l’ordre de 0,35 %. Or la croissance de L. sakei est réduite à zéro lorsque la concentration en AH atteint 0,6 % p/v ou que le pH devient inferieur à 4,0-4,1. Lors du processus de fermentation des produits carnés, l’acide lactique peut s’accumuler en surface et inhiber la croissance bactérienne de part l’accumulation des ions H3O+ et de AH. Il est donc possible que le pH en surface des pièces de viande devienne par moment inférieur à 4,7 et que la concentration en AH devienne supérieure 0,35 %. Afin de prévoir dans quelle mesure cela peut affecter la croissance de L. sakei, une modélisation de la cinétique d’accumulation de l’acide lactique est envisagée dans le cadre de la thèse dans lequel s’inscrit ce stage. Cette modélisation prendra en compte la diffusion de l’acide lactique entre la surface et le coeur d’un morceau de viande. Les résultats obtenus montrent que pour de fortes concentrations en AH ou un pH de 4,0 les bactéries ne meurent pas mais se maintiennent en vie : il faudra donc attendre que les déchets métaboliques issus de la fermentation (production d’acide lactique, ions H3O+) s’équilibrent au sein de la matrice viande pour que la croissance reprenne.

Initiation et évolution de la croissance de L. sakei

Initiation de la croissance de L. sakei

Dans le cadre du plan d’expériences présenté dans le Tableau 1, les conditions idéales de croissance de L. sakei correspondent à la formulation de l’essai de référence (aw=1, NaCl=0 % p/v, pH 5,6 et AH=0 % p/v). Lors de la formulation des morceaux de viande par DII, ces conditions peuvent ne pas être satisfaites : la viande s’imprègne en sel et en sucre, perd de l’eau et voit son aw diminuer en conséquence. Dans quelle mesure la viande peut-elle être formulée par l’étape de DII afin que la croissance de L. sakei se déroule le plus rapidement possible Lors de l’initiation de la fermentation des produits carnés, ce sont l’aw et la concentration en sel qui vont orienter la vitesse de croissance et la phase de latence de L. sakei. Après DII, les produits carnés pourraient posséder en surface la même aw et la même teneur en sel que la solution d’immersion. Celles-ci peuvent être à l’extrême de 0,93 et de 5,5 % (Tableau 10). Si la fermentation est initiée juste après la DII, les bactéries se maintiendront en vie mais ne se développeront pas immédiatement en raison de l’action couplée d’une teneur en sel de 5,5 % et d’une aw de 0,93. La croissance débutera lorsque l’aw et la concentration en sel se seront stabilisées à des valeurs inférieures. Ainsi, si l’inoculation se fait immédiatement après la DII, L. sakei pourra coloniser le milieu dès l’instant où les conditions deviendront favorables et les flores indésirables plus sensibles au sel et à l’activité en eau ne pourront pas s’installer. Si la fermentation est initiée après que les composés se soient équilibrés au sein de la matrice viande, μmax sera plus élevé : lorsque les filets de viande sont équilibrés, l’aw est de 0,975 (0,001) et la concentration en sel de 2,7 (0,12) %. La durée de la phase latence est déterminée par la concentration en sel présente dans le milieu (Tableau 11). Les bactéries ont plus de difficultés à s’adapter en présence de sel : en effet, la phase de latence est de 10 h en présence de 6 % p/v de sel alors qu’elle est seulement de 6 h pour une aw de 0,96. Par contre, au vu des résultats obtenus, il n’est pas possible de déterminer lequel des deux paramètres influence le plus la vitesse spécifique de croissance maximale. Pour pallier aux éventuels problèmes de phase de latence, l’inoculation de la viande avec une pré-culture de L. sakei préalablement adaptée dans un milieu contenant de fortes concentrations en sel pourrait réduire la durée de la phase de latence (Hufner et Hertel, 2008).

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Table des matières

RÉSUMÉ
TABLE DES MATIÈRES
TABLE DES ILLUSTRATIONS
NOMENCLATURE
REMERCIEMENTS
INTRODUCTION
ANALYSE BIBLIOGRAPHIQUE
I. Présentation de Lactobacillus sakei
II. Influence des conditions de culture sur la croissance de Lactobacillus sakei en milieu liquide
II.1. Milieux utilisés
II.2. Courbe de croissance bactérienne
II.3. Paramètres influençant la croissance de L. sakei
II.3.a. Les substrats carbonés et facteurs de croissance
II.3.b. Paramètres environnementaux
II.3.c. Produits issus du métabolisme
III. Stratégies expérimentales d’étude de la croissance des bactéries en milieu solide
III.1. Equipements utilisés lors de la fermentation en milieu solide
III.1.a. Équipements à l’échelle du laboratoire
III.1.b. Equipements à l’échelle pilote
III.2. Régulation des paramètres en fermentation en milieu solide
MATÉRIEL ET MÉTHODES
I. Protocole général
I.1. Présentation du dispositif
I.2. Déroulement des cinétiques
I.2.a. Préparation et stérilisation du matériel
I.2.b. Préparation de l’inoculum
I.2.c. Inoculation et incubation des dispositifs
I.2.d. Prélèvement du milieu MYG et de la membrane
II. Analyses microbiologiques et physico-chimiques
II.1. Analyses microbiologiques
II.1.a. Dénombrement bactérien des membranes
II.1.b. Efficacité du décollement des bactéries de la membrane
II.1.c. Contamination du milieu MYG
II.2. Analyses physico-chimiques
II.2.a. Mesure du pH
II.2.b. Mesure de l’activité de l’eau
II.2.c. Dosage du D-glucose
II.2.d. Dosage du D-lactate et du L-lactate
III. Plan d’expériences
PRÉSENTATION DES RÉSULTATS
I. Validation du dispositif
I.1. Non-contamination du milieu MYG I.2. Efficacité du décollement des bactéries de la membrane lors de leur dénombrement
I.3. Milieu infini et non-limitant
I.4. Répétabilité des résultats obtenus
II. Plan d’expériences
II.1. Croissances microbiennes lors des essais réalisés
II.1.a. Essais « Aw»
II.1.b. Essais « NaCl »
II.1.c. Essais « PH »
II.1.d. Essais « AH »
II.2. Evolution du pH du milieu MYG contenu dans le dispositif lors des essais réalisés
DISCUSSION
I. Performances du dispositif
I.1. Milieu infini et non-limitant
I.2. Induction de la phase stationnaire
II. Influence des paramètres sur la croissance de L. sakei
II.1. Influence de l’aw sur la croissance de L. sakei
II.2. Influence de la concentration en NaCl sur la croissance de L. sakei
II.3. Influence du pH et de la concentration en acide lactique non-dissocié sur la croissance de L. sakei
III. Initiation et évolution de la croissance de L. sakei
III.1. Initiation de la croissance de L. sakei
III.2. Réponse de L. sakei aux évolutions environnementales lors de la fermentation
IV. Différence de croissance de L. sakei en milieu liquide et en milieu solide
V. Microbiologie des produits carnés
VI. Transfert du procédé dans les pays du Sud
CONCLUSION
BIBLIOGRAPHIE
TABLE DES ANNEXES