Decontamination par la chaleur

La sécurité alimentaire, dont la qualité microbiologique des aliments est une composante essentielle, représente un enjeu considérable. Sur le plan du commerce international, elle est très souvent invoquée pour justifier le renforcement des barrières à l’importation.

La maîtrise de la qualité microbiologique repose sur le respect des règles d’hygiène tout au long des filières de production, de transformation et de distribution et sur la validation des pratiques industrielles par l’analyse du produit fini. Cette stratégie doit intégrer de façon optimale les différentes démarches de prévention, d’inhibition, d’élimination des micro-organismes dans les matières premières et dans les produits transformés.

Les techniques thermiques de destruction des micro-organismes sont très largement utilisées dans l’agroalimentaire. La connaissance des modalités de cette destruction est importante afin d’en tirer, en pratique, le meilleur parti possible.

DESTRUCTION THERMIQUE DES MICRO-ORGANISMES

Des traitements thermiques à température peu élevée (de l’ordre de 80ºC à 100ºC) suffisent à détruire des micro-organismes sous leur forme végétative. Le produit peut néanmoins contenir encore des micro-organismes sous forme sporulée, susceptible de donner de nouveau des formes végétatives (Stumbo, 1973). Après un traitement plus drastique (température plus élevée ou de plus grande durée) on peut arriver à éliminer aussi les formes sporulées contenues dans le produit. Ce produit sera alors dit « stérilisé ». À moins d’une nouvelle contamination, due à un emballage non hermétique par exemple, aucun micro-organisme ne se développera dans un produit stérilisé (cas des conserves). Aucun micro-organisme ne se développera non plus dans un produit seulement pasteurisé si celui-ci est un milieu impropre au développement microbien. Si bien que, en fonction de leur intensité et de leurs objectifs, on peut distinguer 3 types de traitements thermiques (Cheftel et al., 1997) :
– la stérilisation : traitement thermique à haute température, supérieure à 100ºC, capable de détruire toutes les formes microbiennes présentes, y comprises les endospores bactériennes ;
– la pasteurisation : traitement thermique à basse température visant la destruction des formes végétatives thermosensibles à l’exclusion des endospores bactériennes qui, si le pH et l’aw le leur permettent, peuvent germer et altérer le produit ;
– la pasteurisation stabilisatrice : traitement thermique du même type que le précédent concernant des produits dont le pH bas et/ ou l’activité d’eau ne permet pas la germination des endospores bactériennes.

Notion de thermorésistance 

Lorsque l’on soumet une suspension de micro-organismes à un traitement thermique à température constante, on observe au cours du temps une décroissance exponentielle du nombre de colonies dénombrables. Aussi peut-t-on suivre la destruction des microorganismes en représentant le logarithme décimal du rapport Nm/N0 entre le nombre de micro-organismes survivants Nm, par unité de masse ou de volume de suspension, et l’effectif initial N0 en fonction du temps (Larousse, 1991). La courbe obtenue (figure 1) est généralement linéaire et l’élément important pour le technologue est la plus petite des pentes des parties linéaires, celle-ci traduisant la thermorésistance maximale constatée.

L’inverse de cette pente est noté DT : c’est le temps nécessaire pour que la courbe de survie du microorganisme, à la température T, traverse un cycle logarithmique décimal. DT est aussi de ce fait le temps de traitement pour que le nombre de micro-organismes soit divisé par 10. On l’appelle donc « temps de réduction décimale » : plus il est grand, et mieux le micro-organisme résiste à la chaleur. Pour un produit maintenu à température constante pendant un temps t on aura les relations suivantes entre ce temps .

FACTEURS INFLUENCANT LA THERMORESISTANCE 

La survie des micro-organismes est considérablement influencée par la nature chimique et physique de l’environnement. Il s’avère indispensable de voir l’adaptabilité des microorganismes à des conditions différentes de milieux environnants. Seront cités, dans cette partie, les facteurs majeurs de l’environnement qui affectent la survie bactérienne tels que le pH, les solutés et l’activité de l’eau.

Le pH

Les micro-organismes se multiplient souvent dans une gamme étendue de pH, il y a cependant des limites à leur tolérance. Chaque espèce se développe dans une gamme définie de pH et a un pH optimum de croissance. La grande majorité des microorganismes préfèrent les milieux dont le pH se situe à une valeur voisine de 7, car ils tendent à maintenir un pH interne voisin de la neutralité. Mais il existe certaines bactéries qui sont adaptées à des milieux acides ou alcalins. Les acidophiles ont leur optimum de croissance entre pH 1 et 5,5 ; les neutrophiles entre pH 5,5 et 8,0 ; les alcalophiles entre 8,5 et 11,5 (Booth, 1985 ; Gottschal et Prins, 1991) .

Pour survivre, les micro-organismes doivent souvent s’adapter aux modifications de pH de l’environnement. Chez les bactéries, les systèmes antiports potassium/proton et sodium/proton corrigent probablement les faibles variations de pH. D’autres mécanismes entrent en jeu si le pH devient trop acide. Si le pH descend en-dessous de 5,5-6,0, Salmonella typhimurium et E. coli synthétisent une série de protéines nouvelles caractérisant leur réponse à la tolérance acide (Atlas, 1984 ; Gottschal et Prins, 1991). Plusieurs auteurs ont étudié l’effet du pH sur la thermorésistance de certaines bactéries (Anellis et al., 1954 ; Corry et Barnes, 1968). Ils ont démontré que le temps de réduction décimale des bactéries diminue lorsque le pH augmente.

Les solutés et l’activité de l’eau

Les micro-organismes peuvent être influencés par des modifications de la concentration osmotique de leur environnement parce qu’ils en sont séparés par une membrane plasmique perméable sélective. Le plus souvent, les micro-organismes gardent la concentration osmotique de leur cytoplasme au-dessus de celle de leur habitat grâce à des solutés compatibles, ainsi la membrane plasmique est toujours fermement maintenue contre la paroi cellulaire (Brown, 1976 ; Stetter, 1995). Quelques bactéries comme Halobactérium salinarium augmentent leur concentration osmotique à l’aide d’ions potassium ou sodium.

L’ajout des quantités élevées de sucre, comme le sucrose, ou du sel, comme le NaCl, à un milieu tend à abaisser son activité d’eau car ces solutés se lient aux molécules d’eau en diminuant la quantité d’eau « libre » disponible (Herbert et Codd, 1986).

Les microorganismes ne réagissent pas de la même façon selon qu’il y a présence de sel ou de sucre. Certaines bactéries, comme les halophiles, requièrent du NaCl pour survivre. De tels micro-organismes peuvent supporter un taux de 15% de NaCl (MacLeod, 1985). Blackburn et al (1997) montrent que la Salmonella enteritidis présente une thermorésistance plus élevée dans une solution de NaCl à 3,5 % (v/v) par rapport à une solution de NaCl à 0,5 % (v/v). D’autres auteurs (Mañas et al., 2001) signalent que la thermorésistance de la Salmonelle augmente avec l’ajout de chlorure de sodium, de sucrose, glycérol et fructose.

Table des matières

Introduction
CHAPITRE I : DECONTAMINATION PAR LA CHALEUR
I.1. DESTRUCTION THERMIQUE DES MICRO-ORGANISMES
I.1.1. Notion de thermorésistance
I.1.2. Notion de valeur stérilisatrice
I.1.3. Méthodes de calcul de la valeur stérilisatrice à température variable
et du temps de barème
I.1.3.1. Méthode de Bigelow
I.1.3.2. Méthode de Ball
I.2. FACTEURS INFLUENCANT LA THERMORESISTANCE
I.2.1. Le pH
I.2.2. Les solutés et l’activité de l’eau
CHAPITRE II : CHAUFFAGE MICRO-ONDES
II.1. GENERALITES
II.1.1. Nature des micro-ondes et domaine spectral
II.1.2. Mécanismes d’action des micro-ondes
II.1.3. Caractéristiques diélectriques d’un matériau
II.2. APPAREILLAGE
II.2.1. Eléments constitutifs d’un dispositif micro-ondes
II.2.2. Différents types d’applicateurs
II.2.2.1. Multimode
II.2.2.2. Monomode
II.2.2.3. Stéréomode
II.3. ACTION DES MICRO-ONDES SUR LE PRODUIT
II.3.1. Paramètres importants du produit
II.3.1.1. Propriétés diélectriques
II.3.1.2. Propriétés thermiques
II.3.1.3. Activité d’eau
II.3.2. Puissance absorbée
II.3.3. Profondeur de pénétration
CHAPITRE III : CHAUFFAGE MICRO-ONDES ET SYSTEMES BIOLOGIQUES
III.1. EFFET SUR LES MICRO-ORGANISMES
III.1.1. Effets thermiques spécifiques
III.1.2. Effets non thermiques
III.2. EFFET SUR LA QUALITE DES PRODUITS
CHAPITRE IV : LA CREME DE SESAME
IV.1. PROCEDE DE FABRICATION
IV.2. COMPOSITION CHIMIQUE
IV.3. PRINCIPAUX CONTAMINANTS
IV.4. IMPACT D’UN TRAITEMENT THERMIQUE SUR LA QUALITE DE LA CREME DE SESAME
IV.4.1. La rancidité
IV.4.2. Rhéologie et viscosité
CHAPITRE V : LE CONTAMINANT, Salmonella enterica arizonæ
V.1. DESCRIPTION DES SALMONELLES
V.2. NOTE BIBLIOGRAPHIQUE SUR LA THERMORESISTANCE DES SALMONELLES
Conclusion

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