Microbiologie alimentaire

Sommaire et contenu du livre "Microbiologie alimentaire"

Table des matières Introduction A Rappels de microbiologie générale 1• Caractéristiques morphologiques des micro-organismes 3 1 Bactéries 3 1.1 Forme, taille, composition chimique 3 1.2 Structure cellulaire 3 1.2.1 Enveloppe cellulaire et paroi, 3 1.2.2 Capsules, 5 1.2.3 Membrane cytoplasmique, cytoplasme, inclusions, 5 1.2.4 Matériel génétique, 5 1.3 Mobilité cellulaire 6 1.4 Phénomène de sporulation bactérienne 6 2 Champignons: levures et moisissures 7 2.1 Caractères généraux des cellules fongiques 7 2.1.1 Forme, taille, composition chimique, 7 2.1.2 Structure cellulaire, 7 2.2 Organisation des moisissures 8 2.2.1 Thalle, 8 2.2.2 Les « organes» de reproduction et de dissémination, 8 2.3 Caractéristiques des levures 9 3 Autres organismes 10 3.1 Protozoaires 10 3.2 Algues 10 3.3 Virus 10 3.4 Autres organismes 11 Il • Métabolisme microbien 13 1 Conditions du développement microbien 13 1.1 Conditions nutritives 13 1.2 Conditions physico-chimiques 14 1.2.1 pH,14 1.2.2 Température, 14 1.2.3 Activité de l'eau, 15 1.2.4 rH (ou potentiel d'oxydo-réduction), 15 1.2.5 Autres paramètres, 15 1.2.6 Interactions entre paramètres, 16 2 Échanges avec le milieu 16 2.1 Caractères généraux 16 2.2 Mécanismes de perméation 16 2.2.1 Diffusion simple, 16 2.2.2 Transport spécifique, 16 2.3 Mécanisme de sortie 17 3 Métabolisme énergétique et conséquences 17 3.1 Mécanisme de la production d'énergie 17 3.1.1 Phototrophie, 17 3.1.2 Chimiotrophie, 17 3.2 Types respiratoires 18 3.2.1 Respiration, 18 3.2.2 Fermentations, 19 3.2.3 Fermentations oxydatives, 19 4 Métabolisme des produits minéraux 19 4.1 Utilisation à des fins énergétiques 19 4.2 Assimilation nutritive 19 4.3 Autres implications 20 5 Principales voies du catabolisme 20 5.1 Glucides 20 5.1.1 Dégradation des macromolécules glucidiques, 20 5.1.2 Glycolyse, 20 5.1.3 Alternatives de la glycolyse, 20 5.1.4 Fermentation hétérolactique bactérienne, 21 5.1.5 Fermentations Il oxydatives» du glucose, 21 5.1.6 Métabolisme aérobie du pyruvate, 22 5.1.7 Métabolisme anaérobie du pyruvate, 23 5.1.8 Particularités en fonction de la nature des sucres, 25 5.2 Catabolisme des protéines 25 5.2.1 Protéolyse, 25 5.2.2 Catabolisme des acides aminés, 26 5.2.3 Fermentations putrides, 26 5.2.4 Dégradation de l'urée, 26 5.3 Catabolisme des lipides et composés voisins 26 5.4 Catabolisme des alcools 27 5.4.1 Éthanol,27 5.4.2 Autres 'alcools, 27 5.5 Catabolisme des acides organiques 28 6 Anabolisme 28 6.1 Réactions anaplérotiques et gluconéogénèse 29 6.2 Synthèse des acides aminés et des protéines 29 6.3 Synthèse des autres composés 29 6.3.1 Lipides, 29 6.3.2 Nucléotides et porphyrines, 30 6.3.3 Vitamines, 30 6.3.4 Polysaccharides, 30 6.3.5 Antibiotiques et autres métabolites, 31 7 Régulation du métabolisme 31 7.1 Rappels sur la relation gène-protéine 31 7.2 Mécanismes de régulation du métabolisme 31 7.2.1 Régulation du fonctionnement des enzymes, 31 7.2.2 Régulation de la synthèse des protéines, 32 7.2.3 Importance des phénomènes de régulation, 32 8 Variabilité génétique et conséquences 32 8.1 Mutations 32 8.2 Sexualité, parasexualité, hérédité cytoplasmique 33 8.3 Application à la sélection et à l'amélioration des souches 34 III G Pouvoir pathogène; notions d'immunologie 37 1 Relations micro-organismes/êtres vivants 37 1.1 Neutralisme ou saprophytisme 37 1.2 Commensalisme 37 1.3 Mutualisme ou symbiose 37 1.4 Parasitisme 37 1.5 Pathogénicité 37 2 Pouvoir infectieux 38 2.1 Étapes de l'infection 38 2.1.1 Contamination, 38 2.1.2 Pénétration ou entrée du pathogène, 38 2.1.3 Action, 38 2.2 Caractères microbiens favorisant la virulence 39 2.2.1 Pouvoir d'adhésion, de pénétration et d'envahissement, 39 2.2.2 Pouvoir pathogène proprement dit, 39 2.2.3 Atténuation et exaltation de la virulence, 39 2.3 Stades cliniques de l'infection 39 2.4 Épidémiologie 40 2.4.1 Facteurs intervenant dans l'évolution des maladies au sein des populations, 40 2.4.2 Types d'évolution, 40 3 Pouvoir toxique 41 3.1 Modalités 41 3.1.1 Intoxications, 41 3.1.2 Intoxinations, 41 3.1.3 Toxi-infections et toxinogénèse liée à la virulence, 41 3.2 Types de toxines 41 3.2.1 Toxines d'eucaryotes microbiens, 41 3.2.2 Toxines bactériennes, 43 4 Défenses de l'organisme 44 4.1 Défenses non spécifiques de l'organisme 44 4.1.1 Barrière périphérique, 44 4.1.2 Facteurs cellulaires de défense, 45 4.1.3 Substances bactéricides non spécifiques, 45 4.1.4 Autres facteurs, 45 4.2 Défenses spécifiques 45 4.2.1 Acquisition de l'immunité spécifique, 45 4.2.2 Mécanisme de l'immunité spécifique, 45 4.3 Antigènes 46 4.3.1 Propriétés générales, 46 4.3.2 Antigènes microbiens, 46 4.4 Cellules de la défense immunitaire 46 4.4.1 Origine, 46 4.4.2 Principales catégories, 47 4.4.3 Réponse immunitaire cellulaire, 47 4.5 Défense humorale: anticorps 47 4.5.1 Nature et structure des anticorps, 47 4.5.2 Production des anticorps et réponse immunitaire, 48 4.5.3 Rôle des anticorps, 48 4.6 Phénomènes d'hypersensibilité 48 5 La réaction antigène-anticorps 49 5.1 Propriétés 49 5.2 Réactions antigène-anticorps in vitro et applications au diagnostic 49 5.2.1 Précipitation en milieu liquide, 49 5.2.2 Agglutination, 49 5.2.3 Autres réactions, 50 5.2.4 Marquage de l'anticorps ou de l'antigène, 50 5.2.5 Technique ELlFA, 50 6 Mise en évidence du pouvoir pathogène 51 6.1 Complexité et déterminisme génétique du pouvoir pathogène et toxinogène 51 6.2 Étude du pouvoir pathogène 51 IV • Cinétique du développement microbien 53 1 Généralités 53 2 Croissance de la biomasse 53 2.1 Généralités 53 2.2 Méthodes de mesure 54 2.2.1 Mesure de la quantité de biomasse par méthode directe, 54 2.2.2 Méthodes indirectes d'estimation de la biomasse, 54 2.2.3 Numération directe des cellules (ou individus), 55 2.2.4 Numération après culture, 55 2.2.5 Détermination des paramètres du milieu de culture, 55 2.3 Phases de la croissance (milieu non renouvelé) 56 2.3.1 Phase de latence, 57 2.3.2 Phase exponentielle, 57 2.3.3 Phase stationnaire, 57 2.3.4 Phase de déclin, 57 2.4 Facteurs affectant le taux de croissance 58 2.4.1 Action de la température et des autres facteurs environnementaux, 58 2.4.2 Influence des substrats, 58 2.4.3 Effets inhibiteurs, 59 2.4.4 Action de l'oxygène, 59 2.5 Rendement de croissance et productivité 59 3 Transformations microbiennes: substrats et produits 59 3.1 Généralités 59 3.2 Cinétiques de production de métabolites 60 3.3 Rendements et productivités des réactions 60 3.4 Utilisation du substrat 61 4 Stoechiométrie des réactions 61 4.1 Équation stoechiométrique générale 61 4.2 Bilans d'oxydoréduction 61 5 Modes de conduite des fermentations 62 5.1 Généralités sur les réacteurs biologiques 62 5.2 Caractéristiques des divers types 63 5.2.1 Fermentation discontinue, 63 5.2.2 Fermentation Fed Batch, 63 5.2.3 Chémostat (réacteur continu parfaitement mélangé), 63 5.2.4 Utilisation des fermentations discontinues pour prévoir le fonctionnement d'un chémostat, 64 5.2.5 Réacteurs « piston», 64 5.2.6 Productivités comparées en biomasse des différents fermenteurs, 65 5.2.7 Systèmes multi-étagés, 65 5.2.8 Systèmes à recyclage ou à rétention de biomasse, 65 V € Destruction et élimination des micro-organismes: agents antimicrobiens 67 1 Lois générales de destruction et d'élimination 68 1.1 Généralités 68 1.1.1 Notion de mort microbienne, 68 1.1.2 Notion de stérilité, 68 1.2 Cinétique 68 1.2.1 Loi générale au niveau d'une population homogène, 68 1.2.2 Cas particuliers, 69 1.3 Facteurs influençant la destruction microbienne 69 1.3.1 Nature et état du micro-organisme, 69 1.3.2 Nature de l'agent antimicrobien, 69 1.3.3 Rôle de 'environnement, 69 2 Principaux agents antimicrobiens 70 2.1 Généralités 70 2.1.1 Critères de choix, 70 2.1.2 Classification, 70 2.1.3 Mécanisme d'action et conséquences, 70 2.2 Agents d'élimination 70 2.3 Agents physiques de stabilisation ou de destruction 71 2.3.1 Température: chaleur, 71 2.3.2 Température: froid, 71 2.3.3 Radiations électromagnétiques, 71 2.3.4 Autres agents, 72 2.4 Agents chimiques de stabilisation et de destruction 72 2.4.1 Mode d'action, 72 2.4.2 Principaux types d'agents chimiques, 73 2.4.3 Agents chimiothérapeutiques, 74 2.5 Agents biologiques 75 3 Détermination de l'activité antimicrobienne 75 3.1 Notion de germe test 75 3.2 Détermination des doses actives d'un agent antimicrobien 75 3.2.1 Mesure du coefficient phénol, 75 3.2.2 Méthode des portes-germes, 75 3.2.3 Détermination des doses minimales inhibitrice et bactéricide, 75 3.2.4 Détermination de la sensibilité in vitro aux antibiotiqùes, 76 3.3 Contrôle de la désinfection 76 1• Micro-organismes intervenant dans l'industrie alimentaire 79 1 Bactéries 79 1.1 Généralités 79 1.2 Clé des principaux groupes bactériens intervenant en industrie alimentaire 80 1.3 Entérobactéries 80 1.3.1 Caractères généraux, 80 1.3.2 Principaux groupes, 80 1.3.3 Caractéristiques des principaux genres et espèces, 81 _____________B_-_M_ic_r_o_b_iO_lo_9_i_e_a_li_m_e_n_t_a_Î_re----JI B Microbiologie alimentaire _____________B_-~M_ic_r_o_b_iO_IO_g_i_e_a_l_im_e_n_t_a_i_re_ 1.4 Bacilles Gram-saprophytes: Pseudomonas et genres voisins 1.5 Bactéries acétiques 1.6 Vibrions 1.6.1 Vibrio, 86 1.6.2 Aeromonas P/esiomonas, 87 1.6.3 Campy/obacter, 87 1.7 Brucella et bactéries voisines 1.8 Microcoques et staphylocoques 1.9 Streptocoques et autres coques «lactiques» 1.9.1 Streptococcus Lactococcus Enterococcus, 90 1.9.2 Pediococcus, 91 1.9.3 Leuconostoc, 91 1.10 Lactobacilles et autres bacilles «lactiques» 1.10.1 Lactobacillus, 91 1.10.2 Autres lactobacilles et bactéries voisines, 92 1.11 Listeria 1.12 Actinobactéries 1.12.1 Caractères généraux, 93 1.12.2 Bactéries corynéformes saprophytes, 93 1.12.3 Propionibacterium, 93 1.12.4 Streptomyces, 94 1.12.5 Mycobactéries, 94 1.13 Bactéries sporulées aérobies 1.14 Bactéries sporulées anaérobies 2 Levures et moisissures 2.1 Les moisissures 2.1.1 Caractères généraux, 98 2.1.2 Classification et principaux genres, 98 2.1.3 Genres et espèces toxinogènes, 99 2.2 Les levures 2.2.1 Caractères généraux, 101 2.2.2 Classification et principaux genres, 101 3 Protistes et parasites divers 3.1 Protozoaires 3.2 Algues 3.2.1 Algues procaryotes, 103 3.2.2 Algues eucaryotes, 103 3.3 Autres organismes 4 Virus 4.1 Caractères généraux 4.2 Principaux groupes 4.2.1 Enterovirus, 104 4.2.2 Rotavirus et autres virus de gastro-entérites, 105 4.2.3 Virus de l'hépatite A (virus Al, 105 4.2.4 Autres virus, 105 85 86 86 88 88 89 91 92 93 94 95 98 98 101 102 102 103 104 104 104 104 '-B_-_M_i_Cr_o_b_i_O_lo_9_i_e_a_l_im_e_nt_a_i_re--JI 4.3 Autres parasites intracellulaires 106 4.3.1 Bactéries parasites, 106 4.3.2 Prions, 106 4.4 Bactériophages 106 ' • Rôle et action des micro-organismes dans les aliments 107 1 Généralités 107 1.1 Origine et nature de la flore microbienne des aliments 107 1.1.1 Flore issue des animaux et des végétaux, 107 1.1.2 Contamination par les manipulateurs, 108 1.1.3 Contaminants par l'environnement, 108 1.1.4 Contaminants industriels, 108 1.2 Évolution de la flore 109 1.2.1 Facteurs d'évolution, 109 1.2.2 Types d'évolution, 109 1.3 Activité des micro-organismes 110 2 Modifications microbiennes des aliments: incidences sur la qualité 110 2.1 Odeur et saveur 111 2.2 Aspect et couleur 111 2.3 Texture 112 2.4 Valeur nutritionnelle et sanitaire 112 3 Incidences sanitaires de la présence de micro-organismes 112 3.1 Caractères généraux 112 3.2 Principaux cas 113 3.2.1 Accidents liés à la prolifération d'une flore peu ou pas pathogène: < Hygiène des personnels 517 Annexes 519 Milieux et réactifs 521 Colorants 521 Réactifs 522 Milieux de culture 527 Fournisseurs de matériel et de milieux 605 Organismes de normalisation et de référence 607 Bibliographie 611 Index 615