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Cours de Sciences - Biologie des microorganismes et conservation des aliments

Note par nos Maxinautes :  

Objectif
Les micro-organismes sont présents en grand nombre dans notre environnement. Certains sont utilisés dans la transformation des matières premières animales ou végétales mais le développement d’autres, dits pathogènes, dans les aliments peut entraîner l’altération de ces derniers et nuire à la santé du consommateur.

Comment les micro-organismes se développent-ils dans les aliments ?
1. Des microorganismes dans les aliments
a. Définition
Donner une définition précise d’un micro-organisme est difficile. On peut retenir qu’il s’agit d’êtres vivants qui ne sont observables qu’au microscope.
Les bactéries, certains champignons et organismes unicellulaires font partie des micro-organismes. On inclut parfois les virus bien qu’ils ne soient pas, à proprement parler, considérés comme des êtres vivants.
b. Origine
Les micro-organismes présents sur ou dans les aliments peuvent avoir plusieurs origines : les microflores naturelles du sol, de l'eau, de l'air et des aliments eux-mêmes, ainsi que les micro-organismes introduits au cours des manipulations.

Dans certains cas, l’ajout volontaire de microorganismes est nécessaire à la fabrication de l’aliment comme pour le pain, le fromage, le yogourt, la bière ou le vin par exemple.
2. Développement des microorganismes
Les micro-organismes se développent en se multipliant rapidement dans les milieux riches en matières organiques. Certaines bactéries se divisent toutes les 20 minutes.
On mesure les taux de croissance par comptage du nombre de micro-organismes par unité de surface ou de volume.
a. Les phases de développement
Dans un milieu où les nutriments ne sont pas renouvelés (un fruit, un yaourt…) on peut distinguer plusieurs phase dans l’évolution de la population :

1 - la phase de latence pendant laquelle les micro-organismes s’adaptent à leur milieu.
2 - la phase de croissance pendant laquelle ils utilisent les nutriments et se multiplient rapidement.
3 - la phase stationnaire : les multiplications moins nombreuses sont compensées par la mort des micro-organismes. Pendant ce temps le milieu s’épuise en nutriments.
4 - la phase de déclin : le milieu étant épuisé, les micro-organismes ne se multiplient plus et meurent.

b. Les conditions physico-chimiques du développement
Les principaux facteurs modulant la multiplication des micro-organismes sont :
- la composition du milieu nutritif (l’aliment contaminé)
- la composition de l’atmosphère (dioxygène, humidité)
- la température
- le pH
- la disponibilité en eau

Chaque micro-organisme possède ses conditions optimales de développement. Certains supportent de hautes températures, d’autres des températures basses.
Ci-dessous la comparaison des paramètres de croissance entre une moisissure et une bactérie.


Moisissures
(penicillium)
Bactéries
(salmonelles ou Clostridium*)
Température minimum -5 à 15°C 5 à 10°C
optimum 10 à 35°C 25 à 43°C
maximun 35 à 60°C 30 à 50°C
 
pH minimum 1,5 à 3,5 3,5 à 4,5
optimum 4 à 7 6 à 8
maximum 8 à 11 7,5 à 9
disponibilité en eau minimale de 0 à 1 0,7 0,95
* bactérie présente dans les conserves ou charcuteries avariées, responsable du botulisme, infection rare mais souvent mortelle.

Les micro-organismes pathogènes pour l’homme se développent rapidement dans les conditions de température avoisinant les 37°C.

Croissance de bactéries en fonction de la température du milieu de culture
3. Conservation des aliments
Il existe de nombreuses techniques de conservation des aliments. Elles consistent à tuer les micro-organismes ou à les mettre dans des conditions de développement difficile, voir impossible.

On joue notamment sur les conditions de température (chaleur/froid), de disponibilité de l’eau (séchage), d’atmosphère (privation d'oxygène).
L'essentiel
Les techniques de conservation des aliments se basent sur la connaissance de la biologie des microorganismes, dont certains sont pathogènes. Elles modifient les conditions physico-chimiques (température, pH, teneur en eau…) des aliments de façon à empêcher le développement des micro-organismes.
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