microbiologie (partie théorique)

MICROBIOLOGIE (partie théorique)2
Document support pédagogique Projection Data Show Discussion sur cas concrets Evaluation de l’animateur par les
participants Evaluation à chaud des participants Durée: 2 jours Programmation: 16 & 17/07/2009
3
Fonctions: Professeur de l’Enseignement Supérieur (ex. IAV Hassan II; actuellement à SUP’AGRO) Directeur de SUP’AGRO
4
leurs principales propriétés en relation avec les aliments ;
Connaissance des exigences de la croissance microbienne;
Connaissance des moyens de lutte contre les microbes;
Connaissance de l’opération NDR (Nettoyage Désinfection Rinçage)
6
Microbiologie alimentaire
Introduction générale o 1- Nature biologique des microbes o 2- Contamination des aliments par les
microbes o 3- Croissance des microorganismes o 4- Lutte contre les microbes
indésirables o 5- Nettoyage, Désinfection et Rinçage
dans les IAA Conclusion générale
7
8
ensemencée)
Flore microbienne de contamination, - indésirable, - « nuisible » - à combattre (à tuer
ou inhiber)
Microbiologie alimentaire Introduction générale
La microbiologie alimentaire (sens large): science consacrée à l’étude des microbes en relation avec les aliments
Dans la pratique, on distingue: - Microbiologie industrielle alimentaire:
études des espèces « utiles » - Microbiologie alimentaire (sens strict):
étude des espèces indésirables
Microbiologie alimentaire Introduction générale o 1- Nature biologique des 1- Nature biologique des
microbesmicrobes o 2- Contamination des produits par les
11
Définition Notion de vie Les bactéries Les levures et moisissures
(microorganismes fongiques) Les protozoaires Les virus
12
Microbiologie alimentaire 1- Nature biologique des microbes
Définition: Les Microbes sont des êtres vivants
microscopiques, invisibles à l’œil nu - Virus: taille < 0,3 µm - Bactéries: 1 à 10 µm environ - Levures: 10 à 25 µm environ - Moisissures: mycélium à taille
indéterminée - Protozoaires: jusqu’à 300 µm
13
14
Notion de vie
o Manifestations de la vie: - Nutrition - Respiration - Reproduction o Vie: Interactions entre être vivant
et son milieu
blé blé
Micr. fongiques
Les Bactéries
18
Morphologie
19
Formes dominantes: ronde (coccus) ou allongée (bâtonnet)
20
Formes d’association - paires: diplocoque, diplobacille; - Chaînettes: Streptocoques; - Grappes: Staphylocoques; - Gerbes: bacille de Koch.
Streptocoque Bacille de KochStaphylocoque
Structure cellulaire - Cellules procaryotes (simples):
paroi, membrane cytoplasmique, cytoplasme, noyau avec un chromosome unique circulaire et sans paroi nucléaire
- Présence de flagelles ou de capsule chez certaines espèces
22
flagelle et capsule
Classification en Gram positives et Gram négatives (coloration de Gram)
25
+
-
Comparaison paroi des bactéries à Gram
positif et à Gram négatif
27
Sporulation - Formation de spores résistantes
(certaines espèces)
Conditions favorables Conditions défavorables
Reproduction Reproduction
cellules filles identiques
Les Levures
31
Morphologie - Etat unicellulaire dominant, formes
variées, souvent ovoïde ou globuleuse
Structure cellulaire
33
Légende:
Variation de la structure cellulaire de la levure selon les conditions
d’oxygénation
Reproduction - Reproduction surtout par
Pseudomycélium
Levures mieux adaptées que les bactéries aux
milieux acides et/ou
riches en sucres
Moisissures
Morphologie et structure
Moisissure sur l’épiderme d’une plante
Structure filamenteuse des moisissures
Reproduction Reproduction par spores (pas spécialement résistantes)
41
Moisissures mieux adaptées aux milieux acides
et/ou relativement secs que les bactéries
42
Colonies de
Bactéries Levures
Thalles de
Protozoaires
(parasites) pour l’Homme
Les virus
- Invisibles au microscope optique - Structure simple, non cellulaire - Un seul acide nucléique: ADN ou ARN - Une capside protéique - Une enveloppe pour les virus dits
enveloppés (pas pour les virus nus) - Parasites intracellulaires obligatoires
47
Introduction générale o 1- Nature biologique des microbes o 2- Contamination des aliments 2- Contamination des aliments
par les microbespar les microbes o 3- Croissance des microorganismes o 4- Lutte contre les microbes
49
2.1- Flore de contamination (indésirable)
2.2- Les microbes sont partout 2.3- Sources de contamination
des aliments 2.4- L’Homme: source de
contamination majeure
2.1- Flore de contamination
Responsables d’altération (bactéries, levures, moisissures)
Indices de contamination fécale (bactéries: Coliformes et Streptocoques fécaux)
Antagonistes d’agents de fermentation (virus bactériophages, bactéries)
51
Microbiologie alimentaire 2- Contamination par les microbes 2.1- Flore de contamination
Flore responsable d’accidents sanitaires
- Infections alimentaires: Salmonelles, virus
- Toxi-infections alimentaires: Staphylococcus aureus, Escherichia coli
52
Flore responsable d’altération
Flore responsable indice de contamination fécale
54
Le sol L’eau L’air Les plantes, les animaux domestiques Les insectes et autres nuisibles L’Homme L’environnement en général
Microbiologie alimentaire 2- Contamination par les microbes
2.2- Les microbes sont partout
55
Microbiologie alimentaire 2- Contamination par les microbes 2.2- Les microbes sont partout
Le sol: plusieurs milliards par gramme (sol cultivé)
L’eau: océans, mers, lacs, cours d’eau, marécages, eaux usées, etc.
L’air: poussières et autres particules
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Les plantes, les animaux domestiques et les produits qui en dérivent
« Les nuisibles » (vermine): insectes, rongeurs, oiseaux, etc. ;
L’Homme
L’environnement en général: parterre, murs, plafonds, vêtements, ustensiles, matériel, etc.
58
Microbiologie 2- Contamination par les microbes
2.3- Sources de contamination des aliments
Les 5 M
Microbiologie alimentaire 2- Contamination par les microbes 2.3- Sources de contamination des produits
Matières premières
premières, additifs, emballages, etc.)
- les traitements appliqués (histoire de chaque intrant depuis son origine)
- les conditions de stockage et de transport
60
Milieu
61
Matériel La flore apportée par le matériel
varie notamment avec: - La nature des produits traités à
l’aide de ce matériel - L’usage du matériel en question - Le nettoyage et la désinfection
adoptés
62
Manipulations - Tout traitement appliqué depuis
l’obtention des matières premières jusqu’à l‘utilisation des produits finis
- Chaque traitement peut avoir un effet sur la qualité hygiénique d’un produit
63
Diagramme de cause à effet d’Ishikawa
64
2.4- L’homme: source de contamination
L’individu sain: flore commensale
L’individu malade: flore pathogène et/ou toxinogène
Le porteur sain
65
Microbiologie alimentaire 2- Contamination par les microbes 2.4- L’Homme source de contamination
L’individu sain - Peau (surtout la main) - Cheveux et cuir chevelu - Sous les ongles - Dans les cavités ouvertes: bouche,
narines, oreilles, etc. - Dans l’intestin: plusieurs milliards
de cellules microbiennes par gramme.
66
Aisselles: 106 à 107 bactéries /cm2
Mains: 106 bactéries/cm2
Salive: 108 bactéries /g
Matières fécales: 109 bactéries /g
67 Nombre de particules de plus de 0,5 µm émises par minute selon l’activité de l’individu
68
L’individu malade Flore pathogène et/ou toxinogène - Sur la peau (plaies ouvertes,
furoncles) et dans le cuir chevelu - Dans la gorge et les voies
respiratoires: tuberculose, grippe, angine, pharyngite, bronchite, etc.
- Dans l’intestin: maladies parfois très graves (choléra, typhoïde), gastro- entérites, etc.
- Dans les yeux: conjonctivites
69 une toux faible:
Un éternuement: 20 000 à 40 000
70
Le porteur sain
- Individu hébergeant un microbe pathogène sans montrer de signes de maladie
- Constitue une source de contagion pour son entourage
- Contamine les produits qu’il manipule
71
Conclusion - Toute personne libère dans
l’environnement des microbes variés - Toute personne peut contaminer les
personnes de son entourage avec des microbes dangereux
- Toute personne peut contaminer les produits manipulés avec des microbes indésirables
72
o Introduction générale o 1- Nature biologique des microbes o 2- Contamination des aliments par les
microbes o 3- Croissance des microorganismes3- Croissance des microorganismes o 4- Lutte contre les microbes indésirables o 5- Nettoyage, Désinfection et Rinçage dans
les IAA Conclusion générale
3.2- Vitesse de la croissance et du métabolisme
3.3- Paramètres de la croissance et le métabolisme
74
Modèle d’étude: microorganisme unicellulaire (bactérie ou levure) en culture pure sur milieu liquide simple
Courbe de croissance: tracé du Log N (nombre de cellules microbiennes) en fonction du temps
Temps de génération et Taux de croissance horaire
75
I
II
III
Temps
I: phase de latence II: phase d’accélération III: phase exponentielle
IV: phase de décélération V: phase stationnaire
VI: phase de début de déclin VII: phase de déclin accéléré
Tracé de la courbe de croissance (micro-organisme unicellulaire
en culture pure en milieu liquide simple)
76
Microbiologie alimentaire 3- Croissance des microorganismes 3.1- Allure de la croissance microbienne
Temps de génération Tg: durée nécessaire pour que l’effectif de la population soit doublé (écart entre 2 divisions cellulaires successives)
Log N
Escherichia coli: 20 min Staphylococcus aureus: 20 min Mycobacterium tuberculosis:
800 à 900 min (15 h)
N2 = 2 N1
Microbiologie alimentaire 3- Croissance des microorganismes 3.1- Allure de la croissance microbienne
Taux de croissance horaire Tc: nombre de divisions cellulaires à l’heure
Tc
= 1 Tg
Escherichia coli: 3 h-1
Staphylococcus aureus: 3 h-1
3.2- Vitesse de la croissance et du métabolisme
VR bactéries > VR levures > VR moisissures
Exemples: Escherichia coli (bactérie) se divise toutes les 20 min dans les conditions optimales (temps de génération Tg); chaque heure: 3 divisions cellulaires, soit multiplication de l’effectif de population par 8 Saccharomyces cerevisiae (levure) a besoin de 100 min pour se diviser; multiplication l’effectif de population par 1,6 en une heure
79
Microbiologie alimentaire 3- Croissance des microorganismes 3.2- Vitesse de la croissance et du métabolisme
0 h 1 h 2 h 3 h 4 h 5 h 6 h 7 h 8 h 9 h
10 h
1 8
64 512
16 631 216 133 049 728
1 064 397 824
Evolution de l’effectif d’Escherichia coli en fonction du temps
80
Microbiologie alimentaire 3- Croissance des microorganismes 3.2- Vitesse de la croissance et du métabolisme
Consommation très rapide des nutriments
Libération très rapide de substances de déchets pouvant être:
o responsables d’odeurs, de couleurs, de goûts anormaux, etc.
o toxiques
82
3.3- Paramètres de la croissance et du métabolisme
- Composition du milieu - Température - pH - Oxygénation - Humidité relative de l’air
83
Composition du milieu
L’eau Source de Carbone (souvent aussi
source d’énergie) Source d’Azote Eléments minéraux: P, S, éléments
majeurs et éléments mineurs (oligo- éléments)
Facteurs de croissance
L’eau o Généralités, notion d’activité de
l’eau o Échanges entre micro-organisme et
milieu o aw minimale et aw optimale de
croissance o Micro-organismes osmophiles o Micro-organismes halophiles
85
Généralités, notion d’activité de l’eau
- L’eau: 80 à 90% du poids des microorganismes
- Seule l’eau libre du milieu est utilisable - La proportion d’eau libre s’exprime par l’activité de l’eau ou aw (activity of
water) ERH= Humidité relative d’équilibre
Pression de vapeur du milieu
Pression de vapeur de l’eau pure =aw
ERH =
100
86
Échanges entre micro-organisme et milieu Expression en pression osmotique . Milieu isotonique: équilibre . Milieu hypotonique: turgescence; le
micro-organisme absorbe de l’eau; son aw augmente (éclatement en cas d’écart important: lyse)
. Milieu hypertonique: le micro-organisme perd de l’eau, son aw interne diminue
87
Valeurs cardinales de l’aw pour les micro-organismes:
- aw optimale de croissance - aw minimale de croissance
Remarque: pour un métabolisme donné (ex.: production d’une toxine), ces valeurs peuvent différer de celles de la croissance
88
- Aw optimale de croissance (souvent 0,9 à 1)
En général, bactéries plus hygrophiles que levures et moisissures
Exemples: Bactéries: Clostridium, Salmonella,
Xeromyces bisporus: 0,90
Bactéries à Gram négatif, quelques levures 0,95- ≈ 1
Majorité des cocci, lactobacilles, qq moisissures 0,91-0,95
Majorité des levures 0,87-0,91
Levures osmophiles
0,80-0,87 0,67-0,75
90
Minimum absolu d’aw pour les
micro-organismes connus:
Micro-organismes adaptés aux faibles activités de l’eau (fortes pressions osmotiques):
osmophiles: supportent ou même exigent de fortes concentrations en sucres (sirops, miel, etc.)
Ex.: Saccharomyces rouxii, Aspergillus glaucus
halophiles: exigent de fortes concentrations en sel (les halotolérants les supportent)
92
o Exemples de micro-organismes adaptés aux milieux salés
Halotolérants: Staphylococcus aureus, streptocoques fécaux
Faiblement halophiles: microflore marine Extrêmement halophiles: microflore des
saumures (genres Halobacterium & Halococcus)
Microbiologie Alimentaire 2- Interaction microorganisme/milieu (aliment)
Bactéries à Gram positif Micrococcus Staphylococcus aureus Bacillus B. cereus B. subtilis B. stearothermophilus Clostridium Cl. botulinum A & B Cl. botulinum E Cl. perfringens Lactobacillus Halobacterium halobium
0,90-0,95 0,84-0,92 0,90-0,99 0,92-0,95
Bactéries à G. négatif Escherichia coli Salmonelles Vibrio costicolus V. parahaemolyticus Pseudomonas
Levure Saccharomyces
aw minimales permettant la croissance des microorganismes à une température proche de l’optimum
94
aliments • Milieu de Chapman pour S. aureus
(7,5% pour Chapman normal et 15% pour Chapman hypersalé)
• Eau physiologique (NaCl 8,5 g/l) pour dilution des échantillons et des cultures microbiennes
95
Viande fraîche Pâté de foie Fromage à tartiner
Salami Sauce de soja Farine, riz
0,95-1 0,96 0,95 0,82 0,80 0,80- 0,87
Beurre d’arachide ** Lait en poudre* Fruits séchés Épices Biscuits
0,70 0,70 0,60-0,65 0,50 0,30
* à 8% d’eau ** à 15% d’eau
Activités de l’eau (aw) approximatives de quelques produits alimentaires
96
La source de Carbone
- Métabolisme selon conditions
Nature: o Glucides simples: pentoses, hexoses
(glucose, fructose, mannose, etc.) o Diholosides: saccharose, lactose,
maltose (nécessité d’enzymes spécifiques)
o Glucides complexes: amidon, cellulose, etc. (nécessité d’un système enzymatique); micro-organismes cellulolytiques, amylolytiques, etc.
98
Nature (suite) o Hydrocarbures: hexadécane C16H34
notamment dans les sous-produits pétroliers
o Acides aminés: si pas de source de C plus simple
o Acides gras et lipides: idem
99
Métabolisme des glucides - Métabolisme aérobie: respiration
(production de CO2, H2O et beaucoup d’énergie)
- Métabolisme anaérobie: fermentation alcoolique, lactique, etc.(produit principal + produits secondaires de fermentation; peu d’énergie)
100
Exemple d’application: - Coliformes totaux: fermentation
du lactose avec production de gaz à 32°C
- Coliformes fécaux: fermentation du lactose avec production de gaz à 44,5°C
101
La source d’Azote
102
Généralités:
Azote nécessaire pour: o Protéines (dont enzymes) o Acides nucléiques o Autres molécules vitales: DPN,
TPN, ATP, ADP, etc.
Formes inorganiques d’Azote: N2 gazeux: par micro-organismes
fixateurs d’azote Bactéries symbiotiques avec
Légumineuses (nodosités sur les racines): genre Rhizobium
Micro-organismes libres (sol, eaux): genre Azotobacter
104
Formes inorganiques d’Azote (suite)
NO2 -: genre Nitrobacter
NO3 -: Enterobacteriaceae + autres
NH4 +: genre Nitrosomonas +
R-NH2 + R’ R+R’-NH2 o simples: acides aminés libres,
amines, urée o complexes: protéines (par les
microorganismes protéolytiques)
Conséquences: o Rôle essentiel des micro-organismes
dans l’altération des produits contenant des protéines
108
Éléments minéraux
o P et S o Autres éléments majeurs o Éléments mineurs
(oligoéléments)
109
Microbiologie alimentaire 3- Croissance des microorganismes 3.3- Paramètres de la croissance et du métabolisme Composition du milieu/ éléments minéraux
P et S o Phosphore: • pour les acides nucléiques et d’autres molécules
vitales: ATP, ADP, TPN, DPN, etc. • forme: phosphate H2PO4
-
-
Autres éléments majeurs (plastiques)
- Participent à la construction des constituants cellulaires: Ca,
- Assurent les équilibres osmotiques et ioniques de la cellule avec le milieu: K, Na, etc.
111
Éléments mineurs (oligoéléments)
- Font partie de la constitution de co-enzymes (Mg de la chlorophylle, Fe des cytochromes)/ ou
- Jouent le rôle de co-facteurs enzymatiques: Cu et Fe pour les enzymes respiratoires
112
Facteurs de croissance - Substances organiques
indispensables à la croissance et que le microorganisme ne peut pas synthétiser lui-même: apport nécessaire dans le milieu
- Nature: acides aminés, vitamines, bases puriques ou pyrimidiques
113
Température Températures cardinales Vitesse de croissance en fonction
de la température Classification des
microorganismes en fonction de leur température optimale
Applications
114
Températures cardinales
115
V
TT min T opt T max
Z. dysgénésique Z. eugénésique Z. létale
Vitesse de croissance d’un micro- organisme en fonction de la température
Vitesse de croissance V d’un microorganisme en fonction de la température T
116
Microbiologie alimentaire 3- Croissance des microorganismes 3.3- Paramètres de la croissance et du métabolisme Température
Classification des microorganismes en fonction de leur température optimale de croissance (surtout):
Micro-organismes thermophiles Micro-organismes mésophiles Micro-organismes psychrotrophes Micro-organismes psychrophiles Micro-organismes cryophiles
117
Applications: Respect de la température optimale pour la
culture des microorganismes Réfrigération (températures positives) ou
congélation (températures négatives) des produits pour les conserver
Attention! - Le froid ne tue pas les microbes - Le froid n’améliore pas la qualité hygiénique
des produits
0
- 10
- 14
- 18
STERILISATION
PASTEURISATION
REFRIGERATION
CONGELATION
SURGELATION
Thermophiles
Mésophiles
Psychrotrophes
Psychrophiles
Cryophiles
pH
du pH Classification des
120
Valeurs cardinales de pH pour la croissance:
o pH minimum o pH optimum de croissance o pH maximum
121
V
Vitesse de
122
Différentes classes définies:
Micro-organismes acidophiles (pH optimum acide: inférieur ou égal à 6-6,5)
Micro-organismes alcalophiles (pH optimum basique: supérieur ou égal à 8)
Micro-organismes neutrophiles (pH optimum neutre: 6,5-7,5)
123
Bactéries à Gram positif minimum optimum maximum
Staphylococcus Streptococcus Bacillus sp. B. subtilis Cl. botulinum Cl. perfringens Cl. sporogenes Lactobacillus
4,0 4,3 4,5 4,2 4,7
5,0 3,0
124
Bactéries à Gram négatif minimum optimum maximum
Escherichia coli Klebsiella Salmonella Proteus V. parahaemolyticus Pseudomonas
4,3 4,4 4,5 4,4 4,8 5,6
6,0-8,0
pH limites et optimum de microorganismes des aliments (suite)
125
Levures minimum optimum maximum
126
Asperge
5,7-6,1
Pois
4
,6-6,5
Betterave
4,2-4,4
Choux
alimentaires Légumes
pH approximatifs de certains produits
Alimentaires (suite) Viande hachée 5,1-6,2
Porc
5,9-6,1
risque microbien (ex.: Clostridium) • Milieux acides pour isolement et
numération des levures et moisissures
129
Oxygénation Oxygénation - Micro-organismes aérobies stricts - Micro-organismes anaérobies stricts - Micro-organismes aéro-anaérobies
facultatifs (ex.: levures)
130
Aérobie strict
Micro- aérophile
Méso- anaérobie
Anaérobie strict
Aéro-anaérobie facultatif
Zone de croissanc
Répartition des différents groupes microbiens:
- Bactéries: toutes catégories possibles
132
Humidité relative de l’air
aw > HR air
microbes o 3- Croissance des microorganismes o 4- Lutte contre les microbes 4- Lutte contre les microbes
indésirablesindésirables o 5- Nettoyage, Désinfection et Rinçage
134
4.2- Protéger les produits de la contamination
4.3- Les tuer
135
Microbiologie alimentaire 4- Lutte contre les microorganismes 4.1- Les empêcher de se développer
Froid: réfrigération ou congélation (surgélation)
Séchage (évaporation de l’eau, ou sublimation sous vide: lyophilisation)
Salage Sucrage Ajout d’additifs antimicrobiens
(conservateurs à action inhibitrice)
Microbiologie alimentaire 4- Lutte contre les microorganismes 4.2- Protéger les produits de la contamination
Emballage Couverture des produits Atmosphère confinée avec air filtré Comportement responsable vis-à-
vis des produits (Bonnes Pratiques d’Hygiène)
137
Microbiologie alimentaire 4- Lutte contre les microorganismes 4.3- Les tuer
À l’aide de la chaleur À l’aide des radiations À l’aide de produits chimiques (à
action germicide)
A l’aide de la chaleur
Effets de la chaleur Courbe de destruction thermique
d’un microorganisme Applications Paramètres influents
(température, durée, humidité, densité de population, etc.)
139
Microbiologie alimentaire 4- Lutte contre les microorganismes 4.3- Les tuer A l’aide de la chaleur
Effets de la chaleur Agent de destruction universel
des microbes Détruit aussi les enzymes Agit surtout par dénaturation des
protéines (enzymes), mais aussi sur lipides (membranaires), vitamines, etc.
140
N0
T
Température constante
141
Applications Stérilisation: vise la destruction de
l’ensemble des microbes présents dans un aliment
Pasteurisation: vise les microbes pathogènes (lait, crème, etc.) et/ou ceux responsables d’altération (vinaigre, bière)
142
Paramètres influents: La température de traitement La durée du traitement Chaleur humide plus efficace que chaleur sèche
Espèces sporulées plus résistantes que non sporulées
Spores plus résistantes que formes végétatives
Autoclave (chaleur humide): 120°C, 15-20 min Four Pasteur (chaleur sèche): 180°C, 1h ou 160°C, 2h
Temps
143
Densité de population
T1 T2
Un produit plus contaminé qu’un autre exigera une température plus élevée et/ou un temps plus long
pour un traitement de
A l’aide de radiations
Généralités Spectre des radiations
145
Microbiologie alimentaire 4- Lutte contre les microorganismes 4.3- Les tuer A l’aide de radiations
Généralités o Radiation: émission et propagation
d’énergie à travers l’espace ou à travers un matériau
o Les λ les plus courtes sont les plus actives contre les microbes: micro-ondes, ultraviolets, rayons X, rayons γ
146
A nt
ir ac
hi ti
qu e
0,001 0,01 0,06 1,4 136 1000 4000 8000 1x106 4x106 1x1011 2x1012 5,5x1012 3x10
136 1000 2000 2800 3300 4000 8000
En Angstrom
En Angstrom
147
Microbiologie alimentaire 4- Lutte contre les microorganismes 4.3- Les tuer A l’aide de radiations
Applications en IAA
Stérilisation des emballages
A l’aide de substances chimiques
Généralités Effets des agents antimicrobiens sur
les cultures microbiennes Mesure de l’activité antimicrobienne Paramètres d’efficacité des agents
antimicrobiens chimiques Différents usages des agents
antimicrobiens chimiques
149
Microbiologie alimentaire 4- Lutte contre les microorganismes 4.3- Les tuer A l’aide de substances chimiques Généralités
o Agent peut être antibactérien,
antifongique, antiviral o Un même agent peut agir sur
plusieurs groupes: agent antimicrobien
150
Microbiologie alimentaire 4- Lutte contre les microorganismes 4.3- Les tuer A l’aide de substances chimiques Généralités
o Effet létal: agent bactéricide, fongicide, virucide; germicide ou microbicide si action plus générale; l’effet létal peut être suivi de lyse cellulaire
o Effet inhibiteur: agent bactériostatique ou fongistatique
o Une substance peut avoir action létale ou inhibitrice sur un microbe selon la concentration
151
TempsTemps Temps
BACTERIOSTASE BACTERICIDIE BACTERIOLYSE
Effets des agents antimicrobiens sur les cultures microbiennes (ex.: bactéries)
152
Microbiologie alimentaire 4- Lutte contre les microorganismes 4.3- Les tuer A l’aide de substances chimiques
Mesure de l’activité antimicrobienne
o Technique de dilution en tube (milieu liquide)
o Technique de diffusion en gélose (milieu solide)
Antibiogramme Recherche de l’effet conjugué de 2
substances
153
Incubation Ensemencement
de la CMD en milieu liquide
Pas de croissance
Croissance
154
Technique de diffusion en milieu gélosé pour l’étude du pouvoir
antimicrobien des substances chimiques
substance inhibitrice
158
Paramètres d’efficacité des agents antimicrobiens chimiques
o Nature de la substance o Concentration de la substance o Durée de contact avec le micro-organisme o Nature du micro-organisme o Effectif de la population microbienne o État physiologique des cellules o Composition et caractéristiques du milieu
Voir Chapitre 5
159
Différents usages des agents antimicrobiens chimiques
o Désinfectants o Antiseptiques o Agents chimiothérapiques
160
Désinfectants: pour les objets ou les surfaces inertes
Antiseptiques: en usage externe pour l’Homme et les animaux
Agents chimiothérapiques: par voie générale pour l’Homme et les animaux
161
Désinfectants • En médecine: stérilisation du matériel et
produits sensibles à la chaleur • En industrie pharmaceutique et
alimentaire : sols, murs, surfaces de travail, machines, tuyauteries, etc.
• Traitements des eaux: eaux de boisson, eaux de process dans l’industrie, eaux usées avant rejet dans l’environnement
162
Désignation Utilisation Mode d’action Dichlorure mercurique Sulfate de cuivre Iode (solution) Chlore (gaz) Composés chlorés
Composés phénoliques Détergents cationiques (ammoniums quaternaires Oxyde d’éthylène (gaz)
Ozone
Tables, sols Piscines (algicide), eaux Instruments médicaux Eaux Équipements en industries alimentaires Surfaces Instruments médicaux, équipements industries alimentaires Matériel de laboratoire en plastique Eau potable
Se combine avec SH Précipite les protéines Iodation de la tyrosine Agent oxydant Agents oxydants
Dénaturent les protéines Interagissent avec les phospholipides
Agent alkylant
Agent oxydant
Exemples de désinfectants, avec leurs usages et leurs modes d’action
163
Antiseptiques
- Aussi dans les yeux, la bouche, le pharynx
164
Organo-mercuriques Nitrate d’argent Iode (solution) Éthanol (70%)
Bis-phénols (hexachlorophène) Détergents cationiques (ammoniums quaternaires Peroxyde d’Hydrogène
Peau Yeux (nourrissons) Peau Peau
Savons, lotions, déodorants Savons, lotions
Peau
Se combine avec gr. SH Précipite les protéines Iodation de la tyrosine Dénature les protéines, solubilise les lipides Détruit la membrane cellulaire Interagissent avec phospholipides
Agent oxydant
Exemples d’antiseptiques, avec leurs usages et leurs modes d’action
165
Agents chimiothérapiques
166
Microbiologie alimentaire 4- Lutte contre les microorganismes 4.3- Les tuer A l’aide de substances chimiques • Antimétabolites
- Analogues de structure avec métabolites essentiels ou facteurs de croissance
- Exemple :PAS (sulfamides) avec PAB; agissent en compétition avec PAB
- Nombreux autres antimétabolites connus
167
Mécanisme de l’action antibactérienne du PAS (analogue de structure du PAB)
168
o Antibiotiques - Définition Substances chimiques produites par des
micro-organismes et actives contre d’autres micro-organismes (surtout bactéries)
Peuvent être plus efficaces après transformation chimique: antibiotiques semi-synthétiques
Certains peuvent être obtenus par voie chimique
169
Microbiologie alimentaire 4- Lutte contre les microorganismes 4.3- Les tuer A l’aide de substances chimiques/antibiotiques
- Paramètres de sensibilité des bactéries
. Gram + généralement plus sensibles que Gram –
. Certains n’agissent que sur Gram+, d’autres que sur Gram-
. Âge des cultures (pénicilline agit seulement sur cellules en division)
. Densité cellulaire
170
- Modes d’action
. Désorganisation de la membrane cytoplasmique: Polymixine B
. Inhibition de la transcription (rifamycines)
. Inhibition de la traduction (chloramphénicol, streptomycine, tétracycline)
171
- Résistance des bactéries: déterminisme génétique
. Gène de structure: résistance à la pénicilline de Staphylococcus aureus; peut être perdue par mutation génétique
. Plasmide: fréquente chez bactéries à Gram négatif; plasmide transférable d’une cellule à une autre parfois d’espèce différente (RTf: plasmide de polyrésistance)
172
- Résistance des bactéries: physiologie
Plusieurs mécanismes possibles; exemples: . Production d’une enzyme qui détruit
l’antibiotique (pénicillinase ou β- lactamase, enzyme inductible chez S. aureus)
. Modification de structure de la cible sensible à l’antibiotique (par mutation)
173
-Eucaryotes Synthèse de l’ARN Analogues de fact. crois. Inconnu
Pénicillines Céphalosporines
Polymixines Polyènes
Pénicilline G, Ampicilline Méthicilline, Céphalotine, Céphamycine Polymixine B Nystatine, Amphotericine
Chloramphénicol Streptomycine; tobramycine Tétracycline, chloretétracycline Erythromycine Lincomycine, Clindamycine Cycloheximide Rifampine Sulfanilamide Isoniazide Griséofulvine
Exemples d’antibiotiques, avec leurs cibles dans les cellules sensibles
174
Microbiologie alimentaire Introduction générale o 1- Nature biologique des microbes o 2- Contamination des produits par les
microbes o 3- Croissance des microorganismes o 4- Lutte contre les microbes indésirables
o 5- 5- Nettoyage, Désinfection et Rinçage dans les IAA
Conclusion générale
175
Microbiologie alimentaire 5- Nettoyage, Désinfection & Rinçage dans les IAA 5.1- Introduction 5.2- Le nettoyage 5.3- La désinfection 5.4- Le rinçage 5.5- Technologie de l’opération NDR 5.6- Inspection 5.7- Conclusion
176
5.1- Introduction
5.1.2- But de chaque étape
177
Microbes et produits alimentaires Différents types de microbes : virus, bactéries, levures et moisissures (champignons microscopiques), parasites (protozoaires).
Microbiologie alimentaire 5- Nettoyage, Désinfection & Rinçage (NDR) 5.1- Introduction
5.1.1- Nécessité de l’opération NDR
voir chapitre 1
- Flore spécifique
- Flore de contamination (indésirable): . Danger sanitaire et/ou . Cause d’altération biochimique et/ou . Indice de contamination fécale
Microbiologie alimentaire 5- Nettoyage, Désinfection & Rinçage (NDR) 5.1- Introduction
5.1.1- Nécessité de l’opération NDR
voir chapitre 2
Nécessité de lutter contre les microbes indésirables pour:
- protéger la santé du consommateur ; - éviter l’altération des aliments ; - prouver que l’on a appliqué les bonnes pratiques d’hygiène.
Microbiologie alimentaire 5- Nettoyage, Désinfection & Rinçage (NDR) 5.1- Introduction 5.1.1- Nécessité de l’opération NDR
180
Lutte préventive : . Minimiser les contaminations ; . Minimiser les risques de développement microbien. Lutte curative :
. Destruction des micro-organismes présents dans les aliments (chaleur, radiations, agents chimiques autorisés).
181
•NDR : moyen de lutte préventive contre la contamination des aliments; concerne tout ce qui peut entrer en contact avec les aliments :
. directement : machines, conduites, ustensiles, outils, surfaces de travail, eaux de process, etc. ;
. indirectement : locaux, eaux de lavage ou de rinçage, etc.
Microbiologie alimentaire 5- Nettoyage, Désinfection & Rinçage (NDR) 5.1- Introduction 5.1.1- Nécessité de l’opération NDR
182
Microbiologie alimentaire 5- Nettoyage, Désinfection & Rinçage (NDR) 5.1- Introduction 5.1.2- But de chaque étape Succession des actions
Enlèvement des grosses saletés Enlèvement des souillures à l’aide de
produits nettoyants (1 phase ou plus) Rinçage(s) intermédiaire(s):
enlèvement des souillures & du (des) produit(s) nettoyant(s)
Application de désinfectant(s) Rinçage final
183
Nettoyage: enlèvement des saletés
indésirables en solution, en émulsion ou en suspension
surface nettoyée: surface physiquement propre
184
Microbiologie alimentaire 5- Nettoyage, Désinfection & Rinçage (NDR) 5.1- Introduction 5.1.2- But de chaque étape Désinfection: destruction des
microbes qui se trouvent à la surface d’un matériau (machines, conduites, sols, murs, etc.) ou dans un milieu donné (eau, air, etc.)
surface désinfectée: surface microbiologiquement propre
185
Rinçage: enlèvement des produits chimiques restants après nettoyage ou après désinfection pour éviter leurs effets indésirables
surface rincée: surface chimiquement propre
186
Microbiologie alimentaire 5- Nettoyage, Désinfection & Rinçage (NDR)
5.1- Introduction 5.2- Le nettoyage 5.3- La désinfection 5.4- Le rinçage 5.5- Technologie de l’opération NDR 5.6- Inspection 5.7- Conclusion
187
5.2- Le Nettoyage
5.2.1- La souillure 5.2.2- La détergence 5.2.3- Caractéristiques de l’agent
nettoyant idéal 5.2.4- Principaux agents
nettoyants 5.2.5- Choix de l’agent nettoyant
188
Microbiologie alimentaire 5- Nettoyage, Désinfection & Rinçage (NDR) 5.2- Le nettoyage 5.2.1- La souillure
Les Souillures sont généralement composées de constituants de la matière traitée et (très souvent) de microorganismes
On distingue: o Souillures liquides o Souillures solides
189
Encrassement des surfaces dans les IAA:
Adhésion de molécules (protéines, graisses, sucres, sels, etc.)
Adsorption de macromolécules à l’interface solide-liquide: film conditionnant
Adsorption de microorganismes: formation d’un biofilm
190190
191
Microbiologie alimentaire 5- Nettoyage, Désinfection & Rinçage (NDR) 5.2- Le nettoyage 5.2.1- La souillure
Naissance et vie d’un biofilm o Conditionnement de la surface o Adhésion des microorganismes
(d’abord réversible, puis irréversible)
o Colonisation de la surface (multiplication cellulaire)
o Maintenance et évolution du biofilm
192
contamination:
- Disloquée: dispersion possible des microbes dans l’aliment
193
5.2.2- La détergence
Définition Mécanisme de la détergence Mécanisme d’élimination de la
souillure Paramètres d’efficacité
Microbiologie alimentaire 5- Nettoyage, Désinfection & Rinçage (NDR) 5.2- Le nettoyage 5.2.2- La détergence Définition Détergence: processus selon
lequel les salissures sont détachées de leur substrat et mises en solution ou en dispersion
La détergence est la résultante de plusieurs réactions chimiques et de phénomènes physicochimiques aux interfaces support /
souillure / détergent
Mécanisme
Mouillage Déplacement de la souillure Maintien de la souillure à l’écart de
la surface (antiredéposition)
Microbiologie alimentaire 5- Nettoyage, Désinfection & Rinçage (NDR) 5.2- Le nettoyage 5.2.2- La détergence
Mouillage: la solution détergente doit entrer en contact avec la souillure et établir avec elle une force d’adhésion plus grande que celle existant entre souillure et surface Équilibre d’une goutte à
la surface d’un solide plan
l’angle α indique le pouvoir mouillant du liquide par rapport au support solide
α
197
Mouillage (suite) Les agents dits mouillants (ou
agents de surface) améliorent le pouvoir mouillant des solutions
Eau + agent mouillantEau
Microbiologie alimentaire 5- Nettoyage, Désinfection & Rinçage (NDR) 5.2- Le nettoyage 5.2.2- La détergence
Déplacement de la souillure: le détergent entoure la souillure et la détache jusqu’à ce qu’elle n’adhère plus au support
Support/souillure + Détergent
Supp./déterg. + Souil./Déterg.
Antiredéposition
Réactions chimiques Phénomènes physicochimiques
Réactions chimiques
. saponification (ex.: graisses saponifiées par les bases fortes; formation de savons);
201
Phénomènes physicochimiques : . Action des agents dispersants:
évitent la formation d’agrégats ou d’agglomérats et la sédimentation
. Action des solvants lipophiles qui seront émulsionnés dans le bain et faciliteront le passage des souillures en émulsion
202
Phénomènes physicochimiques (suite):
. Émulsification par action conjuguée des agents tensioactifs ajoutés et des savons formés.
203
Solubilisation Émulsification Miscellisation Arrachage par action mécanique:
micelles: agrégats compacts de molécules de l’agent de
surface présentant une partie hydrophile en contact
avec la solution aqueuse et une partie hydrophobe
au centre; s’adsorbent sur les souillures et les
répartissent en gouttelettes qu’elles emprisonnent
énergie cinétique de la solution détergente en circulation (agitation)
dans l’appareil encrassé ou pression du jet d’eau
ou brossage
Paramètres d’efficacité
Température: activation du nettoyage et destruction des microorganismes
L’hydrodynamisme des systèmes (fonction de la géométrie des installations et du débit des solutions)
Nature des matériaux du support Composition de la solution détergente
205
5.2.3- Caractéristiques de l’agent nettoyant idéal
o Solubilité rapide et complète dans l’eau
o Capacité d’arracher aisément les souillures
o Bonne mouillabilité des surfaces o Capacité d’assurer bonne dispersion
et mise en suspension des résidus solides (protéiques par exemple)
o Capacité d’émulsifier les graisses
206
Microbiologie alimentaire 5- Nettoyage, Désinfection & Rinçage (NDR) 5.2- Le nettoyage 5.2.3- Caractéristiques de l’agent nettoyant idéal (suite)
o Capacité de piéger le Ca (eau dure) o Action anti-mousse (cas du NEP) o Faible pouvoir corrosif o Rinçabilité aisée et complète o Faible coût o Toxicité minimale
207
L’eau Les détergents alcalins Les détergents acides Les agents mouillants (tensio-
actifs) Les agents séquestrants
5.2.4- Principaux agents nettoyants
L’eau • Agent nettoyant; son efficacité est
améliorée par: - la pression: 75 à 150 kg/cm2
- la chaleur - l’action mécanique • Solvant pour les agents nettoyants • Solvant pour les agents désinfectants • Solvant pour les agents mouillants Doit être traitée si nécessaire
(exemple: adoucissement)
Microbiologie alimentaire 5- Nettoyage, Désinfection & Rinçage (NDR) 5.2- Le nettoyage 5.2.4- Principaux agents nettoyants
Les détergents alcalins Bases fortes (ex.: soude caustique): les plus efficaces, les moins chères, mais les plus corrosives;
Bases faibles (carbonates, phosphates, borates, silicates, etc.): moins efficaces, moins corrosives & moins irritantes;
Valeur détergente = Alcalinité active
Alcalinité active**
Soude caustique
211
Alcalinité active**
212
Mode d’action des bases fortes
- Saponifient et émulsifient les lipides
- Défloculent et débobinent les protéines
213
CH2O-CO-R1 CH2OH CHO-CO-R2 + 3 NaOH CHOH CH2-CO-R3 CH2OH
R1COONa R2COONa R3COONa
par la soude
- Ca -
- Ca -
Mécanisme de défloculation et de débobinage des protéines par la soude
Protéines floculées
Les détergents acides Dissolvent les minéraux: Ca, Mg, etc. Concentration 0,5% ; pH < ou = 2,5 Acides minéraux: HCl, H2SO4, HNO3,
etc. Acides organiques: acétique,
216
Acétique Glycolique Lactique Gluconique Citrique Tartrique Lévulique Saccharique
Volatile, peu utilisé Stable, utilisé Coûteux, utilisé Stable, peu corrosif, utilisé Utilisé, mais coûteux Utilisé, mais coûteux Utilisé Liquide sirupeux, utilisé
217
Les agents mouillants Émulsifient huiles, graisses, pigments;
Non corrosifs; • A. M. anioniques (pH neutre):
compatibles avec agents nettoyants acides et basiques;
• A. M. non ioniques: les meilleurs pour les huiles;
• A.M. cationiques (ammoniums quaternaires): détergents moyens, mais bons désinfectants
218
Les agents séquestrants Forment des complexes solubles avec les ions Ca, Mg, Mn, Fe, etc.
Emulsifient les corps gras Mettent les souillures en
suspension Défloculent et débobinent les
protéines Rendent le rinçage plus aisé
219
5.2.5- Choix de l’agent nettoyant Nombreux paramètres pour le
choix d’un agent nettoyant
Le plus important est la nature de la souillure à enlever, donc la nature des produits traités ou fabriqués
220
Aliments riches en protéines (viande, volaille, poisson, etc.)
Soluble dans l’eau Solubles ds les bases Légèrement soluble dans les acides
Détergent alcalin chloré
Insolubles dans l’eau Solubles dans les bases
Détergent légèrement alcalin; si pas efficace, base forte
Choix du produit nettoyant en fonction
de la nature de la souillure
221
Aliments formateurs de tartre ou dépôts minéraux (produits laitiers, bière, épinards)
Insolubles dans l’eau Insolubles dans les bases Solubles dans acides
Produit chloré ou légèrement alcalin, alterner avec produit acide tous les 5 jours
Éléments d’eaux dures précipités par la chaleur
Insolubles dans l’eau Insolubles dans les bases Solubles dans acides
Produit acide
Partiellement solubles dans l’eau Solubles dans bases
Détergent légèrement alcalin
la nature de la souillure (suite)
222
223
5.3- La désinfection
5.3.3- Principaux désinfectants dans les IAA
224
5.3.1- Action des désinfectants sur les microbes
Nature de l’effet
Sélectivité de l’action
225
- Nature de l’effet Inhibiteur: bactériostatique, fongistatique, etc.
Létal ou destructeur: germicide ou microbicide, bactéricide, sporicide, fongicide, virucide, etc.
Notion de courbe de destruction
226
Log N
227
Introduction de l’agent inhibiteur Log N
Temps
228
Temps
Courbe de destruction d’un micro- organisme en présence d’un
agent chimique
Microbiologie alimentaire 5- Nettoyage, Désinfection & Rinçage (NDR) 5.3- La désinfection 5.3.1- Action des désinfectants sur les microbes - Sélectivité de l’action
Vis-à-vis des espèces microbiennes: notion de spectre d’activité (étroit ou
large) notion d’agent antimicrobien universel Cellules microbiennes / cellules
humaines ou animales risques minimes pour les
manipulateurs (ex.:désinfectants) cas des antibiotiques
230
- Paramètres d’efficacité d’un désinfectant
Nature des espèces microbiennes; Charge microbienne; pH; Concentration de l’agent antimicrobien; Durée de contact; Température; Composition du milieu Nature de la substance antimicrobienne;
231
Microbiologie alimentaire 5- Nettoyage, Désinfection & Rinçage (NDR) 5.3- La désinfection 5.3.1- Action des désinfectants sur les microbes - Paramètres d’efficacité d’un désinfectant
Nature des espèces microbiennes: • Nature du microbe: virus, bactérie,
levure ou moisissure • Espèce précise au sein de ces groupes • Gram-positivité ou Gram-négativité des
bactéries • Faculté de former des spores (bactéries)
232
Charge microbienne: Plus la charge initiale est élevée,
plus on doit augmenter la concentration et/ou la durée de contact.
Le NETTOYAGE doit réduire significativement la charge microbienne avant la désinfection
233
N0
Influence de la charge microbienne initiale sur l’effet létal d’un
agent chimique antimicrobien
Effet du pH: En général:
o le chlore et les ammoniums quaternaires efficaces à pH neutre,
o l’iode plus efficace à pH acide.
235
Cas du chlore:
- pH<4: faible activité; forme Cl2 domine - 4<pH<5: activité maximale; HClO
domine - pH>5: faible activité; forme ClO-
domine
236236
30
50
70
10
90
% d
En principe, l’efficacité augmente avec la concentration;
Attention! Variation possible d’autres paramètres (exemple: pH avec le chlore)
Dans solution non tamponnée, l’addition de Cl2 abaisse le pH et réduit la proportion de la forme HClO active.
238
d’un agent chimique
239
Effet de la durée de contact: Laisser agir le désinfectant assez
longtemps Plus la concentration est réduite,
plus la durée nécessaire est longue Attention! risque de corrosion
(surtout avec Chlore)
Règle: en cas de risque de corrosion, privilégier fortes concentrations, courtes durées
240
et l’agent désinfectant
thermostable (Hypochlorites & chloramines) et sans effets pervers
Sinon, problèmes possibles: Evaporation ou instabilité (chlore, iode,
ozone); Corrosion (chlore); Toxicité (chlore) Solubilité (chlore)
242
100
1,46 0,76 0,45 0,32 0,22 0,00
Effet de la température sur la solubilité du Chlore dans l’eau
243
Effet de la composition du milieu: Dureté de l’eau: affecte l’efficacité des
Ammoniums Quaternaires et de l’iode;
Matières organiques: fixent les molécules de l’agent désinfectant (ex.: Chlore)
244
Microbiologie alimentaire 5- Nettoyage, Désinfection & Rinçage (NDR) 5.3- La désinfection
5.3.2- Caractéristiques du désinfectant idéal Avoir une action rapide sur les
microbes Être inoffensif et ne pas irriter la peau Être autorisé par la législation et être
sans danger pour le consommateur Être facile à rincer Ne pas avoir d’effet indésirable sur les
aliments en cours de transformation Être économique
245
Être stable (concentré ou en solution)
Ne pas être corrosif Être compatible avec les autres
produits chimiques et l’équipement Être directement soluble dans l’eau
246
5.3.3- Principaux désinfectants dans les IAA
- Chlore et dérivés - Iodophores - Ammoniums quaternaires - Acide peracétique
247
Détruit plus difficilement les spores (aider avec un agent mouillant)
Effet influencé par pH, température, concentration, etc.
Notion de seuil d’équilibre
Microbiologie alimentaire 5- Nettoyage, Désinfection & Rinçage (NDR) 5.3- La désinfection 5.3.3- Principaux agents désinfectants
248248
Chlore résiduel libre
Seuil d’équilibre
de la chloration
249
Chlore gazeux
100 100
Bon marché, pur, dangereux (poumon, peau) peu soluble à chaud, corrosif
Chlore naissant
- -
Bon marché, produit sur place par électrolyse de sel (solution 4% en milieu acide)
Le produit chimique Le produit commercial Nom Formule Solubté Forme % de % Cl Commentaires à 21°C prod. dispon.
250
2-15 1-7
Additif basique* ajouté pour stabilité. Solution stable à chaud. Fait précipiter l’eau dure
Le produit chimique Le produit commercial Nom Formule Solubté For % de % Cl Commentres
à 21°C me prod. dispon.
Principales caractéristiques des désinfectants chlorés (suite)
251
Hypochlorite de Ca
Dangereux pour les yeux; inflammable avec matières organiques, augmente la dureté de l’eau
Le produit chimique Le produit commercial Nom Formule Solubté Forme % de Chlore Commentaires à 21°C prod. dispon.
252
Chloramine T
H3C.C6H4SO2N HCl
15% poudre
100 25 Cher, agit lentement, stable à chaud, peu corrosif
Dichloro- diméthyl- hydantoïne
Agit lentement; non irritant, stable
253
Acide trichloro- cyanhydrique
Acide dichloro- cyanhydrique
100 70 Agit lentement, non irritant, stable
254
Dioxyde de Chlore
par liquide 100 ml &sol. NaCl (37%)
- - Produit sur place (Cl2+NaCl), utile pr l’eau recyclée, peu affecté par matière organ., cher, pas très corrosif, ClO2 gaz dangereux, pas en solution
255
• Iode + agents mouillants non ioniques • Forme active: I2 • Activité maximale à bas pH (pH 3): un
acide (souvent H3PO4) est ajouté • 25 ppm d’iode à pH acide = 200 ppm de
chlore à pH neutre • Mais iode moins efficace que chlore sur
les spores bactériennes
Les iodophores:
Halogénure de dialkylméthyléthylammonium Halogénure de dialkyldiméthylammonium
Les ammoniums quaternaires:
257
Action antimicrobienne sélective (peu actifs sur les bactériophages et les bactéries à Gram négatif)
Traitement de complémentation: Chlore
Un séquestrant (ex. EDTA) améliore l’effet dans les eaux dures
pH optimum: 4,0 à 10,0
Microbiologie alimentaire 5- Nettoyage, Désinfection & Rinçage (NDR) 5.3- La désinfection 5.3.3- Principaux agents désinfectants Les ammoniums quaternaires
258
- L’acide peracétique Composition: CH3COOH + H2O2 CH3COOH + H2O acide acétique peroxyde Acide peracétique eau d’hydrogène
O
Formulation type: - Acide peracétique: 5 % p/v - Peroxyde d’hydrogène: 25-28 % p/v - Acide acétique: 5-6% p/v - Stabilisant (ac. phosphonique): < 1% p/p - Eau: qsp %p/p
Microbiologie alimentaire 5- Nettoyage, Désinfection & Rinçage (NDR) 5.3- La désinfection 5.3.3- Principaux agents désinfectants
259
o Bactéricide o Fongicide o Virucide o Sporicide
Microbiologie alimentaire 5- Nettoyage, Désinfection & Rinçage (NDR) 5.3- La désinfection 5.3.3- Principaux agents désinfectants L’acide péracétique
260
AP pH < 3: grande stabilité, perte du
pouvoir microbicide 3 < pH < 7: efficacité microbicide
maximale
261
acides o Muqueuse oculaire très sensible
(lunettes) o Voies respiratoires (T>60°C) o Solutions commerciales à moins de
0,2% peu irritantes pour la peau
262
provoque ni corrosion localisée (cavernes, piqûres), ni corrosion généralisée
En présence de traces de chlorures (eau de ville), aciers inoxydables deviennent très sensibles
263
Bactéricides, virucides, peu ou non moussants, peu coûteux, bien rinçables
Bactéricides, fongicides, virucides, actifs à basse température
Bactéricides, fongicides, peu toxiques, stables (pH, T), non corrosifs, coût modéré
Bactéricide, fongicide, virucide, sporicide, action rapide, non moussant, bien rinçable, peu coûteux
Inconvé- nients
Corrosifs, sensibles aux MO, instables à la chaleur, dégagement de Cl2 gazeux en présence d’acides
Corrosifs, sensibles aux MO, instables à la chaleur, coloration des matières plastiques, coûteux
Moussants, non virucides, incompatibles avec dérivés anioniques
Corrosif, instable à la chaleur, sensible aux MO, vapeurs irritantes, incompatibilités chimiques
Avantages et inconvénients des principaux agents désinfectants
MO: matières organiques
5.1- Introduction générale 5.2- Le nettoyage 5.3- La désinfection 5.4- Le rinçage 5.5- Technologie de l’opération NDR 5.6- Inspection 5.7- Conclusion
265
5.4- Le rinçage
Définition et buts
Types de rinçage
266
Définition et buts
Définition: Élimination des restes de produit de
nettoyage ou de désinfection Buts: o Garantir la réussite de l’opération
suivante o Éviter la contamination des produits
alimentaires avec les résidus de ces produits (conséquences sur la qualité des aliments et sur les fermentations à venir)
267
et nettoyage Rinçage intermédiaire: entre deux
produits (nettoyant / nettoyant ou nettoyant / désinfectant)
Très important pour la réussite de l’opération suivante (ex: entre détergent basique et détergent acide)
Microbiologie alimentaire 5- Nettoyage, Désinfection & Rinçage (NDR) 5.4- Le rinçage
Types de rinçage
une surface chimiquement propre (pas de résidus)
Exige une très bonne qualité de l’eau
Pas toujours nécessaire (liste FDA)
Microbiologie alimentaire 5- Nettoyage, Désinfection & Rinçage (NDR) 5.4- Le rinçage Types de rinçage (suite)
269
nécessaire) . chimique (adoucissement si
du produit à éliminer
Conditions d’un bon rinçage
270
Abondance: nombre de cycles à respecter (NEP)
Action mécanique: pression (cas de désinfection à la mousse), frottement, débit (NEP)
Microbiologie alimentaire 5- Nettoyage, Désinfection & Rinçage (NDR) 5.4- Le rinçage Conditions d’un bon rinçage (suite)
271
5.1- Introduction 5.2- Le nettoyage 5.3- La désinfection 5.4- Le rinçage 5.5- Technologie de l’opération
NDR 5.6- Inspection 5.7- Conclusion
272
- Généralités
- Nettoyage et désinfection à la mousse, rinçage sous haute pression
- Le Nettoyage En Place (NEP) ou Cleaning In Place (CIP)
5.5- technologie de l’opération NDR
273
- Généralités
- manuellement
- mécaniquement
274
Paramètres pour le choix des procédés: o Degré de complexité du matériel et
d’accessibilité des surfaces à traiter o Nature des souillures à enlever o Nature des détergents et désinfectants
utilisés o Coût des installations et de la main-
d’œuvre o Degré de rapidité désiré
Microbiologie alimentaire 5- Nettoyage, Désinfection & Rinçage (NDR) 5.5- Technologie de l’opération NDR - Généralités (suite)
275
- Opérations manuelles
Le brossage
Le brossage
démontées de certains équipements)
souillures
277
Microbiologie alimentaire 5- Nettoyage, Désinfection & Rinçage (NDR) 5.5- Technologie de l’opération NDR - Opérations manuelles Le brossage (suite)
Produit détergent légèrement moussant (souvent 1-5%), doit être très efficace entre 35 et 45°C, non agressif ni pour les bronches ni pour les mains (gants conseillés)
Action mécanique des brosses très importante: pression 2 à 5 kg/cm2
278
Désinfection seule par brossage ne se fait pas
279
Poils de brosse en plastique: effet optimal de l’action mécanique, matériau à choisir en fonction de la résistance
de la surface à nettoyer (éviter les rayures) évite l’infiltration des souillures et des micro-
organismes (poils pleins) brosses plus faciles à nettoyer
Les brosses en plastique sont recommandées
280
Le trempage ou immersion
Principe: laisser séjourner le matériel dans des solutions détergentes ou désinfectantes
281
Très souvent utilisé pour désinfection (seule) des pièces déjà nettoyées par brossage
Température: souvent ambiante pour désinfection
Temps de contact: quelques minutes à plusieurs heures
Microbiologie alimentaire 5- Nettoyage, Désinfection & Rinçage (NDR) 5.5- Technologie de l’opération NDR - Opérations manuelles Le trempage ou immersion (suite)
282
Le détergent (si utilisé), acide ou alcalin, à 1-2% (bon pouvoir émulsifiant et dispersant)
Désinfectants employés à 0,1-1% (en fonction des temps de contact et du type de matériel)
Microbiologie alimentaire 5- Nettoyage, Désinfection & Rinçage (NDR) 5.5- Technologie de l’opération NDR - Opérations manuelles Le trempage ou immersion (suite)
283
Principe: o Appliquer l’agent nettoyant et
(puis) l’agent désinfectant sous forme de mousse et laisser agir;
o Rincer sous haute pression pour compenser le manque d’action mécanique de la mousse
Microbiologie alimentaire 5- Nettoyage, Désinfection & Rinçage (NDR) 5.5- Technologie de l’opération NDR
-Nettoyage et désinfection à la mousse, rinçage sous haute pression
284
Une application de mousse (détergente – désinfectante): utilisation d’une pompe haute pression mobile (le canon à mousse)
Un rinçage sous pression à plus faible débit
Microbiologie alimentaire 5- Nettoyage, Désinfection & Rinçage (NDR) 5.5- Technologie de l’opération NDR -Nettoyage et désinfection à la mousse, rinçage sous haute pression (suite)
285
1
1110
8
9
765
4
3
2
1- cuve mobile
2- ouverture de remplissage (stockage & mise sous pression de la solution)
3- arrivée d’air comprimé
4- régulateur de pression
5- réglage de débit pour l’alimentation en air de l’émulsionneur
6- émulsionneur assurant le foisonnement de la solution à l’aide de l’air comprimé
7- tuyau flexible de distribution
8- lance avec vanne d’arrêt et buse grand angle
9- vanne de vidange
10- vanne de dégazage
11- sécurités nécessaires répondant aux normes d’utilisation des réservoirs sous pression
Canon à mousse
287
Avantages: - Augmentation de l’efficacité du
produit chimique (augmentation du temps de contact): de 20 min pour un détergent jusqu’à plusieurs heures pour mousse désinfectante
- Visualisation des parties traitées
288
Avantages (suite) - Accessibilité des surfaces difficiles à
atteindre (plafonds, recoins, dessous de machines, etc.)
- Facilité de mise en œuvre - Rapidité d’application (30 à 50
m2/min) - Adaptation parfaite aux nettoyages
fréquents
289
Inconvénients
Parfois nécessité d’ajouter un agent moussant (0,5%) au nettoyant ou au désinfectant
Action mécanique inexistante
290
V- Technologie de l’opération NDR V.1- Opérations manuelles V.3- Nettoyage & désinfection à la mousse, rinçage haute pression
Inconvénients (suite) Facteur température faible: - même si solution moussante
préparée à 55°C, elle se refroidit rapidement;
- en cas de souillures tenaces, un rinçage sous pression à l’eau chaude s’impose
291
- Généralités - Facteurs d’efficacité - Choix d’un système de NEP
- Le nettoyage en place (NEP) ou CIP
292
- Le nettoyage en place (NEP) ou CIP - Généralités
NEP ou CIP (Cleaning In Place): pour systèmes fermés composés de réseaux de connections tubulaires reliant différents équipements pour circulation d’eau et de solutions détergentes et/ou désinfectantes
Aucun « démontage » nécessaire
293
Microbiologie alimentaire 5- Nettoyage, Désinfection & Rinçage (NDR) 5.5- Technologie de l’opération NDR - Le nettoyage en place (NEP) ou CIP - Facteurs d’efficacité
Parmi les plus importants:
294
Microbiologie alimentaire 5- Nettoyage, Désinfection & Rinçage (NDR) 5.5- Technologie de l’opération NDR- Le nettoyage en place (NEP) ou CIP Facteurs d’efficacité Le temps
Durée optimale difficile à déterminer (marges de sécurité souvent très larges)
Pour déterminer la durée, tenir compte de: o La longueur des circuits à nettoyer o La nature de la souillure et de la formule
nettoyante (nettoyage) o La charge microbienne des surfaces et de
la formule désinfectante (désinfection)
295
Microbiologie alimentaire 5- Nettoyage, Désinfection & Rinçage (NDR) 5.5- Technologie de l’opération NDR- Le nettoyage en place (NEP) ou CIP Facteurs d’efficacité Le temps
Vérification:
o obtention d’une pousse à l’eau complète (effluents clairs)
o inspection visuelle de l’enlèvement des souillures dans les zones critiques
o pH de l’eau de rinçage intermédiaire o pour rinçage final, pH ou absence de
substance désinfectante (marge de sécurité: 0,5 à 1 min)
296
Plus température élevée, plus réactions rapides: entre 50 et 80°C, vitesse d’enlèvement des dépôts doublée quand T augmente de 10°C
mais risque de réactions indésirables: si T< 40-50°C, risque de gélification de la souillure (protéines surtout)
Pour souillures protéiques, optimum: 65°C environ
Microbiologie alimentaire 5- Nettoyage, Désinfection & Rinçage (NDR) 5.5- Technologie de l’opération NDR- Le nettoyage en place (NEP) ou CIP Facteurs d’efficacité
La température
297
L’action mécanique varie avec les conditions de pression et de volume circulant (débit)
Pour le nettoyage des systèmes fermés par circulation de fluides, conseillé:
. débit = 1,5 fois débit utilisé en production . Vitesse : 0,3 m/s dans les échangeurs à
plaques et 2 m/s dans les tubes
Diamètre nominal (mm) 40 50 65 80 Débit volumique (m3/h) 9 14 24 36
Microbiologie alimentaire 5- Nettoyage, Désinfection & Rinçage (NDR) 5.5- Technologie de l’opération NDR- Le nettoyage en place (NEP) ou CIP Facteurs d’efficacité
L’action mécanique
Le dimensionnement d’une station NEP dépend des paramètres suivants:
taille de l’installation à nettoyer nature des équipements à nettoyer (design) perte de charge dans les circuits type de souillure susceptible d’être présent type de produits détergents possibles et/ou
nécessaires
- Choix d’un système NEP
299
- NEP avec réutilisation des détergents
- Systèmes mixtes
Microbiologie alimentaire 5- Nettoyage, Désinfection & Rinçage (NDR) 5.5- Technologie de l’opération NDR - Le nettoyage en place (NEP) ou CIP - Choix d’un système NEP
300
retour
égouts
1: eau; 2: désinfectant; 3: acide; 4: soude; 5: récupération d’eau
302
retour
échangeur
304
Méthodes de contrôle de l’efficacité de l’opération NDR
5.6- Inspection
305
Efficacité du traitement: E = log10 (N0/N) Temps de réduction décimale d’un
traitement: D = t / log10 (N0/N) D’où: E = t / D
N0: population initiale
Efficacité de la désinfection
Méthodes de contrôle de l’efficacité de la désinfection
307
Méthode par rinçage o Rincer à l’aide d’un milieu nutritif
stérile et incuber pour observer culture éventuelle
o Adapté aux circuits d’accès difficile
o Ne permet pas de localiser la contamination dans un circuit
Microbiologie alimentaire 5- Nettoyage, Désinfection & Rinçage (NDR) 5.6- Inspection - Efficacité de la désinfection Méthodes de contrôle de l’efficacité de la désinfection
308
surfusion à l’intérieur de la surface et incuber
o Après incubation, observer pousse éventuelle des survivants.
309
o ATP caractéristique des cellules vivantes
o Un ATP en présence du complexe luciférine/luciférase donne un photon
o Quantité de lumière émise proportionnelle d’ATP, donc à l’importance de la flore totale résiduelle
310
10 cm2) écouvillonnée, puis: o Écouvillon ensemencé sur milieu
gélosé, ou o Dissout dans un liquide tamponné
(alginate) puis une partie aliquote du liquide ensemencée
311
Impression o Boîtes RODAC: surface convexe (application avec poids de 200g; contact 10 min) o Lames contact: surface 10 cm2, milieux variés sélectifs ou non o Scotch test: bande adhésive stérile apposée sur surface, puis sur milieu gélosé
312
5.1- Introduction 5.2- Le nettoyage 5.3- La désinfection 5.4- Le rin&cce

microbiologie (partie théorique)

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